【物理】2020届一轮复习人教版 变压器电能的输送 课时作业

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2020 届一轮复习人教版 变压器电能的输送 课时作业 时间：45 分钟 1.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 20 1，原线圈接正弦交流电源上，副 线圈接入“3 V 6 W”灯泡一只，且灯泡正常发光．则( C ) A．原线圈电压为 3 V B．电源输出功率为 120 W C．电流表的示数为 0.1 A D．电流表的示数为 40 A 解析：根据电压与匝数成正比可知，原线圈端电压为 60 V，故 A 错误；理想变压器的输 入功率和输出功率大小相等，在副线圈中只有一个 6 W 的灯泡正常发光，所以输入功率和输 出功率的大小都为 6 W，故 B 错误；根据理想变压器输入功率为 6 W，则原线圈的电流为 I＝ P U ＝ 6 60 A＝0.1 A，故选项 C 正确，选项 D 错误． 2.一理想变压器的原、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 220 V 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 ) A．U＝66 V，k＝1 9 B．U＝22 V，k＝1 9 C．U＝66 V，k＝1 3 D．U＝22 V，k＝1 3 解析：设原、副线圈中的电流分别为 I1、I2，则I1 I2 ＝n2 n1 ＝1 3 ，故 k＝I2 1R I2 2R ＝1 9 .设原线圈两端 的电压为 U1，则U1 U ＝n1 n2 ＝3 1 ，故 U1＝3U，而原线圈上电阻分担的电压为 1 3 U，故U 3 ＋3U＝220 V， 解得 U＝66 V．选项 A 正确． 3.有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯 L1、L2 为规格相同的两只小灯泡．当 S 断开时，灯 L1 正常发光，S 闭合后，下列说法正确的是( A ) A．电阻 R 消耗的电功率增大 B．灯 L1、L2 都能正常发光 C．原线圈的输入功率减小 D．原、副线圈的电流比减小 解析：当 S 闭合后，由变压器电压与匝数比关系：U1 U2 ＝n1 n2 ，可知副线圈电压 U2 不变，而 电路的电阻减小，所以副线圈的电流增大，由 P＝I2R 知 R 消耗的电功率增大，故 A 正确；当 S 闭合后，电路的电阻减小，副线圈的电流增大，所以电阻 R 的电压增大，而副线圈电压 U2 不变，所以灯泡两端的电压减小，灯 L1、L2 都不能正常发光，故 B 错误；由于副线圈中负载 电阻减小，消耗的功率为 P＝ U2 2 R 总 ，故消耗的功率增大，又因为输入功率等于输出功率，故原 线圈的输入功率增大，所以 C 错误；由电流与匝数关系n1 n2 ＝I2 I1 ，知变压器原、副线圈的匝数不 变，故原、副线圈中电流之比不变，故 D 错误． 4．如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有 0.5 A 的保险丝 L(电阻忽略不计)，原 线圈匝数 n1＝600，副线圈匝数 n2＝120.当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电 路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接( B ) A．阻值为 12 Ω的电阻 B．并联两盏“36 V 40 W”的灯泡 C．工作频率为 10 Hz 的用电设备 D．耐压值为 36 V 的电容器 解析：根据图乙可知，原线圈输入的交变电压的最大值 U1m＝180 2 V，有效值 U1＝180 V， 周期 T1＝0.02 s，频率 f1＝1 T1 ＝50 Hz，又因为 n1 n2＝5 1，所以副线圈的输出电压的最大 值为 U2m＝36 2 V，有效值 U2＝36 V，周期 T2＝T1＝0.02 s，频率 f2＝f1＝50 Hz，故选项 C 错误；若副线圈两端接阻值为 12 Ω的电阻，则 I2＝U2 R ＝3 A，I1＝n2I2 n1 ＝0.6 A>0.5 A，即流 过保险丝的电流超过了其熔断电流，选项 A 错误；若并联两盏“36 V 40 W”的灯泡，流过 保险丝的电流 I1＝n2I2 n1 ＝0.2I2＝0.2×2×40 36 A＝4 9 A<0.5 A，故选项 B 正确；电容器的耐压值 指的是允许加载电容器两端的最大电压值，副线圈的输出电压的最大值为 U2m＝36 2 V>36 V， 即超过了电容器的耐压值，故选项 D 错误． 5．(多选)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为 4 1，RT 为阻值随温度升 高而减小的热敏电阻，R1 为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压 u 随时间 t 按正弦规律变化，如图乙所示．下列说法正确的是( BD ) A．变压器输入、输出功率之比为 4 1 B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为 1 4 C．u 随 t 变化的规律为 u＝51sin(50πt)(国际单位制) D．