人教版选择性必修二第三章变压器基本关系专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 如图所示,理想变压器的原线圈接在的交流电源上,副线圈接有阻值为的负载电阻,原、副线圈匝数之比为,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是
A. 电压表的示数为
B. 原线圈的输入功率为
C. 副线圈输出交流电的频率为
D. 若在副线圈上电阻的两端再并联一个阻值为的定值电阻,则电流表的示数为
2. 钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成,常用来测量电流强度很大的电流,其原理如下图。若初级线圈与二级线圈的匝数比为,电流表的示数为,则( )
A. 钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯; B. 钳形电流表能够用来测量直流电的电流;
C. 被测电路电流的平均值为; D. 被测电路电流的最大值为;
3. 如图甲所示电路,规格相同的小灯泡、、额定电功率都是,在电路输入端接图乙所示的正弦式交流电,小灯泡均正常发光.电表都是理想电表,变压器是理想变压器.则
A. 小灯泡额定电流是 B. 电压表的示数为
C. 小灯泡额定电压是 D. 电流表的示数为
4. 一自耦调压变压器可看作理想变压器的电路如图甲所示,已知变压器线圈的总匝数为匝,原线圈为匝,图中的电阻,原线圈输入如图乙所示的交流电压,滑动触头最初在线圈的最上端处,电压表为理想的交流电表。则( )
A. 原线圈输入的交流电压瞬时值表达式为
B. 电压表的示数为
C. 电阻上的发热功率
D. 若将向下移动,变压器的输入功率变大
5. 如图所示是一台理想自耦变压器,在、之间接电压不变的正弦交流电,为理想交流电流表。变压器调压端的滑动头原来处于线圈中点,电阻箱的电阻为。若将滑动头向上移到最高处,并调节电阻箱的阻值为,使电流表的示数变为原来的两倍,则等于。( )
A. B. C. D.
6. 有一个变压器,当输入电压为时输出电压为。某同学在实验过程中发现此变压器副线圈烧坏了,于是他从变压器上拆掉烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了匝线圈作为副线圈如图所示,然后将原线圈接到交流电源上,将交流电流表与的固定电阻串联后接在新绕的匝线圈两端,这时电流表的示数为。该同学按理想变压器分析,求出了该变压器副线圈的匝数。你认为该变压器原来的副线圈匝数应为
A. B. C. D.
7. 手机无线充电技术越来越普及,其工作原理如图所示,其中送电线圈和受电线圈匝数比,两个线圈中所接电阻的阻值均为。当间接上的正弦交变电源后,受电线圈中产生交变电流给手机快速充电,这时手机两端的电压为,充电电流为。若把装置线圈视为理想变压器,下列说法正确的是
A. 的值为
B. 快速充电时,间电压
C. 快速充电时,送电线圈的输入电压
D. 快速充电时,送电线圈的输入功率为
8. 无线充电具有安全、耐用、方便的特点.如图为无线充电中的受电线圈示意图,由一个发射线圈和一个接收线圈构成,发射线圈、接收线圈匝数比,若端输入电流为,充电过程中不考虑各种能量损失.则接收线圈输出电流的有效值约为( )
A. B. C. D.
9. 如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为:,,,电容器的电容,若电容器下极板所带电荷量,则( )
A. 电阻的电功率为 B. 原线圈两端电压的有效值为
C. 原线圈中电流的有效值大于 D. 原线圈两端电压的频率大于
10. 如图所示,一台变压器原线圈的端电压为,副线圈接上阻值为的电阻,两端的电压为、消耗的功率为,变压器的效率效率指的是变压器的输出功率与输入功率的比值为,不计导线的电阻,下列说法正确的是
A. 原线圈输入电流等于 B. 电阻等于
C. 变压器损失的功率为 D. 变压器的原、副线圈匝数之比等于
二、填空题(本大题共2小题,共26.0分)
11. 盐道街外语学校创新小组同学想用交流电作为小型收录机的电源。他先制作了一个交流变为直流的整流器,但是这个整流器需要用的交流电源,于是他又添置了一台的变压器,如图所示。他看到这个变压器上有、、、四个引出线头,且、引线比、引线粗。
他不知道如何接法,也没有相应的说明书,你能帮他判断正确的接法是端接______填“”或“”.
这台的理想变压器接的线圈匝数是匝,则接的线圈匝数是______匝。
如图所示,在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,下列说法正确的是________填字母.
