【物理】2020届一轮复习人教版变压器课时作业(1)

【物理】2020届一轮复习人教版变压器课时作业(1)

2020 届一轮复习人教版 变压器 课时作业 一、选择题 1．(多选)关于变压器的构造和工作原理，下列说法中正确的是(　　) A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传 送电能 B．铁芯不用整块金属做成，是为了防止将原、副线圈短路，造成危险 C．变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小 D．当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出 答案　ACD 解析　闭合铁芯的导磁能力比真空或空气强得多，当原、副线圈绕在同一闭 合铁芯上时，原线圈产生的磁场几乎全部沿铁芯通过副线圈，漏到空气中的磁场 很少，因此可以有效地将原线圈中的电能传递到副线圈中，选项 A 正确。若用整 块金属做铁芯，当通过它的磁通量发生变化时，就会在铁芯中产生感应电流，导 致铁芯发热，烧坏变压器，同时大大降低了电能的传输效率，故选项 B 错误。对 于正弦式交变电流，铁芯中磁通量的变化率正比于原线圈中电流的变化率，在副 线圈中，感应电动势正比于磁通量的变化率，因此感应电动势的变化随着磁通量 变化率的变化而变化，所以副线圈输出交变电流的频率等于输入交变电流的频率， 所以选项 C 正确。由电磁感应定律知，只要输入原线圈的电流发生变化，穿过副 线圈的磁通量就发生变化，在副线圈中就有感应电动势产生，故选项 D 正确。 2．如图所示四个电路，能够实现升压的是(　　) 答案　D 解析　变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故 A、B 错误。由于电 压与线圈匝数成正比，所以选项 D 能实现升压。 3．(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有(　　) A．交变电流的频率 B．交变电流的功率 C．磁通量的变化率 D．交变电流的最大值 答案　ABC 解析　变压器可以改变交变电流的电压、电流，但不改变交变电流的频率、 功率和磁通量的变化率。故选 A、B、C。 4．(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为 I1、I2，电压为 U1、 U2，功率为 P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是(　　) A．I1 由 I2 决定 B．U2 与负载有关 C．P1 由 P2 决定 D．以上说法都不正确 答案　AC 解析　对理想变压器的电流关系可写成 I1＝n2 n1I2，原线圈中的电流与副线圈中 的电流成正比，所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系为：负载 用多少，原线圈端就输入多少，因此选项 A、C 正确。 5. 如图所示，理想变压器的原线圈接在 u＝220 2sin(100πt) V 的交流电源上， 副线圈接有 R＝55 Ω 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．原线圈中电流表的读数为 1 A B．原线圈中的输入功率为 220 2 W C．副线圈中电压表的读数为 110 2 V D．副线圈中输出交流电的周期为 50 s 答案　A 解析　由U1 U2 ＝n1 n2 ，输出电压有效值为 U2＝110 V，输出电流为 I2＝U2 R ＝2 A， 由I1 I2 ＝n2 n1 可求出输入电流为 I1＝1 A，A 正确；输入功率为 P1＝U1I1＝220 V×1 A＝ 220 W，B 错误；电流表和电压表测量的都是有效值，所以电压表的示数为 110 V， C 错误；因角速度为 100π rad/s，周期为 T＝2π ω ＝0.02 s，D 错误。 6. 如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为 1000 匝，两个副线圈的匝数 n2＝50 匝，n3＝100 匝，L1 是“6 V　2 W”的小灯泡，L 2 是“12 V　4 W”的小灯泡， 当 n1 接上交流电压时，L1、L2 都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　) A. 1 60 A B. 1 30 A C. 1 20 A D. 1 10 A 答案　C 解析　由 P 入＝P 出知，I1U1＝6 W，又U1 U2 ＝n1 n2 ，所以 U1＝n1 n2U2＝1000 50 ×6 V＝120 V，所以 I1＝ 6 120 A＝ 1 20 A。 