2020-2021学年高二人教版选修3—2第五章 5.4变压器（二）word版含解析答案

2020-2021学年高二人教版选修3—2物理课时作业变压器（二）
1.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为1:2,接有四个阻值相同的定值电阻,变压器原线圈接到交流电源上,下列说法正确的是(??
)
A.副线圈电压是电源电压的2倍
B.流过R1的电流是副线圈中电流的2倍
C.R1上的电功率是R2上电功率的2倍
D.R1上的电功率是R2上电功率的9倍
2.一理想变压器的原线圈为n1=100匝,副线圈n2=30匝,n3=20匝,一个电阻为48.4Ω的小灯泡接在副线圈n2与n3上,如图所示.当原线圈与的交流电源连接后,变压器的输入功率是(??
)
A.10W
B.20W
C.250W
D.500W
3.如图甲所示电路中,L1、L2、L3为三只“6V3W”的相同灯泡,变压器为理想变压器,各电表为理想电表,当ab端接如图乙所示的交变电压时,三只灯泡均正常发光,下列说法正确的是(??
)
A.变压器原、副线圈的匝数比为1:2
B.副线圈两端输出的交流电的频率为50Hz
C.电流表的示数为0.5A
D.电压表的示数为18V
4.如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(???)
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大
D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大、A2示数变大
5.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只饶有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为的交变电流时，c、d间的输出电压为，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(??
)
A.,降低
B.,升高
C.,降低
D.,升高
6.如图,理想变压器原、副线圈匝数比为20:1,两个标有“12?
6”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是(??
)
A.120,0.10
B.240,0.025
C.120,0.05
D.240,0.05
7.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比,电阻,、为规格相同的两只小灯泡,
为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输入电压随时间的变化关系如图乙所示.现将接1、闭合,此时正常开光.下列说法正确的是(?
?)
A.输入电压的表达式
B.只断开后,
、均正常发光
C.只断开后,原线圈的输入功率增大
D.若换接到2后,
消耗的电功率为
8.关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是(?
?)
A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
C.穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势
D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
9.互感器是利用互感原理来测量高电压和大电流的工具。如图所示为两个正在工作中的互感器,其中n1、n2、n3、n4分别为四个线圈的匝数,a、b为两只交流电表,则(??
)
A.A为电流互感器,且n1B.A为电压互感器,且n1>n2
C.B为电压互感器,且n3D.B为电流互感器,且n3>n4
10.如图所示,一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电,副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小),开关K开始时处于闭合状态,下列说法正确的是(
?
)
A.当光照变弱时,变压器的输入功率增加
B.当滑动触头P向下滑动时,电阻R1消耗的功率增加
C.当开关K由闭合到断开,原线圈中电流变大
D.当U增大时,副线圈中电流变小
11.如图所示,匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中,线框面积s=0.5m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=100rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈线接入一只“220V,60W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10A,下列说法正确的是(??
)
A.在图示位置线框中产生的感应电动势最大
B.线框中产生电动势的有效值为V
C.变压器原、副线圈匝数之比为25
:
22
D.允许变压器输出的最大功率为1000W
12.用理想变压器给负载电阻供电,变压器输入电压一定时,在下列办法中可以使变压器的输入功率增加的是(??
)
A.增大负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变
B.减小负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变
C.增加副线圈的匝数,而原线圈的匝数和负载电阻保持不变
D.增加原线圈的匝数,而副线圈的匝数和负载电阻保持不变
13.如图所示,理想变压器的原副线圈匝数均可调节,原线圈两端接上正弦交流电,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使(?
?)
原线圈匝数n1增加????????????????
副线圈匝数n2增加
C.负载电阻R的阻值增大???????????????
D.负载电阻R的阻值减小
14.如图所示,一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为4:
1,原线圈接入电压为220V的正弦交流电,副线圈接有两只理想二极管(正向电阻为0,反向电阻为无穷大)和两个电阻,且电阻R1=
R2
=
50Ω。电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是(???)
