3.3变压器 自主提升过关练

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名称 3.3变压器 自主提升过关练
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文件大小 411.0KB
资源类型 教案
版本资源 粤教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-03 08:12:23

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文档简介

3.3变压器 自主提升过关练(含解析)
一、选择题
1.如图所示,理想二极管(正向电阻为零,反向电阻无穷大)D1与电阻R1串联、理想二极管D2和电阻R2串联,然后并联接入理想变压器的副线圈中,电阻R1=R2=R。变压器的原、副线圈的匝数比为2:1,原线圈接入电压为U0的正弦交流电,图中的电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是(  )
A.若电阻R1上的电流有效值为I1,则电流表的示数为I1
B.若R1两端的电压有效值为U1,电压表示数为U1
C.副线圈上的电流有效值是电阻R1上电流的两倍
D.原线圈的输入电压是电阻R1两端电压的4倍
2.某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成。当右侧线圈中产生电流时,电流经放大器放大,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断电路。下列说法正确的有( )
A.家庭电路正常工作时,中的磁通量不为零
B.家庭电路正常工作时,使用的电器越多,中的电流越大
C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起
D.地面上的人接触A点发生触电时,开关K将被电磁铁吸起
3.如图所示为一含有理想变压器的电路,理想变压器的原线圈接如图乙所示正弦交流电源,副线圈电路中小灯泡规格为“ ”且恰好正常发光,电流表为理想电表。不考虑小灯泡阻值随温度的变化,下列说法正确的是( )
A.原副线圈匝数之比为 B.原副线圈中电流之比为
C.电流表示数为 D.原线圈的输出功率为
4.如图所示,理想变压器原线圈输入端接正弦交流电u=Umsinωt,副线圈接电阻R1、R2和二极管,图中电流表A1、A2、A3均为理想电流表(示数为电流的有效值),R1、R2阻值均为R,二极管为理想二极管,变压器原、副线圈匝数比为2:1。则电流表A1、A2、A3示数之比为(  )
A.5:20:4 B.1:2:1 C.:2:2 D.2:4:3
5.理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1,原线圈接在u=220sin100πt(V)的交流电源上,副线圈所接的负载电阻是11Ω,则副线圈中电流大小是(  )
A.5A B.10A C.20A D.55A
6.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2:1,电阻R1=R2=55Ω,D1、D2为理想二极管,A为理想电流表。原线圈接u=220sin(100πt)V的交流电,则(  )
A.副线圈中交流电频率为100Hz
B.电流表示数为2A
C.理想变压器输入功率为440W
D.二极管的反向耐压值应大于110V
7.用变压器向电阻箱供电的电路如图所示,理想变压器原副线圈匝数比为10∶1.理想交流电流表、理想交流电压表的读数分别为I、U。保持变压器输入电压不变,则下列选项正确的是(  )
A.变压器输入电压为U
B.电阻箱阻值为
C.R消耗的功率为10UI
D.若电阻箱阻值变为原来两倍则电压表读数变为2U
8.无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在,当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场,手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流,双方密切配合,手机成功无线充电。如图为自制的简易无线充电装置,由一个电磁炉(发射线圈)、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成,发射线圈接收线圈匝数比n1:n2=10:1,若电磁炉两端所加电压为u=220sin314t(V),不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是(  )
