高中物理 第五章第四节 《变压器》知能演练轻松闯关 新人教版选修3-2

1112013-2014学年高中物理 第五章第四节 变压器知能演练轻松闯关 新人教版选修3-21.(2013南充高二检测)如图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1n241，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12毫安，那么安培表A2的读数是()A0B3毫安C48毫安 D与R值大小无关解析：选A.当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，故选A. 2一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列哪个物理量不一定相等()A交流的频率 B电流的有效值C电功率 D磁通量变化率答案：B3.(2012高考新课标全国卷)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，某副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900 匝；原线圈为1 100 匝，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A380 V和5.3 A B380 V和9.1 AC240 V和5.3 A D240 V和9.1 A解析：选B.对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1 A9.1 A，负载两端电压即为副线圈电压，由，即，可得U2380 V，故选B.4一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是()A副线圈输出电压的频率为50 HzB副线圈输出电压的有效值为31 VCP向右移动时，原、副线圈的电流比减小DP向右移动时，变压器的输出功率增加解析：选AD.由图象甲可知原线圈输入电压的最大值：Um311 V，T2102 s，则原线圈输入电压的有效值：U1220 V，f50 Hz，选项A正确；由可得：U2U122 V，B错误P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D正确故选AD. 5如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80104 V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有U1I1U2I2，当I212 mA时，I1即为熔断电流，代入数据得I10.98 A.(2)设副线圈中的电流为I210 mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1I2U2，代入数据，得P1180 W.答案：(1)0.98 A(2)180 W一、选择题1(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为101，以下说法中正确的是()A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是101B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为101D正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率比为11解析：选BD.理想变压器无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率故选BD.2(多选)(2013杭州一中高二月考)如图所示，原、副线圈匝数比为21的理想变压器正常工作时()A原、副线圈磁通量之比为21B原、副线圈电流之比为12C输入功率和输出功率之比为11D原、副线圈磁通量变化率之比为11解析：选BCD.理想变压器原副线圈的磁通量总相等(无漏磁)，A错误，D正确；输入功率总等于输出功率，C正确；电流与匝数满足，B正确故选BCD. 3(单选)如图所示为理想变压器原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈n250匝，n3100 匝，L1是“6 V2 W”的小灯泡，L2是“12 V4 W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为()A. A B. AC. A D. A解析：选C.P出2 W4 W6 W，由P入P出，得I1U16 W，又，所以U1U26 V120 V，所以I1 A A故选C.4.(单选)(2011高考浙江卷)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的两个线圈，上线圈两端与u51sin 314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A2.0 V B9.0 VC12.7 V D144.0 V解析：选A.由得U2，其中U1 V，得U2 V9.0 V，因此题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0 V，故选A.5(单选)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比n1n2101，在原线圈ab两端加上电压为220sin 100t V的正弦交变电流当原线圈中ab两端的电压为100 V的瞬间，副线圈两端理想交流电压表的读数为()A220 V B22 VC22 V D10 V解析：选C.交流电压表的读数为交变电压的有效值由U1220 V，n1n2101得U2U122 V，故选C.6(单选)一理想变压器原副线圈的匝数比为n1n212，电源电压U220sin t V，原线圈电路中接入一熔断电流I01 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于()A440 B440 C880 D880 解析：选C.本题的关键是要知道保险丝熔断电流I01 A为电流的有效值当原线圈电流I1I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为I2I1I0 A，副线圈的输出电压有效值为U2U1440 V.因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin880 .故选C.7(多选)(2011高考广东卷)图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55 ，A、V为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是()A电流表的示数为2 AB原、副线圈匝数比为12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为100 Hz解析：选AC.由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1220 V，由，可得原副线圈匝数之比21，故B错误电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确电流表示数I A2 A，故A正确由题图乙可知T0.02 s，所以交变电压的频率为f Hz50 Hz，D错误故选AC.8(多选)(2011高考山东卷)为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示以下正确的是()Au2190sin(50t) VBu2190sin(100t) VC为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下降D为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移解析：选BD.根据题图乙可知交变电压的最大值Um190 V和周期T0.02 s，结合正弦交变电压的瞬时值表达式uUmsin t，可知B正确，A错误；根据变压器的变压比，U1、n2不变，提高U2只能减小n1，所以P应上移，D正确，C错误故选BD.9.(单选)理想变压器如图所示，副线圈接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联在交流电源上，若四个灯泡完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为()A11 B21C31 D41解析：选D.原、副线圈中电流比为I1I213，则I1(U1U2)I2U2得U14U2，所以，故选D.10.(多选)(2013浙江金华一中高二检测)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小解析：选BC.保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由知U2不变，当P向上滑动时，由I2知I2减小，故电流表的读数变小，B正确，A错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由知，U2增大，由I2知I2增大，故I1增大，C正确，D错误故选BC.二、非选择题11如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U13 300 V，副线圈的输出电压U2220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U02 V，则：(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当S断开时，A2的示数I25 A，那么A1的示数是多少？解析：电压表示数U0是一匝线圈上的电压(1)根据变压比及，有n1n01匝1 650匝，n2n01匝110匝(2)对理想变压器有P入P出，即I1U1I2U2I1I25 A0.33 A.答案：(1)1 650匝110匝(2)0.33 A12(2011高考江苏卷)如图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如图乙所示若只在ce间接一只Rce400 的电阻，或只在de间接一只Rde225 的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400 电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比.解析：(1)由乙图可知200 rad/s电压瞬时值：uab400sin 200t(V)(2)电压有效值U1200(V)理想变压器P1P2原线圈中的电流I10.28 A.(3)设ab间匝数为n1，根据变压器规律有，由题意有：，联立可得：.答案：(1)uab400sin 200t V(2)0.28 A(3)111