2.6变压器
课时作业(含解析)
1.图1、图2分别表示两种电压的波形,其中图1所示电压按正弦规律变化.下列说法正确的是
A.图1表示交流电,图2表示直流电
B.两种电压的有效值相等
C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100V
D.图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后,频率变为原来的
2.如图所示,理想变压器的原线圈接在的交流电源上,副线圈接有的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2:1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A.原线圈的输入功率为
B.电流表的读数为1A
C.电压表的读数为
D.副线圈输出交流电的周期为50s
3.现用电压为380V的正弦式交流电给额定电压为220V的电灯供电,以下电路中不可能使电灯正常发光的有(
)
A.B.C.D.
4.如图所示,理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压恒定的正弦交流电源相连,副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连,开始时开关S处于断开状态.当S闭合后,所有灯泡都能发光,下列说法中正确的有( )
A.副线圈两端电压不变
B.灯泡L1亮度变亮,L2的亮度不变
C.副线圈中电流变大,灯泡L1变亮,L2变暗
D.因为不知变压器原、副线圈的匝数比,所以L1及L2的亮度变化不能判断
5.如图所示,理想变压器的原线圈a、b两端接正弦交变电压,副线圈M、N两端通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线上的等效电阻为R。开始时,开关K断开,当接通K时,以下说法不正确的是( )
A.副线圈M、N两端的电压减小
B.等效电阻R上的电流增大
C.通过灯泡L1的电流减小
D.原线圈的输出功率增大
6.如图为模拟远距离输电的部分测试电路,a、b端接电压稳定的正弦交变电源,定值电阻阻值分别为R1、R2,且R1A.
B.原线圈两端电压U1一定变小
C.电源的输出功率一定增大
D.R1消耗的功率一定增加
7.有一额定电压为55V的特种灯泡,要使它正常发光,则应通过一个理想变压器再接入家中的电源,则选用的变压器原、副线圈的匝数比n1:n2应为(
)
A.1:2
B.1:4
C.2:1
D.4:1
8.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后
A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变
B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大
C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大
D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变
9.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,电阻为2Ω的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动线圈的两端与滑动变阻器R连接,当R=10Ω时,交流电压表示数为10V。图乙是穿过矩形线圈的磁通量Φ随时间t变化的图象,下列说法正确的是(
)
A.0.02s时,R两端的电压瞬时值为零
B.电阻R上的电功率为10W,产生的交流的频率50Hz
C.当滑动变阻器触头向下滑动时,电压表示数变小
D.若仅将R换为原副线圈匝数比为2:5的理想变压器,则变压器空载时副线圈两端的电压为30V
10.为了监测变电站向外输电情况,要在变电站安装互感器,其接线如图所示.两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4,a和b是交流电表.则(
)
A.n1>n2
B.n3>n4
C.a为交流电流表,b为交流电压表
D.a为交流电压表,b为交流电流表
11.如图甲所示,理想变压器的原线圈通有正弦式交变电流,副线圈接有三个电阻和一个电容器.已知=20Ω,=40Ω,原、副线圈的匝数之比为10:1,原线圈的输入功率P=35W,通过电阻的正弦式交变电流如图乙所示,求:
(1)原线圈的输入电压的有效值;
(2)电阻消耗的电功率;
(3)流过电容器C的电流.
甲乙
12.如图所示是交流发电机模型示意图,N=100匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.48m2.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=100πrad/s逆时针匀速转动,并与理想升压变压器相连,变压器副线圈接入一只“12V、24W”的灯泡,且灯泡正常发光,线框、输电线路的电阻都不计.
(1)将图示时刻记为t=0,请判断此刻线圈AB边中的电流方向,并写出该线框产生正弦交变电动势的瞬时值表达式;
(2)求变压器的原副线圈匝数比;
(3)求灯泡正常发光时,电流表的读数.
13.一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4:1,在照明电路中使用,如果原线圈接交流电压?V,副线圈通过总电阻为的两根输电线给用电户输电问:
(1)如果用户使用的都是“220V、40W”的白炽灯,要使这些灯正常发光,接入电路的灯应为多少盏?
(2)如果电路中灯的盏数比正常发光时多了一倍,会出现什么问题和后果?
参考答案
1.C
【解析】
试题分析:由于两图中表示的电流方向都随时间变化,因此都为交流电,故A错误;由于对应相同时刻,图1电压比图2电压大,根据有效值的定义可知,图1有效值要比图2有效值大,故B错误;从图1可知,,所以图1电压的瞬时值表达式为,故C正确;交流电的频率和变压器无关,D错误;
故选C
考点:交流的峰值、有效值以及它们的关系;变压器的构造和原理.
点评:本题比较全面的涉及了关于交流电的物理知识,重点是交流电的描述和对于有效值的理解.
2.B
【解析】
A.由交流电压的表达式可知,原线圈两端所加的电压最大值为,故有效值为,由,解得副线圈电压的有效值为:
,
故输出功率:
,
再由输入功率等于输出功率知:
,
故A错误;
B.根据欧姆定律知:
,
由,可得:
,
故电流表读数为1A,故B正确;
C.电压表的读数为有效值,即,故C错误;
D.由交流电压的表达式可知:,又,解得:
,
故D错误。
故选B。
3.D
【解析】
A、电源电压为380V,由于灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联,则灯泡的电压可能为220V,则灯泡可能正常发光.故A正确.
B、同理,灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联,则灯泡的电压可能为220V,则灯泡可能正常发光.故B正确.