7．(多选)如图所示为两个互感器，在图中圆圈内 a、b 表示理想交流电表，已 知电压比为 100∶1，电流比为 10∶1，交流电压表的示数为 220 V，交流电流表的 示数为 10 A，则(　　) A．a 为交流电流表，b 为交流电压表 B．a 为交流电压表，b 为交流电流表 C．线路的输送电功率是 2200 W D．线路的输送电功率是 2.2×106 W 答案　BD 解析　电压互感器是测电压的，应并联在电线之间，电流互感器是测电流的， 应串联在电线上，由题图可知 a 为交流电压表，b 为交流电流表，A 错误，B 正确； 因电压互感器电压比为 100∶1，电流互感器电流比为 10∶1，由交流电压表的示 数为 220 V 得电线间的电压为 22000 V，由交流电流表的示数为 10 A 得电线上的 电流为 100 A，所以线路的输送电功率 P＝UI＝2.2×106 W，C 错误，D 正确。 8．如图所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计。当 S 闭合时(　　) A．电流表 A1 的读数变大，电流表 A2 的读数变小 B．电流表 A1 的读数变大，电流表 A2 的读数变大 C．电流表 A1 的读数变小，电流表 A2 的读数变小 D．电流表 A1 的读数变小，电流表 A2 的读数变大 答案　B 解析　将开关 S 闭合，负载总电阻变小，由线圈匝数和输入端电压不变可知 输出端电压不变，由欧姆定律可知输出端电流变大，故电流表 A2 的示数变大；由 n1I1＝n2I2 可知原、副线圈中电流与匝数成反比，所以输出端电流变大时输入端电 流也增大，即 A1 示数变大，故 B 正确。 9. 如图所示，理想变压器的输入电压保持不变。副线圈通过输电线接两个相同 的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R。开始时，开关 S 断开，当 S 闭合时，下 列说法正确的是(　　) A．交流电压表的示数变大 B．灯泡 L1 更亮 C．交流电流表的示数增大 D．变压器的输出功率减小 答案　C 解析　当 S 闭合时，副线圈两端电压不变，负载总电阻变小，输电线中电流 增大，等效电阻 R 分得电压增大，交流电压表的示数变小，灯泡 L1 变暗，变压器 的输出功率增大，则变压器的输入功率变大，交流电流表的示数增大，选项 C 正 确，A、B、D 错误。 10. (多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈 AB 绕在一个 圆环形的铁芯上。AB 间加上正弦交流电压 U，移动滑动触头 P 的位置，就可以调 节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电流表，滑动变阻器的滑 动触头为 Q。则(　　) A．保持 P 的位置不动，将 Q 向下移动时，电流表的读数变大 B．保持 P 的位置不动，将 Q 向下移动时，电流表的读数变小 C．保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方向转动时，电流表的读数变大 D．保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方向转动时，电流表的读数变小 答案　BC 解析　当 P 的位置不动时，U2＝n2 n1U1 不变，将 Q 向下移动，R 变大，由 I2＝U2 R 知：I2 减小，故选项 B 正确；保持 Q 不变，R 就不变，将 P 逆时针旋转，则 n2 增 大，U2 增大，所以 I2 也增大，故选项 C 正确。 11. (多选)如图所示为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动 触头，U1 为加在原线圈上的电压，则(　　) A．保持 U1 及 P 的位置不变，K 由 a 合到 b 时，I1 将增大 B．保持 P 的位置及 U1 不变，K 由 b 合到 a 时，R 消耗的功率将减小 C．保持 U1 不变，K 合在 a 处，使 P 上滑，I1 将增大 D．