3.3变压器
一、选择题(共15题)
1.下列各图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同,规格都是“110V 40W”。当灯泡所消耗的功率都调至20W时,台灯中消耗功率最小的是( )
A.B.C. D.
2.汽车的“点火线圈”实际上是一个变压器低压直流通过一个开关输入初级线圈,在开关断开或闭合的瞬间,将会在次级线圈中产生脉冲高电压形成电火花图1和图2分别是初级线圈、次级线圈电压随时间变化的图像,则( )
A.t1时刻开关刚断开
B.次级线圈的匝数比初级线圈要多
C.t2至t3间穿过次级线圈的磁通量为零
D.开关断开与闭合瞬间次级线圈产生的感应电动势方向相同
3.用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110V,通过负载的电流图象如图所示,则( )
A.变压器输入功率为11W B.变压器输出电压的最大值是110V
C.变压器原、副线圈的匝数比是 D.负载电流的函数表达式
4.如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给灯泡供电,若将原、副线圈增加相同匝数,其它条件不变,则( )
A.灯泡变亮
B.灯泡变暗
C.原、副线圈两端电压的比值不变
D.通过原、副线圈电流的比值不变
5.理想变压器,对于原、副线圈,不一定相等的物理量是( )
A.交流电的最大值 B.磁通量的变化率 C.电功率 D.交变电流频率
6.如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1=1000匝,副线圈的匝数n2=200匝.原线圈两端所加的电压U1="220" V时,副线圈两端的电压U2为( )
A.1100 V B.44 V C.440 V D.22 V
7.如图所示,匀强磁场的磁感应强度,单匝矩形线圈的面积S=1m2,电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动.线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接,A为交流电流表.开关S开始时断开,调整副线圈的触头P,当变压器原、副线圈的匝数比为2:1时,副线圈电路中标有“6V、6W”的灯泡正常发光,电容器C的击穿电压为6V.以下判断正确的是( )
A.从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈产生的电 动势随时间的变化规律为
B.电流表的示数为1A
C.若矩形线圈的转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P适当上移,减少副线圈的匝数
D.闭合开关S,电容器不会被击穿
8.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接如图乙所示的正弦交流电,图甲中的R1为温度升高电阻增大的正温度系数的热敏电阻,R为定值电阻。下列说法正确的是( )
A.在0.5×10-2s时,电压表V2的示数为9V
B.R1处温度升高时,电流表的示数变小,电压表V2的示数不变
C.如果把电压表V2换成电容器(规格:10V,100p),电容器可正常工作
D.变压器原、副线圈的电流之比为4∶1
9.用同样的交流电源分别给图甲、乙两个电路供电,四个相同的灯泡均正常发光,乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为3:1,则关于滑动变阻器接入电路的阻值,下列说法正确的是( )
A.与单个灯泡正常发光时的阻值相等
B.是单个灯泡正常发光时的阻值的2倍
C.是单个灯泡正常发光时的阻值的3倍
D.是单个灯泡正常发光时的阻值的6倍
10.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
11.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入正弦式交流电的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.电压表的读数为31 V
B.副线圈输出电压的频率为5 Hz
C.P向右移动时,原线圈的电流变大
D.P向右移动时,变压器的输入功率变小
12.如图所示,匝数为N的矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动,线框面积为S且与理想变压器原线圈相连,原、副线圈匝数比为,图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点,、为定值电阻,R为滑动变阻器,电流表和电压表均为理想电表,电流表、的示数分别为、;电压表、的示数分别为、。不计线框电阻,下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数为
B.从图示位置开始,线框转过180°的过程中,通过线圈的电荷量为0
C.若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动,则电流表的示数变小
D.若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动,则变大
13.如图,理想变压器的原线圈接有有效值不变的正弦交流电源,和为定值电阻,为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小。现减小光照强度,下列说法正确的是( )
A.副线圈两端电压变大
B.小灯泡的亮度变暗
C.两端的电压增大
D.上的电流增大
14.如图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图。负载变化时变压器的输入电压(市区电网的电压)不变。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。忽略变压器上的能量损耗,各电表为理想交流电表,当用户的用电器增加时,下列说法正确的是( )
A.用户用电器的总电阻R减小
B.电表A2的示数变大,A1的示数变小
C.电表V2的示数不变,V3的示数变小
D.电表V1的示数与输电线损失的电压均变大
15.如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为11:5,原线圈两端的交变电压如图所示,氖泡在两端电压达到100V时开始发光,下列说法中正确的有( )
A.开关接通后,氖泡的发光频率为50Hz
B.开关接通后,灯泡两端电压的最大值为100V
C.开关断开后,电压表的示数变大
D.开关断开后,变压器的输入功率变小
二、填空题
16.理想变压器:没有______的变压器叫作理想变压器,它是一个理想化模型。
17.构造:由______和绕在铁芯上的两个线圈组成,与交流电源连接的线圈叫作______,与负载连接的线圈叫作______。
18.如图所示,一个理想变压器的原线圈接在220V的电压上,向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电,使它正常发光,设原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,则= ___________,当副线圈电路中电流为10mA时,变压器的输入功率为___________W。
19.图甲中的变压器为理想变压器,其原线圈接到有效值为的正弦交流电源上,副线圈与阻值为的电阻接成闭合电路,图乙中阻值为的电阻直接接到电压为的直流电源上,电阻消耗的电功率为__________;若发现与消耗的电功率恰好相等,则变压器原、副线圈的电压之比为___________。
三、综合题
20.收音机的变压器的初级线圈有1210匝,接在U1=220V的交流电源上,变压器有两个次级线圈.次级线圈Ⅱ的匝数为35匝,次级线圈Ⅲ的匝数是1925匝.如果不计变压器自身的能量损耗,当变压器工作时,线圈Ⅱ的电流是0.3A时,初级线圈的电流I1=0.114A.求线圈Ⅲ中电流和输出电压(电流的计算结果保留3位有效数字)
21.一台变压器有两个次级线圈,它的初级线圈接在220伏特电压上,一个次级线圈的电压为6伏,输出电流强度为2安培,匝数为24匝,另一个次级线圈的电压为250伏特,输出电流为200毫安,求:
(1) 250伏线圈的匝数,初级线圈的匝数.