A.通过车载充电器的电流为交流电 B.通过车载充电器的电流方向周期性地变化
C.车载充电器两端电压的有效值约为22V D.车载充电器两端电压的有效值约为V
9.如图,理想变压器原线圈接正弦交变电源,输入电压,电阻,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。将S1接到2时,R消耗的电功率为0.8W,现将S1换接到1且闭合S2,L2正常发光。下列说法正确的是(  )
A.原线圈交变电流1s内电流方向会改变50次
B.小灯泡的额定电压为
C.原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1
D.只断开S2后,原线圈的输入功率增大为原来2倍
10.如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略,当用户的用电器增加时,下列说法正确的是(  )
A.用户的用电器是串联的,R增大
B.A1的示数变小
C.V3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变
D.V1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值
11.一台理想变压器,开始时开关S接1,此时原、副线圈的匝数比是11:1,原线圈接入电压为220V的正弦交流电.一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上,如图所示.则下列判断正确的是(  )
A.原、副线圈中的功率之比为11:1
B.若只将S从1拨到2,电流表示数增大
C.若开关S接1,滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时,则1min内滑动变阻器产生的热量为1200 J
D.若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,则两电表示数均减小
12.如图所示,电路中变压器为理想变压器,其原线圈接在的交流电源上,副线圈与阻值为的电阻连接成闭合电路,电流表为理想交流电流表,另有一阻值的电阻与变压器原线圈并联,电阻消耗的电功率是的2倍.则(  )
A.电阻消耗的电功率为
B.原线圈所接交变电源的线圈转速为
C.电流表的示数为
D.变压器原、副线圈电流之比为
13.如图所示,一理想自耦变压器的原线圈与交流发电机的输出端K、L相连,副线圈接有可调电阻R,滑片P与线圈始终接触良好。发电机输出电压的有效值保持恒定,线圈转动的角速度为,时线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是(  )
A.变压器原线圈两端的电压
B.时,发电机输出电压的瞬时值为
C.若仅将滑片P向下滑动,则交流电流表的示数减小
D.若使电阻R增大的同时,将滑片P向下滑动,则原线圈的输入功率增大
14.把如图甲所示的正弦交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端,Rt为热敏电阻(温度升高时,其电阻减小),R为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表,其读数分别为U1、U2、I1、I2,则下列说法正确的是(  )
A.该交流电电压的瞬时值表达式为u=22sin100πt(V)
B.Rt处温度升高时,U1与I2的比值变小
C.Rt处温度升高时,|△U1|与|△I1|的比值增大
D.Rt处温度降低时,U2与I2的乘积变大
15.如图所示,理想变压器原、副线圈分别与电阻R1、R2连接,R1=R2。现通过移动滑片P来改变原线圈的匝数,使原线圈和副线圈接入电路的匝数分别为n1、n2,已知交流电源电压瞬时值表达式为u=220sin 100πt(V),下列说法中正确的是(  )
A.当n1∶n2=2∶1时,电压表的示数小于110 V
B.通过电阻R2的交变电流的频率为100 Hz
C.当滑片P向下移动时,电压表的示数将变大
D.当移动滑片P使n1=n2时,电压表的读数为110 V
二、解答题
16.如图所示,理想变压器的原线圈接在正弦交流电源上,副线圈接有的负载电阻,原、副线圈匝数之比为,交流电压表的示数为,电流表、电压表均可看作理想电表。求:
(1)变压器的输出功率;
(2)原线圈的输入电压;
(3)电流表的示数。
17.如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用表示,变阻器R代表用户用电器的总电阻,当用电器增加时,相当于R的值减小(滑动片向下移)。如果变压器上的能量损失可以忽略,当用户的用电器增加时,图中各表的读数如何变化?