保持 P 的位置不变，K 合在 a 处，若 U1 增大，I1 将增大 答案　ABD 解析　K 由 a 合到 b 时，n1 减小而 U1 不变，由U1 U2 ＝n1 n2 可知，副线圈上的电压 增大，流过负载 R 的电流 I2 增大，P2 增大，又由于 P1＝P2＝U1I1，故 I1 增大，A 正确。同理 K 由 b 合到 a 时，P2 减小，B 正确。P 上滑时，负载电阻 R 增大，而 U1、U2 均不变，由 I2＝U2 R 可知 I2 减小，又由于 n1、n2 均不变，由I1 I2 ＝n2 n1 可知 I1 将 减小，故 C 错误。当 U1 增大时，由U1 U2 ＝n1 n2 可知 U2 也增大，I2＝U2 R 增大，再由I1 I2 ＝n2 n1 可知 I1 增大，故 D 正确。 12．如图所示为理想变压器，原、副线圈的匝数比为 2∶1，原线圈接有交流 电压 u＝220sin100πt(V)，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R2 为负温度系 数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R1 为定值电阻，C 为电容器。下列说 法正确的是(　　) A．交流电压表的示数是 110 V B．交流电的频率为 100 Hz C．通过 R1 的电流始终为零 D．当 R2 处温度升高时，交流电压表的示数不变，交流电流表的示数变大 答案　D 解析　原线圈所接交变电压的有效值为 U1＝220 2 V，由理想变压器的变压比 公式U1 U2 ＝n1 n2 ，可得 U2＝n2 n1U1＝1 2 ×220 2 V＝55 2 V，选项 A 错误；由交变电压的 瞬时值表达式 u＝220sin100πt(V)可知，该交变电流的频率 f＝100π 2π Hz＝50 Hz，选 项 B 错误；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过 电阻 R1，选项 C 错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，交流电压 表的示数不变，当 R2 处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以交流电流表的示数 变大，选项 D 正确。 二、非选择题 13．如图所示，灯泡 L1 接在变压器初级电路中，灯泡 L2、L3、L4 接在变压器 次级电路中，变压器为理想变压器，交变电流电源电压为 U，L1、L2、L3、L4 都是 额定电压为 U0 的同种型号灯泡，讨论以下问题： (1)四个灯泡是否可能都正常发光？ (2)当四个灯泡都正常发光时，电源电压 U 与灯泡额定电压 U0 有什么关系？ 答案　(1)当n1 n2 ＝3 1 时四个灯泡可能都正常发光　(2)U＝4U0 解析　(1)设每个灯泡的额定电流为 I0，次级电路中三个灯泡并联，则 I2＝3I0 次级电功率 P2＝U2I2＝3U0I0 对理想变压器 P1＝P2＝3U0I0 从初级电路看，因为灯泡 L1 串联在电路中的，要使灯泡 L1 能正常发光，必须 保证通过灯泡 L1 的电流也为 I0，也就是说有 I1＝I0 由此可知应有 U1＝3U0 又因为n1 n2 ＝U1 U2 ，当n1 n2 ＝3 1 时四个灯泡可正常发光。 (2)由变压器变压比n1 n2 ＝U1 U2 ，可得 U1＝3U2＝3U0 灯泡 L1 与变压器初级线圈串联，当灯泡 L1 正常发光时，两端电压也为 U0 因此电源电压 U＝4U0。 14. 如图所示，交流发电机电动势的有效值 E＝20 V，内阻不计，它通过一个 R＝ 6 Ω 的指示灯连接变压器。变压器输出端并联 24 只彩色小灯泡，每只灯泡都标有“6 V　0.25 W”，且灯泡都正常发光，导线电阻不计。求： (1)降压变压器初级、次级线圈匝数之比； (2)发电机的输出功率。 答案　(1)3∶1　(2)6.67 W 解析　(1)彩色小灯泡的额定电流 IL＝P U ＝0.25 6 A＝ 1 24 A， 次级线圈总电流 I2＝24IL＝1 A。 变压器输入功率等于：I1U1＝I2U2＝6 W。 变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得 E＝U1＋I1R＝6 I1 ＋6I1， 代入 E 值解得 I1＝1 3 A(I1＝3 A 应舍去，据题意是降压变压器，应有 I1＜I2)， 所以n1 n2 ＝I2 I1 ＝3 1 。 (2)发电机输出功率 P＝I1E≈6.67 W。