(2) 初级线圈的输入功率.
22.下图是一种漏电保护器的原理图。在变压器A处火线和零线双线并列绕制成线圈,然后接到用电器上;在变压器B处有一个输出线圈。一旦发生火线对地漏电事故,变压器线圈B中就会产生电流,令继电器J切断电源。试讨论该漏电保护器的工作原理。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
题中提供了4种控制电路,其中C选项图中用理想变压器改变电压,因没有额外的功率损耗,这时台灯消耗的功率就等于20W,为最小值。而其他3种电路采用电阻串联分压或用变阻器分压,工作时电阻上都有额外的功率损耗,台灯消耗的功率大于20W。
故选C。
2.B
【详解】
A.根据图像可知t1时刻开关刚闭合。故A错误;
B.依题意需要用低电压产生高电压电火花,则需要次级线圈的匝数比初级线圈要多,故B正确;
C.t2至t3间穿过次级线圈的磁通量不为零,磁通量的变化量为零,故C错误;
D.根据图像可知断开瞬间电压相反,感应电动势方向相反,故D错误。
故选B。
3.D
【详解】
A.由图像可知,通过负载电流的有效值为
则变压器输出功率为
所以理想变压器的输入功率也为3.9W,故A错误;
B.变压器输出电压的最大值是
故B错误;
C.原、副线圈匝数比等于原、线圈两端电压之比即为2:1,故C错误;
D.由图像可知,周期为0.02s,则角速度
负载电流的函数表达式
故D正确。
故选D。
4.A
【详解】
因为是降压变压器,所以有n1>n2,若原副线圈增加相同匝数,则
根据电压与匝数成正比
可知
U2<U2'
小灯泡L两端电压增大,灯泡变亮。原副线圈的电压比和电流比都要变化。
故选A。
5.A
【详解】
交流电的电流与匝数成反比,变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同,输入功率等于输出功率,变压器只改变电压和电流,不改变电流的频率、电功率及磁通量的变化率.故A正确,BCD错误.
故选A
6.B
【详解】
试题分析:根据变压器原理;,可知,选项B正确.
7.C
【详解】
A、灯泡正常发光,故变压器的输出电压为6V,根据变压比公式,解得:U1=12V;则矩形线圈产生电动势的有效值为12V;矩形线圈产生电动势的最大值为,根据公式Em=NBSω,解得:,故从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间的变化规律;故A错误.
B、小灯泡正常发光,故变压器的输出电流为:;根据变流比公式:,解得:I1=0.5A;故B错误.
C、若矩形线圈转速增大,根据公式Em=NBSω,感应电动势的最大值增加,故有效值也增加;为使灯泡仍能正常发光,根据,应将P适当上移;故C正确.
D、电容器的击穿电压为交流电的最大值,故能击穿电容器,故D错误.
故选C.
8.B
【详解】
A.电压表、电流表测的是交变电流的有效值
电压表V2的示数
故A错误;
B.R1处温度升高,阻值增大,副线圈两端的电压由输入电压和原副线圈匝数比决定,电压表V2的示数即副线圈两端的电压;电流表示数
R1增大,电流减小,故B正确;
C.电容器的击穿电压是电容器能承受的最大电压,副线圈两端的电压最大值
故C错误;
D.原、副线圈的电流之比
1
故D错误。
故选B。
9.A
【详解】
设每个灯泡的额定电流为、电阻为,在图乙中,原、副线圈的电压分别为、则
,
在图甲中,滑动变阻器两端电压为
流过R的电流为,则滑动变阻器接入电路的阻值为
故A正确,BCD错误。
故选A。
10.C
【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。
11.C
【详解】
根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压的最大值为310V,所以副线圈的电压的最大值为31V,所以电压的有效值为,即电压表的读数为,所以A错误.由图象可知,交流电的周期为0.02s,所以交流电的频率为50Hz,所以副线圈输出电压的频率为50 Hz,故B错误.P向右移动时,次级电阻减小,则次级电流变大,根据原副线圈电流之比等于匝数的反比,初级电流变大;因次级电压不变,故输出功率增大,故C正确,D错误.故选C.