试卷第页,共页
参考答案
1.B
【解析】
【详解】
AC.设副线圈的输出电压为U,输出电流为I,根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比可得
则原线圈的电流为,则输出功率为
由对称性可知两电阻功率相等,所以每个电阻的功率为,则有
解得每个电阻上的电流的有效值为
综上所述可知,若电阻R1上的电流有效值为,副线圈的电流
则电流表的示数为,故AC错误;
BD.若R1两端的电压有效值为U1,根据
解得
根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
故B正确,故D错误。
故选B。
2.D
【解析】
【详解】
A.由于火线和零线并行绕制,所以在家庭电路正常工作时,火线和零线的电流大小相等,方向相反,因此合磁通量为零,L2中的磁通量为零,A错误;
B.当家庭电路中使用的电器增多时,火线和零线的电流仍然大小相等,方向相反,L2中的磁通量不变,仍为零,则L2中的磁通量不变不会有感应电流,B错误;
C.家庭电路发生短路时,零线和火线电流增大,但电流仍大小相等,方向相反,L2中的磁通量仍为零,开关K不会被电磁铁吸起,C错误;
D.地面上的人接触火线A点发生触电时,零线和火线电流大小不相等,此时L2中的磁通量不为零,通过放大器,开关K将被电磁铁吸起,D正确。
故选D。
3.D
【解析】
【详解】
A.原线圈两端电压有效值为,小灯泡正常发光,副线圈两端电压有效值为,由
A结误;
BC.副线圈中电流

知原线圈中电流为,BC错误;
D.原线圈输出功率等于副线圈输入功率,为,D正确。
故选D。
4.C
【解析】
【详解】
理想变压器原、副线圈匝数之比为2:1,所以I1:I2=1:2,通过A2和A3的电流瞬时值图象大致如图甲、乙所示
由有效值的定义,对于通过A2电流I2,有
解得
对于电流A3的电流I3,有
解得
所以电流表A1、A2、A3示数之比为
故选C。
5.B
【解析】
【详解】
由瞬时值的表达式可知,原线圈的电压最大值为V,所以原线圈电压的有效值为
根据电压与匝数成正比得
可得
U2=110V
则副线圈电流为
故选B。
6.B
【解析】
【详解】
A.根据题意可知交流电的角速度ω=100π,频率为
变压器可以改变电压和电流的值,但不能改变频率,因此副线圈中交流电频率仍为50Hz。故A错误;
D.原线圈两端电压的最大值
根据
副线圈两端电压的最大值
当最大电压为时,二极管仍然正常工作,说明二极管的反向耐压值大于。故D错误;
BC.由于二极管的作用,副线圈两个电阻交替工作,与没有二极管时一个电阻R始终工作完全相同,副线圈两端电压的有效值
因此电流表的示数
理想变压器输入功率等于电阻消耗的功率
P=U2I2=110×2W=220W
故B正确;C错误。
故选B。
7.C
【解析】
【详解】
A.根据
得变压器输入电压
故A错误;
B.根据
得副线圈电流
电阻箱阻值
故B错误;
C.R消耗的功率
故C正确;
D.若电阻箱阻值变为原来两倍,因为原线圈电压不变,匝数比不变,则副线圈电压不变,电压表读数不变,故D错误。
故选C。
8.D
【解析】
【详解】
AB.接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管,二极管具有单向导电性,一个周期内只有半个周期的交流电能通过二极管,所以通过车载充电器的电流方向不变,不是交流电,AB错误;
CD.由
可得接收线圈的电压有效值为
由电流的热效应可得
解得车载充电器两端电压的有效值约为
C错误,D正确。
故选D。
9.C
【解析】
【详解】
A.原线圈交变电流的频率为
一个周期内电流的方向改变2次,可知1s内电流方向会改变100次,选项A错误;
B.将S1换接到1且闭合S2,L2正常发光,可知此时小灯泡L2的额定功率和额定电压都等于S1接2时电阻上的功率和电压值,则
选项B错误;
C.原线圈电压的有效值为U1=20V,则原、副线圈的匝数之比
n1:n2=U1:U=5:1
选项C正确;
D.只断开S2后,因次级电压不变,则次级电流变为原来的一半,次级功率变为原来的一半,则原线圈的输入功率减小为原来一半,选项D错误。
故选C。
10.C
【解析】
【详解】
A.用户的用电器是并联的,当用户的用电器增加时,R减小,故A错误;
B.根据变压器的电压之比等于匝数之比,由于原线圈电压不变、匝数比不变,则电压表V2的示数不变;当用户的用电器增加时,总电阻减小、总电流增大,所以A2的示数变大,根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比,所以电流表A1的示数也增大,故B错误;