C、因为原线圈的匝数大于副线圈的匝数,则输出电压小于输入电压,可能小于220V,灯泡可能正常发光.故C正确.
D、原线圈的匝数小于副线圈的匝数,则输出电压大于输入电压,则灯泡的电压大于380V,则灯泡被烧坏.故D错误.
本题选择不可能正常发光的,故选D.
4.C
【解析】
当S接通后,输出功率变大,输出电流变大,变压器的输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率变大,输入电流变大,灯泡L1的电压增大,原线圈电压减小,匝数不变故副线圈电压减小,故A错误;由A可知,灯泡L1变亮,L2变暗,故BD错误,C正确.所以C正确,ABD错误.
5.A
【解析】
A.理想变压器输出电压与外电路无关,只和变压器变压比以及输入电压有关,则M、N的输出电压不变,A选项符合题意,故A正确;
B.开关S闭合,L1和L2并联总电阻变小,电路电流增大,B选项不合题意,故B错误;
C.等效电阻R分压增大,则L1两端分压变小,也即通过L1的电流变小,C选项不合题意,故C错误;
D.L1和L2并联总电阻变小,则外电路总电阻变小,变压器输出功率变大,则输入功率变大,由于输入电压不变,则原线圈中的电流增大,D选项不合题意,故D错误。
故选A。
6.A
【解析】
A.理想变压器的原、副线圈的电压变化比
电流变化比
则有
将R1视为输入端电源内阻,则有
所以有
故A正确;
BCD.向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时,副线圈负载电阻R增大,由原副线圈的电压电流的关系得
原线圈的电流I1变小,R1功率减小,电源电压不变,电源的输出功率一定减小,根据闭合电路欧姆定律可知原线圈的输入电压增大,故BCD错误。
故选A。
7.D
【解析】
额定电压为55V的特种灯泡,要使它正常发光,副线圈两端电压的有效值,理想变压器接入家中的电源,原线圈两端电压的有效值,变压器原、副线圈的匝数比
故选D。
8.AD
【解析】
试题分析:由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变,则副线圈电压不变,V2示数不变,V1与V2示数的比值不变,C错误、D正确.开关S闭合后,变压器副线圈的负载电阻减小,V2不变,由欧姆定律可得A1示数变大,由于理想变压器P2=P1,V1与V2示数的比值不变,所以A1与A2示数的比值不变,A正确,B错误.故选AD.
考点:变压器
9.BD
【解析】
A.0.02s时,穿过线圈的磁通量为零,此时磁通量变化率最大,感应电动势最大,则R两端的电压瞬时值最大,故A错误。
B.电压表的读数为R两端的电压,电阻R上的电功率
产生的交流的周期为T=0.02s,则频率为f=50Hz,故B正确。
C.当滑动变阻器触头向下滑动时,R增大,总电流减小,内压减小,路端电压增大,电压表示数增大,故C错误。
D.线圈中产生的感应电动势为
若仅将R换为原副线圈匝数比为2:5的理想变压器,则变压器空载时原线圈电流为零,则此时原线圈电压为
U1=E=12V
则副线圈两端的电压为
故D正确。
故选BD。
10.AD
【解析】
A.由图可知,a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,故A正确;
B.b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,用电流表测量,因为电流之比等于线圈匝数的倒数比,所以,故B错误;
CD.串联在电路中的是电流互感器,并联在电路中的是电压互感器,故a是电压表,b为电流表,故C错误D正确。
故选AD。
11.(1)200
V
(2)10
W
(3)0.
25
A
【解析】
(1)通过电阻R1的电流的有效值
电阻R1两端的电压有效值
所以原线圈的输入电压的有效值
(2)流过电阻R2的电流
电阻R2消耗的电功率
(3)原线圈的输入电流
副线圈的输出电流
通过电容器的电流
12.(1)
(2)40:1(3)0.05A
【解析】
根据右手定则判断感应电流方向,根据Em=nBsω求解电动势最大值,然后根据e=Emcosωt求解该正弦交流电的瞬时表达式;根据变压比公式列式求解即可;变压器的输入功率和输出功率相等,先求解功率,再求解电流表读数.
【详解】
(1)线框逆时针转动,根据右手定则,电流俯视为逆时针;电动势最大值为:,
从垂直中性面位置开始计时,故瞬时值为:e=Emcosωt=480cos100πt(V)
(2)升压变压器的输入电压为:
一只“12V、24W”的灯泡,且灯泡正常发光,根据变压比公式,有
解得:
(3)理想变压器的输入功率等于输出功率,则
代入数据解得:I1=0.05A.
【点睛】
本题关键是明确交流电的最大值和瞬时值的求解方法,同时要能够结合变压器的变压比公式、功率关系列式求解.
13.(1)165;(2)
出现原、副线圈电流过大有可能发热烧坏
【解析】
根据正弦交流电的最大值与有效值的关系,及线圈电压与匝数关系,与电功率表达式,即可求解;
由欧姆定律,结合电阻的变化,从而确定电流的变化,进而确定结果.
【详解】
原线圈电压有效值
根据得副线圈电压
根据灯正常发光,可知输电线上降压为
一盏灯正常发光时电流
根据可得电灯盏数为
输电线上能量损失增大;灯光变暗;变压器中原、副线圈电流过大有可能发热烧坏.
【点睛】
考查正弦式交流电的最大值与有效值的关系,掌握电压与匝数的关系,理解闭合电路欧姆定律的应用,学会电路分析的方法.