A.电流表的示数为0.275A
B.电压表的示数为55V
C.1min内电阻R1上产生的热量为3630J
D.电阻R2消耗的电功率为60.5W
15.在匀强磁场中,一矩形金属框(电阻不计)绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图象如图乙所示,将此电源连接到图丙中理想变压器的原线圈上,变压器的原、副线圈匝数比为2:1,副线圈的电阻R=110Ω,则(??
)
A.t=0.005s时线框在中性面位置
因为原线圈电阻不计,所以原线圈两端电压为零
C.电流表的示数为1.0A
D.通过电阻R的电流方向每秒改变100次
16.如图所示，一理想变压器由一个原线圈和两个副线圈组成.当此变压器工作时，原、副线圈的匝数、电流、电压均在图中标出.则下列关系式中正确的是（
）
A.
B.
C.
D.
17.如图所示为两个互感器,图中圆圈内a、b表示电表,已知连接电压表的原副线圈电压比为100:1,连接电流表的原副线圈电流比为10:1,电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则(??
)
A.a为电压表,b为电流表
B.a为电流表,b为电压表
C.线路输送的电功率是2200W
D.线路输送的电功率是2.2×106W
18.如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡和。当输入电压为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(??
)
A.原、副线圈匝数之比为9:1
B.原、副线圈匝数之比为1:9
C.此时和的电功率之比为9:1
D.此时和的电功率之比为1:9
19.有一台内阻为1
的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:4,降压变压器原、副线圈的匝数比为4:1,输电线的总电阻,全校共22个班,每班有“220
,40
”的灯6盏,若保证全部电灯正常发光,则:
（1）.发电机输出功率多大?
（2）.发电机的电动势多大?
（3）.输电效率是多少?
20.如图所示,间距为l=0.5m的光滑平行金属导轨,水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中,与一个理想变压器原线圈相连接,副线圈接一阻值为R=2Ω的电阻,已知变压器原副线圈的匝数比n1:n2=10:1.一质量为m=0.1kg的导体棒放置在导轨上,在外力作用下从t=0时刻开始运动,其速度随时间的变化规律v=20
2sin(10πt)m/s,不计导轨和导体棒的电阻.求:
（1）.导体棒的两端电压瞬时值u的表达式
（2）.t=0.1s时图中理想交流电流表的示数
（3）.从t=0到0.2s时间内电阻R产生的热量
参考答案
1.答案：D
解析：由于,可知,而R3和R4串联,因此R3和R4两端电压均为,而R2与原线圈并联,两端电压也为U1,因此流过R2的电流与流过R3、R4的电流相同,均为I,而流过R1的电流为流过原线圈与R2的电流之和,根据可知,流过原线圈的电流I1=2I2=2I,流过R1的电流为3I,R1两端的电压为3R,电源电压为4U1,副线圈电压是电源电压的1/2,故A错误；流过R1的电流是副线圈中电流的3倍,故B错误;R1上的电功率与R2上的电功率之比,故C错误,D正确.
2.答案：A
解析：根据副线圈的接法可知,副线圈2和3的接法相反,电动势抵消一部分,相当于灯泡接在10匝的副线圈上,根据表达式知原线圈电压有效值为220V,根据电压与匝数成正比知灯泡两端的电压为,灯泡消耗的功率,故选A.
3.答案：B
解析：三只灯泡均正常发光,设电流为I,则原线圈中电流为I,副线圈中电流为2I,根据电流比等于线圈匝数的反比可知,原、副线圈的匝数比为2:1,故A错误.由题图乙可知,交流电的周期为T=0.02s,则频率为,因变压器不改变交流电的频率,故副线圈两端输出的交流电的频率也为50Hz,故B正确.电流表的示数为有效值,通过每个灯泡的电流为,则电流表的示数为I'=2I=1A,故C错误.电压表的示数为变压器的输入电压,交流电的有效值为Uab=18V,有U=Uab-UL=18V-6V=12V,故D错误.