C.对于副线圈所在的电路,根据闭合电路的欧姆定律可得
U2=I2R0+U3
解得
U3=U2﹣I2R0
由于U2和R0为定值,则
故C正确;
D.根据B选项可知,V1与V2示数的比值等于A2与A1示数的比值,故D错误。
故选C。
11.C
【解析】
【详解】
A.理想变压器传输能量无损伤,则原副线圈的输入功率等于输出功率,故A错误;
B.若只将S从1拨到2,副线圈的电压减小,副线圈电流减小,原线圈电流即电流表示数减小,故B错误;
C.原、副线圈的电压与匝数成正比,所以副线圈两端电压为20 V,由于副线圈接着二极管,它具有单向导电性,根据电流的热效应知
解得
若滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω,则1 min内滑动变阻器产生的热量为
故C正确;
D.将滑动变阻器滑片向下滑动,接入电路中的阻值变大,电流表的读数变小,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,故D错误;
故选C。
12.D
【解析】
【详解】
A.输入电压
可知R2两端电压的有效值为U2=20V,消耗的功率为
电阻R1消耗的功率是R2消耗的电功率的2倍,则R1消耗的功率50W,故A错误;
B.根据

n=50r/s
所以B错误;
C.根据
代入可求电流表示数为
I=5A
所以C错误;
D.R1的电压为
U1=IR1=10V
变压器原、副线圈电压之比为20:10=2:1,因原副线圈的功率相等,则电流之比为1:2,故D正确。
故选D。
13.BC
【解析】
【分析】
【详解】
A.因为时线圈平面与磁场方向平行,所以变压器原线圈两端的电压为
A错误;
B.因为变压器原线圈两端的电压为
当时,发电机输出电压的瞬时值为,B正确;
C.若仅将滑片P向下滑动,副线圈的匝数减小,输出电压减小,电阻R上电流减小,则原线圈中的电流即交流电流表的示数减小,C正确;
D.若使电阻R增大的同时,将滑片P向下滑动,则副线圈的输出功率减小,由
可知副线圈的输出功率减小,输入功率等于输出功率,则原线圈的输入电功率减小,D错误。
故选BC。
14.AB
【解析】
【详解】
A.原线圈接的图甲所示的正弦交流电,由图知最大电压22V,周期0.02s,故角速度是ω=100πrad/s,该交流电电压的瞬时值表达式为
u=22sin100πt(V)
故A正确;
B.Rt处温度升高时,阻值减小,副线圈电流I2增大,原线圈电流增大,原线圈电压U1减小,所以U1与I2的比值变小,故B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律得
U1=E﹣I1R
所以|△U1|与|△I1|的比值表示电阻R,即|△U1|与|△I1|的比值不变,故C错误;
D.Rt处温度降低时,阻值增大,设想当Rt趋近于无穷大时,I2为零,此时U2与I2的乘积为零,可知U2与I2的乘积不是变大,故D错误;
故选AB。
15.AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.电源电压有效值为220 V,如果原线圈上无电阻R1,由电压之比等于匝数之比可得,副线圈两端电压有效值为110 V,但实际上有电阻R1分压,电压表示数小于110 V,故A正确;
B.变压器不改变交变电流的频率,由交变电流表达式可知频率为50 Hz,故B错误;
C.由于
=I2
U=I1R1+U1
联立可得
又n1D.由C项分析可知,当n1=n2时
U=2U2

U2=110 V
故D正确.
故选AD。
16.(1)10W;(2)20V;(3)0.5A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)变压器的输出功率
(2)因为
所以
(3)电流表的示数
又因为
所以
17.见解析
【解析】
【详解】
将该街头变压器视为理想变压器,通常原线圈输入的电压U1恒定,V1示数不变,由于匝数比不变,所以副线圈输出电压U2不变,V2示数不变;当用户的用电器增加时,相当于R减小,所以A2示数增大,因为U2、R0不变,I2增大,所以R2上的电压增大,导致V3示数减小;理想交压器输入功率等于输出功率,有
由于U1,U2的值不变,12增大,所以I1增大,A1示数增大
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