12.A
【详解】
A.变压器副线圈电压的最大值为,故电压表的示数为,选项A正确;
B.从图示位置开始,线框转过180°的过程中,磁通量的变化量不为0,故通过线圈的电荷量不为0,选项B错误;
C.若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动,电阻减小,副线圈的输出电压不变,则和都增加,选项C错误;
D.若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动,变大,则变小,选项D错误。
故选A。
13.BD
【详解】
A.副线圈两端的电压由原线圈两端的电压与匝数比决定,故选项A错误;
C.减小光照的强度,光敏电阻的阻值变大,副线圈回路的总电阻变大,副线圈两端电压不变,副线圈中电流减小,两端的电压减小,选项C错误;
D.副线圈两端电压不变,副线圈中电流减小,两端的电压减小,并联部分电压增大,上电压变大,上的电流增大,选项D正确;
B.根据以上分析,副线圈中电流减小,上的电流增大,由并联电路电流规律知小灯泡上的电流减小,小灯泡的亮度变暗,选项B正确。
故选BD。
14.AC
【详解】
A.当用户的用电器增加时,负载电阻减小,则用户用电器的总电阻R减小,故A正确;
BCD.负载变化时变压器的输入电压(市区电网的电压)不变,所以V1、V2的读数都不变,由于用户用电器的总电阻R减小,副线圈的电流增大,故原线圈中的电流增大,所以电流表A1、A2读数都变大;由于I2增大,所以输电线损失的电压均变大,故V3的读数减小,故C正确,BD错误。
故选AC。
15.BD
【详解】
A.由电压图可知,原线圈两端的交变电压表达式
可知交流电压频率为,在一个周期内,交变电流两次超过电压,所以氖泡的发光频率为,A错误;
BC.达到变压器输入电压有效值为,输出电压有效值
开关接通与断开,电压表的示数均为,选项B正确C错误;
D.开关断开后,氖泡不发光,不消耗电能,电路消耗的功率减小,变压器的输出功率减小,输入功率也减小,D正确。
故选BD。
16.能量损失
17. 闭合铁芯 原线圈 副线圈
18. 180
【详解】
根据理想变压器规律可得
当副线圈电路中电流为时,变压器的输出功率为
由于理想变压器输入功率等于输出功率,则有
19. 121
【详解】
分析图乙,设R2两端电压为U2,由电功率公式解得R2的功率
设变压器副线圈的电压为U1,由题意可知,R1和R2的功率相等,则有
设变压器原线圈的电压为U,则有原、副线圈的电压之比为
20.0.0662A ;350V
【详解】
由变压规律得
不计变压器自身的能量损耗,由能量转化和守恒定律
P1=P2+P3
I1U1=I2U2+I3U3
解得
21.(1) 1000匝 , 880匝 (2) 62W
【详解】
试题分析:理想变压器的输入功率和输出功率相等,电压与匝数成正比,当有多个副线圈时,根据输入的功率和输出的功率相等可以计算出输入的功率.
(1)根据理想变压器的电压与匝数成正比可知U1:U2=n1:n2,
代入数据可得:n1=880匝
同理:U1:U3=n1:n3
代入数据可得:n3=1000匝
(2)理想变压器的输入功率和输出功率相等,所以输入的功率为I1U1,
输出的功率为两个副线圈的功率的和,所以I1U1=I2U2+I3U3,
通过次级线圈的电流分别是I2=3A I3=200mA
解得:P入= I2U2+I3U3=2×6+125×0.2=62W
22.当零线和火线中的电流大小不等、方向相反时,线圏A中产生的总磁通量不为零,即磁通量增加,线圈B中会产生感应电流,经放大后便能推动继电器切断电源,从而可得保安器的工作原理是电磁感应原理;由于它们是双股并绕的,当点亮电灯时,流过缠绕部分的电流方向在任何时候都是大小相同、方向相反的,因此电流产生的磁场总是相互抵消的,在通过与铁芯相联系的B线圈中不会有感应电流,这时控制电的电磁铁B不会工作,所以电器使用多些或少些都一样,而当某个用电器发生漏电,人触及带电的金属外壳时,情况就不同了。这时电流通过人体导入地下,零线中电流小于火线,这时铁芯中突然产生了磁场,在B线圈中就有感应电流产生,若将这个电流放大之后推动控制电闸的继电器J,就能自动切断电源,人的安全就得到了保障。
答案第1页,共2页