4.答案：B
解析：滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大中的电流变小消耗的功率变小，选项A错误;滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1两端的电压变小，电压表V示数变大，选项B正确；滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈电路的总电阻变大，总功率变小，原线圈的功率也变小，电流表A1示数变小，选项C错误;闭合开关S，R1两端的电压变大，电压表V两端电压变小，A2示数变小，选项D错误.
5.答案：C
解析：由题图可知，c、d间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知，U26.答案：D
解析：灯泡正常工作,副线圏两端的电压,副线圈中的电流,根据匝数比得原线圈中的电流,原线圈两端的电压U1=20U2=240V,选项D正确。
7.答案：D
解析：由题图乙可知,故,即输入电压的表达式,所以A项错误.断开后两灯泡串联,总电压仍为4,所以、均不能正常发光,B项错误.根据?可知断开后增大,?变小,C项错误.若接2,由可得,D项正确.
8.答案：C
解析：理想变压器的工作原理是利用了电磁感应现象,穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势,C对;
9.答案：A
10.答案：A
11.答案：C
解析：由图可知，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，即感应电动势为零；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生电动势的最大值为，对于正弦交流电，根据最大值为有效值的关系，可得线框中产生电动势的有效值为U=250V；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为25
:
22；由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率为2500W，所以正确选项为C。
考点：本题考查了正弦式电流的最大值和有效值的关系及交流发电机产生正弦式电流的原理。
12.答案：BC
解析：变压器的原线圈的电压决定副线圈的电压,副线圈的电流决定原线圈的电流,要想增大输入功率只要增大输出功率即可,增大负载,副线圈电流变小,功率变小,A错;B对;改变副线圈的匝数,即增加了副线圈的电压,其余不变的情况下,副线圈电流增大,功率增大,C对,D错。
13.答案：BD
14.答案：AB
15.答案：CD
解析：t=0.005s时,线框的磁通量变化率最大,感应电动势最大,线框位于垂直中性面的位置,故A错误;根据可知,副线圈有电压,原线圈就有电压,故B错误;原线圈两端电压为,根据可知,电流表的示数为,故C正确；由图乙知交变电动势的周期T=0.02s,故通过电阻R的电流方向每秒改变100次,故D正确.
16.答案：AC
解析：根据电压与匝数成正比,有,故A正确；由于副线圈有两个,电流与匝数不再成反比,故B错误;根据理想变压器输入功率等于输出功率,有,电压与匝数成正比,有,联立得,得,故C正确；将D选项中表达式变形得,由C分析知,D错误.
17.答案：AD
解析：由图中连接方式可知,a表是电压表,b表是电流表.甲互感器原线圈与副线圈的匝数比为100:1,乙互感器原线圈与副线圈的匝数比为1:10,由电压表的示数为220V,得原线圈的电压为22000V,由电流表的示数为10A,得原线圈的电流为100A,所以线路输送的电功率P=U1I1=2.2×106W.故选A、D.
18.答案：AD
解析：因为两灯泡额定电压相同且均正常发光,且输入电压为灯泡额定电压的10倍,所以理想变压器的输入、输出电压比为9:1,由理想变压器变压规律可知,原、副线圈的匝数比为9:1,A项正确,B项错误;由理想变压器变流规律可知,原、副线圈的电流比为1:9,由电功率可知,a和b的电功率之比为1:9,C项错误,D项正确。
19.答案：（1）.对降压变压器:
,
而,所以.
对升压变压器:
,
所以.
（2）.因为,
所以.
又因为,所以.
所以发电机的电动势.
（3）.
.
20.答案：（1）.导体棒产生的电动势:E=Blv=Blvm
sin10πt=2sin(10πt)V????
则u=2sin(10πt)V????
（2）.变压器原线圈的电压的有效值为U1=U1m/2=1V?根据变压器变压原理U1/U2=n1/n2得,U2=0.1V??t=0.1s时交流电流表的示数为有效值I2=U2/R=0.05A??
（3）.在t=0到0.2s时间内电阻R产生的热量Q=I22Rt=1×10-3J