A.用可拆变压器,能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B.测量原、副线圈的电压,可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表
C.原线圈接、接线柱,副线圈接、接线柱,则副线圈电压大于原线圈电压
D.为便于探究,先保持原线圈匝数和电压不变,改变副线圈的匝数,研究其对副线圈电压的影响
12. 如图所示,电压互感器、电流互感器可看成理想变压器,已知电压互感器原、副线圈匝数比是,电流互感器原、副线圈匝数比是,电压表读数是,电流表读数是,、为两只交流电表。则为________,为_______,交流电路输送电能的功率是________。
三、计算题(本大题共1小题,共14.0分)
如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为,两个标有“”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表可视为理想的的示数分别是多少?
13.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,即可求得结论。
【解答】
A.由瞬时值的表达式可得,原线圈的电压有效值为,根据电压与匝数成正比可得,副线圈的电压为:
,故A错误;
B.再由输入功率和输出功率相等可得:
,故B正确;
C.变压器不会改变交流电的周期和频率,所以副线圈中输出交流电的周期为,所以频率:,故C错误
D.若在副线圈上电阻的两端再并联一个阻值为的定值电阻,副线圈电流为
所以原线圈的电流的大小为:,故D错误。
故选B。
2.【答案】
【解析】
【分析】
电流测量仪是根据理想变压器的原理工作的,根据原理分解即可;电流表显示的是交变电流的有效值,根据变压比分析被测电流。
本题是理想变压器的实际应用,注意交流电压表、电流表的示数为交变电流的有效值。
【解答】
理想变压器的工作原理是电磁感应现象,钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯,该测量仪只能测量交流电的电流,故A正确,B错误;
初级线圈与二级线圈的匝数比为,电流表测量二级线圈电流,电流表显示的是交变电流的有效值,根据,所以被测电路电流的有效值为,故CD错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
明确电路结构,注意与变压器为串联关系,电路总电压等于两端电压与变压器输入电压之和,同时根据电压之比等于线圈匝数之比,电流之比等于线圈匝数的反比列式,联立即可求出电流表和电压表的示数。
本题考查变压器的基本原理,要注意明确这种输入端存在用电器的问题分析方法,明确灯泡与整个变压器是串联关系,根据串联电路的规律进行分析即可。
【解答】
设小灯泡正常发光时通过小灯泡电流为,则流过原线圈的电流为,流过副线圈的电流为,根据可得、副线圈的匝数之比;输入端交变电压的图象,可求出有效值,设灯泡两端电压为,所以,则,因此原线圈电压为,电压表的示数为,根据可得小灯泡额定电流是,电流表的示数为,故A正确,BCD错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查变压器的构造和原理、基本关系和动态分析。理想变压器电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,输入功率等于输出功率。
根据乙图表示出交流电源电压瞬时值;根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,输入功率等于输出功率求解。
【解答】
A.交流电源电压的最大值是,,所以交流电压表达式为,故A错误;
B.原线圈的电压有效值为,则副线圈的电压有效值为:,电压表的示数为有效值,则此时电压表的示数为,故B错误;
C.电阻上的发热功率为:,故C正确;
D.向下移动时,副线圈电压随减小而减小,副线圈电流减小,变压器的输出功率变小,则输入功率变小,故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
由变压比得到变压器调压端的滑动头处于线圈中点,副线圈两端的电压,由欧姆定律得到副线圈中的电流,进而得到原线圈中的电流。同理,将滑动头向上移到最高处,再得到原线圈中的电流,由此分析解答。
本题考查理想变压器的原理,难度不大。
【解答】
设电源电压为,变压器调压端的滑动头处于线圈中点时,副线圈两端的电压,由欧姆定律,副线圈中的电流,原线圈中的电流:;
将滑动头向上移到最高处,同理得到,由于,所以,故A正确,BCD错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查了变压器的知识;解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比,在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比;知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,分析即可得出结论。
【解答】
