人教版(2019)物理选择性必修第二册
3.3变压器同步训练
一、单项选择题(下列选项中只有一个选项满足题意)
1.如图所示,一理想变压器的原线圈接正弦交流电源,副线圈接有可变电阻R。原线圈中的电流为I1,输入功率为P1,副线圈中的电流为I2,输出功率为P2。当可变电阻的滑片向下移动时( )
A.I2增大,P2增大
B.I2增大,P2减小
C.I1减小,P1增大
D.I1减小,P1减小
2.如图所示.L1和L2是输电线,甲、乙是两个互感器,通过观测接在甲、乙中的电表读数,可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流.若已知图中n1:n2=100:1,n3:n4=1:10,V表示数为220V,A表示数为l0A,则下列判断正确的是(
)
A.甲是电压互感器,输电线两端电压是2.2×104V
B.乙是电压互感器,输电线两端电压是2.2×103v
C.甲是电流互感器,通过输电线的电流是100A
D.乙是电流互感器,通过输电线的电流是0.1A
3.某变压器原、副线圈匝数比为55:9,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接有负载.下列判断正确的是
A.输出电压的最大值为36V
B.原、副线圈中电流之比为55:9
C.变压器输入、输出功率之比为55:9
D.交流电源有效值为220V,频率为50Hz
4.用电压为U的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为的同一小灯泡供电,图甲中R为滑动变阻器,图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为,若小灯泡均能正常工作,则下列说法正确的是
A.变压器可能是升压变压器
B.
C.甲、乙电路消耗的功率之比为
D.R两端的电压最大值为
5.如图所示,理想变压器原线圈接的正弦交流电源,副线圈电路中为定值电阻,是滑动变阻器,所有电表均为理想电表,其中电压表的示数为。下列说法正确的是
A.变压器原、副线圈的匝数比为
B.副线圈中电流的频率为
C.滑片向下滑动过程中,示数不变,示数变大
D.滑片向上滑动过程中,消耗功率减小,变压器输入功率增大
6.如图所示,理想变压器的原线圈接入的交变电压,副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V,880W”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100Hz
C.副线圈中电流的有效值为4A
D.变压器的输入功率为880W
7.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1,原线圈接交流电源和交流电压表,副线圈接有“220V,440W”的热水器、“220V,220W”的抽油烟机.如果副线圈电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是(
)
A.副线圈两端电压的瞬时值表达式为
B.电压表示数为
C.热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D.1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×l04J
8.如图所示,按于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,灯泡的额定电压为,那么
A.ab间接在交流电源上,交变电压U=3
B.理想变压器的匝数比::=1:1:1
C.理想变压器的匝数比::=3:2:1
D.理想变压器的匝数比::=4:2:1
9.如图所示,边长为L、匝数为N,电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动,轴OO′垂直于磁感线,在线圈外接一含有理想变压器的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动,下列判断正确的是(
)
A.在图示位置时线框中磁通量的变化率为零,感应电动势最大
B.当可变电阻R的滑片P向上滑动时,电压表V2的示数变大
C.电压表V2示数等于
D.变压器的输入与输出功率之比为1∶1
10.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示.设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )
A.U=66V,k=
B.U=22V,k=
C.U=66V,k=
D.U=22V,k=
二、多项选择题
11.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的.V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2
和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3.现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是
A.U2变小、I3变小
B.U2不变、I3变大
C.I1变小、I2变小
D.I1变大、I2变大
12.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比,b是原线圈的中心抽头,S为单刀双掷开关,定值电阻、均为10
Ω。在原线圈c、d两端加上图示的交变电压,下列说法正确的是
A.当S与a连接后,理想电流表示数为
B.当S与a连接后,理想电压表示数为
C.当S由a拨到b后,副线圈输出电压的频率变为
D.当S由a拨到b后,原线圈的输入功率变为原来的4倍
三、综合计算题
13.一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220V交变电流改为110V,已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为多少?
14.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数n1:n2=3:1,原线圈电路中接有一量程为3
A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻R以及若干6
V、6
W的相同灯泡.输入端交变电压u的图象如图乙所示.
(1)求图甲中电压表的读数;
(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;
(3)为满足第(2)问要求,求可变电阻R应调到的电阻值.
15.如图所示,理想变压器有两个副线圈,L1、L2是两盏规格为“8
V 10
W”的灯泡,L3、L4是两盏规格为“6
V 12
W”的灯泡,当变压器的输入电压为U1=220
V时,四盏灯泡恰好都能正常发光.如果原线圈的匝数n1=1
100匝,求:
(1)副线圈n2、n3的匝数;
(2)电流表的读数.
16.理想变压器的原线圈上串联有熔断电流为1A的保险丝A,副线圈上接一电阻R,如图所示,已知原,副线圈的匝数比::1,当原线圈加上的电压时,为使保险丝不熔断,则负载电阻R不得小于多少?
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3.3变压器同步训练参考答案
1.A
【解析】
由于原线圈的输入电压不变,变压器的匝数比也不变,所以副线圈的输出电压不变,当可变电阻的滑片向下移动时,电阻R减小,副线圈的电流I2增大,所以原线圈的电流I1也要增大,由于副线圈的电压不变,根据
P=
可得,当电阻减小时,输出的功率P2将增大,所以原线圈的输入的功率P1也将增大,故A正确,BCD错误。。
故选A。
2.A
【解析】
AC
.甲图的原线圈两端接电源两端的电压,所以是电压互感器,已知
电压表示数为220V,故传输电压为
故A正确,C错误;
BD.乙图中的原线圈串联接入输电线的一根导线,所以的电流互感器,已知
电流表示数为10A,故传输电流为
故BD错误.