若热敏电阻 RT 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大 解析：由题意，理想变压器输入、输出功率之比为 1 1，选项 A 错误；变压器原、副线 圈中的电流强度与匝数成反比，即I1 I2 ＝n2 n1 ＝1 4 ，故选项 B 正确；由题图乙可知交流电压最大值 Um＝51 V，周期 T＝0.02 s，角速度ω＝100 π rad/s，则可得 u＝51sin(100πt) (V)，故 选项 C 错误；RT 的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项 D 正确． 6．如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L 供电．如果将原、副线圈减 少相同匝数，其他条件不变，则( B ) A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．原、副线圈两端电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值不变 解析：由变压器相关知识得U1 U2 ＝n1 n2 ，原、副线圈减去相同的匝数 n 后，有 U1 U′2 ＝n′1 n′2 ＝n1－n n2－n ， n1 n2 －n′1 n′2 ＝－n n1－n2 n2 n2－n <0，说明变压器原、副线圈的匝数比变大，可得出 C、D 错误．由于 原线圈电压恒定不变，则副线圈电压减小，小灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确． 7．(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为 2 1，R1、R2 为定值电阻， 且 R1＝2R2，已知 a、b 两端电压 u 按图乙所示正弦规律变化．下列说法正确的是( AD ) A．电阻 R2 中的电流方向每秒钟改变 100 次 B．电压表示数为 110 V C．电阻 R1、R2 消耗的功率之比为 1 4 D．a、b 两端与副线圈两端的电压之比为 3 1 解析：由图乙可知，交流电的周期为 0.02 s，所以电流方向每秒钟改变 100 次，A 正确； 设电压表示数为 U2，流过 R2 的电流为 I2＝U2 R2 ，则 U＝2U2＋I2 2 ×2R2，U2＝U 3 ＝220 3 V，B 错误；根 据 P＝I2R，电阻 R1、R2 消耗的功率之比为P1 P2 ＝ I2 2 2×2R2 I2 2R2 ＝1 2，C 错误；a、b 两端与副线圈 两端的电压之比为U U2 ＝3 1，D 正确． 8．钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测 载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值 I 和匝数 n 获知载流导线中的电流大小 I0.关于 该钳形电流测量仪，下列说法正确的是( C ) A．该测量仪可测量直流电的电流 B．载流导线中电流大小 I0＝I n C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流 D．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小 解析：该测量仪是根据电磁感应原理制成的，故只可测量交流电的电流，选项 A 错误； 根据 I0×1＝In，则载流导线中电流大小 I0＝In，选项 B 错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合， 则穿过铁芯的磁通量会减小，故测量出的电流将小于实际电流，选项 C 正确；若将载流导线 在铁芯上多绕几匝，根据 I0n′＝In，则 I 变大，即钳形电流测量仪的示数将变大，选项 D 错误． 9．如图所示为某发电站电能输送示意图．已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想 升压、降压变压器匝数均不变．若用户电阻 R0 减小，下列说法正确的是( C ) A．发电机的输出功率减小 B．输电线上损失的功率减小 C．用户得到的电压减小 D．输电线上的输电电压减小 解析：若用户电阻减小，则降压变压器输出功率增大，导致发电机的输出功率增大，选 项 A 错误；降压变压器输出功率增大，导致输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，输 电线上损失的功率增大，选项 B 错误；降压变压器原线圈输入电压减小，由于降压变压器的 原、副线圈匝数比不变，则降压变压器副线圈输出电压(即用户得到的电压)减小，选项 C 正 确；已知发电机的输出电压不变，升压变压器的原线圈输入的电压不变，由于升压变压器的 原、副线圈匝数比不变，则输电线上的输电电压不变，选项 D 错误． 10．如图所示，理想变压器的原、副线圈电路中接有规格相同的灯泡，原线圈电路接在 电压有效值恒为 U0 的交变电源上．当 S 断开时，L1、L2、L3 三只灯泡均正常发光；若闭合 S， 已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则( A ) A．灯泡 L1 变亮 B．灯泡 L2 变亮 C．灯泡 L3 亮度不变 D．灯泡 L4 正常发光 解析：闭合 S 时，R 并减小，P 出增大，而 P 出＝P 入，故 I1 增大，则灯泡 L1 变亮，变压器的 输入电压减小，而匝数比不变，则变压器的输出电压减小，灯泡 L2 和 L3 变暗，L4 不能正常发 光，故 A 正确，B、C、D 错误． 11．在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为 2 1.a，b 两端电压与时 间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻 R＝10 Ω.下列 说法正确的是( C ) A．