对新绕线的理想变压器,副线圈两端的电压
根据变压比公式:
得:匝匝;
变压器烧坏前,根据变压比公式,有:
得:匝匝。
故C正确,ABD错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据理想变压器的电流、电压与匝数关系,比较流过原副线圈的电流、电压关系;根据功率求解送电线圈的输入功率。
本题考查了理想变压器的原理,掌握理想变压器的电流、电压与匝数关系,是解题的前提与关键。
【解答】
对送电线圈有,受电线圈有,由原副线圈电流和匝数的关系得,,联立解得,,故BC错误。
A.由欧姆定律可得,故A错误。
D.变压器原副线圈的功率相等,则送电线圈的输入功率,故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查变压器的原理,解答本题需要掌握变压器的电流之比和匝数比之间的关系,并且知道正弦交流电的最大值与有效值是倍的关系。
【解答】
端输入电流为,即电流的最大值为,
则输入端电流的有效值为,
根据变压器原理,有,所以,故C正确,ABD错误。
9.【答案】
【解析】解:、电容器极板所带电荷量的最大值,电容器两极板间电压的最大值,有效值为,电阻的电功率,故A错误;
B、由于副线圈中的电流,副线圈两端电压,所以原线圈两端电压的有效值,故B错误;
C、由于副线圈中的电流,可得原线圈中的电流,故C正确;
D、由电容器下极板所带电荷量的角频率知,变压器不改变电流的频率,所以原线圈两端电压的频率等于,故D错误;
故选:。
根据电容器两极板电量的变化从而求出副线圈两端电压,根据变压器的工作原理即可求解。
掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,最大值和有效值之间的关系,同时要注意理解电容器的电压和电量的关系。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器与电路结合的问题;注意不是理想变压器。
根据电阻消耗的功率求出电阻值;根据变压器的效率及输出功率可得输入功率,进而得出原线圈的输入电流;根据输入功率和输出功率可得变压器损失的功率;由于不是理想变压器,故匝数比不等于电压比。
【解答】
A.根据电阻消耗的功率即变压器的输出功率和效率有:,,,代入数据解得:,故A错误;
B.对电阻有:,其中,解得:,故B正确;
C.,代入数据解得:,故C错误;
D. 由于不是理想变压器,故变压器的原、副线圈匝数之比不等于电压比,即不等于,故D错误。
故选B。
11.【答案】;;。
【解析】
【分析】
本题关键明确变压器的工作原理,变压器实验操作的注意事项,同时要结合变压器的变压比公式列式分析,基础题。
由于变压器两端的输入功率等于输出功率,故根据电流的大小特点判断出原副线圈即可;
根据变压比等于匝数比进行分析即可;
可拆变压器能方便选取不同匝数的线圈;变压器只能改变交流电压,因此实验中用交流电压表;原副线圈电压与匝数成正比;探究副线圈电压与匝数关系用控制变量法。
【解答】
解:由于变压器输入功率等于输出功率,采用的是降压变压器,根据可知,副线圈中的电流大,为了减小输电线上功率的损失,故副线圈电线电阻要小,故引线要粗,故、接,、接。
根据变压比等于匝数比可得:,解得。
变压器的输出电压跟输入电压以及原副线圈匝数之比都有关,因此需要用可拆卸的变压器研究,探究副线圈电压与匝数的关系,采用控制变量法,即为便于探究,先保持原线圈匝数和电压不变,改变副线圈的匝数,研究其对副线圈电压的影响,故AD正确;
B.“测定电池的电动势和内阻”实验中的电压表是直流电压表,直流电压表不能测量交变电流的电压,故B错误;
C.根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知,原线圈、,副线圈、,那么副线圈的电压小于原线圈电压,故C错误。
故选AD。
12.【答案】电压表;电流表;或
【解析】
【分析】
理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时,导致副线圈的磁通量发生变化,从而导致副线圈中产生感应电动势.而副线圈中的感应电流的变化,又导致在原线圈中产生感应电动势.变压器的电流比与电压比均是有效值,电表测量值也是有效值。
本题考查电压互感器与电流互感器的简单运用,电压互感器与电流互感器是利用变压器原理将电压、电流减小到可测范围进行测量的仪器。
【解答】
由图可知:是电压表,是电流表,所以是电压互感器,是电流互感器,甲互感器原线圈的匝数比副线圈匝数,
电压互感器原线圈的匝数比副线圈匝数:,而电流互感器原线圈的匝数比副线圈匝数:,由电压表的示数为,得原线圈的电压为,由电流表的示数为,原线圈的电流为所以电线输送功率是。
故答案为:电压表;电流表;或。
13.【答案】解:由题意,知,,
根据,可求得电压表的示数,
根据,可得电流表的示数。
【解析】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系,本题即可得到解决。
灯泡正常工作,电压为额定电压,进而求出副线圈电压和电流,再根据变压器原副线圈电压、电流与线圈匝数的关系即可求解,电流表和电压表都是有效值。
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