故选A。
3.D
【解析】
试题分析:变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比,所以输出电压的最大值为36V,所以A错误;变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比,电流之比等于原副线圈匝数的反比,所以B错误;变压器只能改变交流电的电压,而不能改变频率和功率,即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等,所以C错误;从图上可以看出,交流电的周期T=0.02s,所以频率为50Hz.正弦交流电的有效值是峰值的倍,所以电压有效值为220V.所以D正确.故选D.
4.D
【解析】
A、由图甲知,电源电压等于变阻器两端的电压与电源电压之和,所以,在图乙中,根据电压与匝数成正比,知,所以该变压器是降压变压器,故A错误;
B、由乙图,根据电压与匝数成正比,得,故B错误;
C、电珠均能正常工作,所以电流等于额定电流,甲电路消耗的功率,乙电路消耗的功率,所以甲乙电路消耗的功率之比为,故C错误;
D、R两端电压的有效值,因为是正弦交流电,所以R两端电压的最大值为,故D正确.
5.C
【解析】
A.
输入电压的有效值为:
根据电压与匝数成正比可得变压器原、副线圈的匝数比为:
故A错误;
B.
副线圈中电流的频率等于原线圈中电流的频率,为:
故B错误;
C.
滑片向下滑动过程中,变阻器连入电路电阻变小,输入电压及匝数比不变,输出电压不变,即电压表示数不变,根据欧姆定律可得副线圈中电流变大,即示数变大,故C正确;
D.
滑片向上滑动过程中,变阻器连入电路电阻变大,输入电压及匝数比不变,输出电压不变,消耗功率减小,输出功率变小,所以输入功率变小,
故D错误。
6.C
【解析】
试题分析: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即可求得结论.
解:输入电压的有效值为11000
V,用电器的额定电压为220
V,所以变压器的输出电压大于220
V,原副线圈的匝数比小于50:1,故A错误;
B、由输入电压的表达式知,f=Hz=50
Hz,故B错误;
C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同,I=4
A,故C正确;
D、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.
故选C
7.D
【解析】
试题分析:据题意,从上图可得交变电流的周期为:,则可以计算得,则副线圈上的电压瞬时值表达式为:,故A选项错误;据原副线圈匝数比可得原线圈电压为:,故B选项错误;热水器发热功率为:440w,如果抽油烟机的发热功率为220w,则两者之比为2,实际上抽油烟机属于非纯电阻,热功率小于220,所以两者之比应大于2,故C选项错误;抽油烟机在1分钟内消耗的电能为:,故D选项正确.
8.C
【解析】
灯泡都正常发光,则、、;据,可得:;据,可得:;ab间接在交流电源上,交变电压.综上C项正确,ABD三项错误.
9.D
【解析】
A.线圈在如图所示的位置,磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势最大,A错误;
B.交流电压表此时测的是交流电的有效值,所以滑动变阻器上下移动的时候,V1、V2的读数不变,B错误;
C.交流电动势最大值
则变压器初级电压有效值
根据变压器的匝数比可得电压表V2的读数是
C错误;
D.变压器的输入输出功率相等,D正确。
故选D。
10.C
【解析】
由题意知,副线圈的电流为:,则原线圈的电流为:,与原线圈串联的电阻的电压为:,由变压器的变比可知,原线圈的电压为3U,所以有:,解得:U=66V,原线圈回路中的电阻的功率为:,所以,故C正确,ABD错误,故选C.
11.BC
【解析】
副线圈开关S没有断开时电阻
并联后与
串联,开关S断开后则
并联后与
串联,因此可知副线圈的总电阻增大,电压表V2测量的时副线圈的电压,电流表A2测量的时副线圈的干路电流,因此由可知电压表V2的示数不变,则电流表A2的示数减小;由可知电流表A1的示数减小;则电阻R3两端的电压增大,故电流表A3的示数增大,则B和C正确,A和D错误.
故选BC。
12.AD
【解析】由图可以知道,交变电流的电压有效值为220V、周期为0.02s,频率为50Hz。当S接a时,由变压器的原理可以知道,n2两端电压有效值为,故理想电压表的示数为22V,理想电流表示数为,A正确B错误;当S由a拨到b后,原线圈电压、频率不变,原线圈匝数减半,则副线圈频率不变,故选项C错误;当S由a拨到b后,根据可得副线圈两端电压加倍,负载电阻不变,根据副线圈的输出功率变为原来的4倍,原线圈的输入功率也变为原来的4倍,D正确.
13.400匝
【解析】
根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比得:
其中U1=220V,U2=110V,原线圈匝数n1=800,
代入数据解得:匝
14.(1)9V
(2)9盏
(3)Ω
【解析】
(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=27V其有效值为U1==27
V
根据代入数据可得U2=9
V即为电压表读数.
(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2
为使副线圈接入的灯泡最多,则I1取允许通过的最大电流的有效值为3
A
根据U1I1=U2I2代入数据可得I2=9
A
正常发光时每个灯泡中的电流为ID==1
A
所以允许接入的灯泡个数为n==9
(3)电阻两端电压为UR=U2-UD=3
V
电阻阻值为R==Ω
15.(1)40匝 60匝 (2)0.2
A
【解析】
(1)四灯均正常发光,则副线圈n2两端电压,副线圈n3两端电压
据,可得:
(2)由变压器的输入功率等于输出功率可得:
解得:
16.
【解析】
由题意可知,原线圈电压的有效值为220V;
则由:;
;
要保证保险丝不熔断,则原线圈电流不得超过1A,则副线圈中电流不能超过;
则由欧姆定律可知:;