高中物理人教版选修3-2练习 第5章 交变电流5-4aWord版含解析

一、选择题(每小题7分，共63分)
1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中以速度v向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则电流表的示数为(　　)
A．3 mA B．0 mA
C．48 mA D．与负载R的值有关
答案　B
解析　导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E＝Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0 mA，B正确。
2．如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是(　　)
A．线圈匝数n1＜n2，n3＜n4
B．线圈匝数n1＞n2，n3＞n4
C．甲图中的电表是电流表，输出端不可短路
D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路
答案　D
解析　甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以n1＞n2，A错误；由图可以知道，乙串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表示测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以n3＜n4，故B错误；甲图中的电表是电压表，副线圈电流较大，输出端不可以短路，故C错误；乙图中的电表是电流表，输出端不可以断路，所以D项是正确的。
3.
如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11000sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线，对“220 V　880 W”的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知(　　)
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
答案　C
解析　该用电器正常工作，电器参数均为有效值，则副线圈电流有效值I＝＝ A＝4 A，则Ur＝4×6 V＝24 V，输出电压有效值U2＝220 V＋24 V＝244 V，匝数比为∶244≈32∶1，故A错误，C正确。频率f＝＝＝50 Hz，故B错误；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故D错误。
4．如图所示是4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，且都是“220 V　40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，台灯消耗的功率最小的是(　　)
答案　C
解析　台灯的消耗功率包含灯泡和其他辅助器件的总功率。由A、B、C、D四选项分析可知：C中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)等于灯泡的功率20 W。而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20 W。C正确。
5．如图所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0 cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C＝100 pF的电容器相连，导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度B的变化率为＝100πsinωt，若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9 C，则所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10)(　　)
A．1∶100 B．100∶1
C．1∶100 D．100∶1
答案　A
解析　原线圈两端电压最大值U1m＝mS＝0.1 V。副线圈两端电压的最大值即电容器两端电压的最大值，由C＝，得：U2m＝＝14.1 V，所以＝≈。故A正确。
6．如图所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L1、L2，原线圈接有定值电阻R，导轨和金属棒MN的电阻不计。现使金属棒沿轨道向右匀速运动，图乙中金属棒移动速度大于图甲中金属棒的移动速度，则在棒运动的过程中(　　)
A．L1、L2都发光，L2比L1亮
B．L1、L2都不发光
C．L2发光，L1不发光
D．L1发光，L2不发光
答案　D
解析　变压器只改变变化电流的电压，不改变恒定电流的电压，在金属棒MN移动的过程中，题图甲中金属棒产生的电动势发生变化，其原线圈中的电流是变化的，故L1两端会产生电压，L1亮；而题图乙中导体棒产生的电动势不变化，其原线圈中的电流是不变的，故L2两端没有电压，L2不亮，故D正确，A、B、C错误。
7．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电流，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是(　　)
A．输入电压u的表达式u＝20sin50πt(V)
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
答案　D
解析　由题图乙知周期为0.02 s，因此输入电压的表达式u＝20sin100πt(V)，A错误；只断开S2，L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错误；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错误；S1换接到2后，据P＝和＝得R消耗的功率为0.8 W，D正确。
8.
如图中B为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上，指示灯泡L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变)，R是一个定值电阻，电压表、电流表都是理想电表。开始时开关S是闭合的，当S断开后，下列说法正确的是(　　)
A．电流表A2的示数变大 B．电压表的示数变大
C．电流表A1的示数变小 D．灯泡L1的亮度变暗
答案　C
解析　S断开后相当于负载减少，总电阻增大，副线圈中电流减小，原线圈中的电流也减小，故A错误、C正确；副线圈电流减小，因此定值电阻的分压减小，但副线圈两端的电压不变，所以灯泡L1的两端电压变大，亮度变亮，故B、D错误。
9.
(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin100πt(V)，则(　　)
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22 V
B．当t＝ s时，电压表V0的读数为220 V
C．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小
D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小
答案　BC
解析　当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，副线圈输出电压为U2＝22 V，但电压表V1的示数小于U2，故A错误；因电压表V0在任何时刻的读数皆为有效值，此线圈两端电压有效值是220 V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，由于副线圈的输出电压U2＝U1不变，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，所以电流表示数变小，定值电阻两端电压变小，由于副线圈输出电压不变，则R两端电压变大，即电压表V1示数增大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为5∶1，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误。
二、非选择题(共2小题，37分)
10．(16分)如图，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡LA和LB，小灯泡LA的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30 Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A。
(1)原、副线圈的匝数比为多少？
(2)流过灯泡LB的电流为多少？
答案　(1)10∶3　(2)0.2 A
解析　(1)U1＝10 V，根据小灯泡正常发光，则
U2＝＝3 V，＝＝。
(2)＝，所以I2＝I1＝0.3 A，
IA＝＝0.1 A，IB＝I2－IA＝0.2 A。
11．(21分)如图甲所示为一理想变压器，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uab-t图象如图乙所示。若只在ce间接一个Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一个Rde＝225 Ω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的瞬时值uab的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比。
答案　(1)uab＝400sin200πt(V)　(2)0.28 A　(3)
解析　(1)由题图乙知周期T＝0.01 s，则
ω＝＝200π rad/s。
故原线圈输入电压的瞬时值表达式为
uab＝400sin200πt(V)。
(2)原线圈两端的电压U1＝200 V，
由理想变压器的功率关系得P1＝P2，
原线圈中的电流I1＝，解得I1＝ A≈0.28 A。
(3)设ab间线圈的匝数为n1，则＝，
同理＝。
由题意知＝，解得＝ ，
代入数据得＝。