电压表示数为 4.5 V B．电压表示数为 0 C．电流表示数为 0.9 A D．电路消耗功率为 16.2 W 解析：原线圈的电压有效值为 U1＝ Em 2 ＝18 2 2 V＝18 V，副线圈的电压为 U2＝18×1 2 V＝9 V，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为 U 有，则U2 2 R ×1 s＝U2 有 R ×2 s，解得 U 有＝4.5 2 V≈6.36 V，则电压表示数为 6.36 V，故选项 A、B 错误；通过电阻的电流为 I2＝U2 R ＝ 9 10 A＝ 0.9 A，故选项 C 正确；电路消耗功率为 P＝I2 2R＝8.1 W，故选项 D 错误． 12．(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为 10 1，B 是原线圈的中心 接头，原线圈输入的电压如图乙所示，副线圈电路中 R1、R3 为定值电阻，R2 为 NTC 型热敏电 阻(阻值随温度升高而减小)，C 为耐压值为 70 V 的电容器，所有电表均为理想电表．下列判 断正确的是( AC ) A．当单刀双掷开关与 A 连接，电阻 R2 所在处温度升高时，A1 的示数变大，A2 的示数减小 B．当单刀双掷开关与 B 连接时，副线圈两端电压的频率变为 25 Hz C．当单刀双掷开关与 B 连接时，电容器 C 不会被击穿 D．其他条件不变，单刀双掷开关由 A→B 时，变压器的输出功率变为原来的1 2 解析：若电阻 R2 所在处温度升高，R2 的阻值减小，根据欧姆定律知，副线圈的总电流变 大，所以原线圈电流变大，即 A1 的示数变大，R2 与 R1 并联后的总电阻减小，故在副线圈中分 得的电压减小，所以 A2 的示数减小，A 正确；交流电的频率与匝数无关，不会发生变化，还 是 50 Hz，B 错误；原线圈两端电压最大值为 220 2 V，当单刀双掷开关与 B 连接时，匝数之 比为 5 1，根据变压规律可得副线圈两端电压最大值为 44 2 V，小于电容器的耐压值，故 电容器不会被击穿，C 正确；开关由 A→B 时，副线圈两端电压 U2 变为原来的 2 倍，输出功率 P2＝U2 2 R 变为原来的 4 倍，D 错误． 13．(多选)如图所示，矩形线圈 abcd 与一个有抽头的理想变压器原线圈组成闭合电路．线 圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的 bc 边匀速转动，磁感应强度大小为 B，线圈转动的角速度为 ω，匝数为 N，线圈电阻不计．下列说法正确的是( AD ) A．将原线圈抽头 P 向上滑动时，灯泡变暗 B．电容器的电容 C 变大时，灯泡变暗 C．线圈处于图示位置时，图中交流电压表读数为零 D．若线圈转动的角速度变为 2ω，则交流电压表读数变为原来 2 倍 解析：将原线圈抽头 P 向上滑动时，原线圈的匝数变大，故变压器输出的电压变小，灯 泡变暗，选项 A 正确；电容器的电容 C 变大时，电容对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮， 选项 B 错误；由题图可知，线圈位于中性面，此时线圈瞬时感应电动势为零，但交流电压表 测量的是有效值，读数不为零，选项 C 错误；若线圈转动的角速度变为 2ω，电压的最大值 变为原来的 2 倍，电压的有效值变为原来的 2 倍，故交流电压表的读数变为原来的 2 倍，选 项 D 正确． 14．如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为 50，副线圈的匝数为 100，原线圈两端 接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为 0.4 m．导轨上有一长度略大于导轨间距且垂直于 导轨的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻 R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，图 中交流电压表为理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为 1 T 的匀 强 磁 场 ． 导 体 棒 在 水 平 外 力 的 作 用 下 运 动 ， 其 速 度 随 时 间 变 化 的 关 系 式 为 v ＝ 5sin10πt(m/s)，则下列说法正确的是( D ) A．R1 的功率为 0.2 W B．电压表的示数为 5 2 V C．水平外力为恒力 D．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 0.04 Wb/s 解析：导体棒切割磁感线产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得 E＝BLv，代入数 据得 E＝2sin10πt(V)．则原线圈输入电压的有效值为 U1＝ Em 2 ＝ 2 V，原、副线圈的电压与 匝数成正比，则U1 U2 ＝n1 n2 ，解得 U2＝2 2 V，选项 B 错误；由欧姆定律可得副线圈回路中的电流 为 I2＝ U2 R1＋R2 ＝ 2 2 5＋15 A＝ 2 10 A，则定值电阻 R1 的电功率为 P1＝I2 2R1＝ 2 10 2×5 W＝0.1 W，选 项 A 错误；由导体棒的速度公式可知导体棒的运动为变速运动，则外力不可能为恒力，选项 C 错误；由以上计算可知，感应电动势的最大值为 Em＝2 V，则由法拉第电磁感应定律 E＝ n1 ΔΦ Δt ，得磁通量变化率最大值为ΔΦ Δt ＝Em n1 ＝ 2 50 Wb/s＝0.04 Wb/s，选项 D 正确．