2016-2017学年高中物理 第5章 交变电流新人教版选修3-2_3

1 变压器 (建议用时：45 分钟) 学业达标 1(2016济南高二检测)对理想变压器作出的判断正确的是( ) A高压线圈匝数多、电流大、导线粗 B低压线圈匝数少、电流小、导线细 C高压线圈匝数多、电流大、导线细 D低压线圈匝数少、电流大、导线粗 【解析】 电压高的匝数多，电流小，用细线电压低的匝数少，电流大，用粗线 【答案】 D 2(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为 101，以下说法中正确的是 ( ) A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是 101 B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 101 D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为 11 【解析】 此题考查的是对变压器原理的掌握理想变压器无漏磁，因而穿过两个线 圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数 成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率B、D 正确 【答案】 BD 3(2016景德镇高二检测)如图 548 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1 n241，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表 A1的示 数是 12 mA，则电流表 A2的示数为( ) 图 548 A3 mA B0 C48 mA D与负载 R 的值有关 【解析】 本题考查了变压器的工作原理，关键要清楚交变电流能通过变压器，而恒 2 定电流不能通过变压器导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈 n1中通过的是恒定电流， 不能引起穿过线圈 n2的磁通量变化，在副线圈 n2上无感应电动势出现，所以 A2中无电流 通过 【答案】 B 4如图 549 所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 201，两个标有“12 V 6 W”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( ) 图 549 A120 V,0.10 A B240 V,0.025 A C120 V,0.05 A D240 V,0.05 A 【解析】 当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为 0.5 A副线圈输出电压 12 V，输出电流为 20.5 A1.0 A由变压器变压公式 知原线圈中电压表读数为 240 U1U2 n1n2 V由功率关系 U1I1 U2I2可知线圈中电流表读数为 0.05 A，选项 D 正确 【答案】 D 5(2016太原高二检测)如图 5410 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n1 n213，次级回路中联入三个均标有“36 V 40 W”的灯泡，且均正常发光，那么， 标有“36 V 40 W”的灯泡 A( ) 图 5410 A正常发光 B将被烧毁 C比另三个灯暗 D无法确定 【解析】 副线圈两端的电压 U23 U336 V108 V由 得，原线圈两端电 U1U2 n1n2 压 U1 V36 V，所以灯泡 A 能正常发光 n1U2n2 11083 【答案】 A 3 6如图 5411 所示，一低压交流变压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，通 过上下调节 P1、 P2的位置，可以改变变压器输入、输出电压图中 L 是一个小灯泡， R2是 定值电阻， R1、 R3是滑动变阻器，若要增大灯泡 L 的亮度，可以采取的办法是 ( ) 【导学号：94530077】 图 5411 A P1、 P3、 P4不动， P2下移 B P1、 P2、 P3不动， P4下移 C P2、 P3、 P4不动， P1上移 D P1、 P2、 P4不动， P3上移 【解析】 根据变压器的变压原理 ，要增大输出电压，需要使 P1下移或 P2上移； U1U2 n1n2 滑动变阻器 R1是分压接法， P3上移可以使灯泡两端电压增大，灯泡功率也就增大，使其变 亮；滑动变阻器 R3的触头 P4上移时才能使灯泡两端的电压增大，使灯泡变亮，所以只有 D 项正确 【答案】 D 7普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器 来连接，图 5412 中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为 Iab， cd 一侧线 圈的匝数较多，工作时电流为 Icd，为了使电流表能正常工作，则( ) 图 5412 A ab 接 MN、 cd 接 PQ， IabIcd C ab 接 PQ、 cd 接 MN， IabIcd 【解析】 根据变压器的工作原理 解决问题 I1I2 n2n1 高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，根据 ， MN 应接匝数少的线圈， I1I2 n2n1 故 ab 接 MN， cd 接 PQ，且 IabIcd，选项 B 正确 【答案】 B 4 8(多选)如图 5413 甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为 31，L 1、L 2、L 3、L 4 为四只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压 u 的图象如图乙所示则以下说法中正确的是( ) 图 5413 A电压表的示数为 36 V B电流表的示数为 2 A C四只灯泡均能正常发光 D变压器副线圈两端交变电流的频率为 50 Hz 【解析】 若灯泡 L2、L 3、L 4都正常发光，则电流表的示数为 3 A2 A，B 对；副 69 线圈两端的电压为 9 V，又变压器原、副线圈的匝数比为 31，所以电压表的示数为 27 V，因电源输入电压为 36 V，所以 L1所分电压为 9 V，四只灯泡都正常发光，C 对，A 错； 变压器不能改变交变电流的频率，D 对 【答案】 BCD 能力提升 9(多选)如图 5414 所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片 P 处于图示位置时，灯泡 L 能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有( ) 图 5414 A向下滑动 P B增大交流电源的电压 C增大交流电源的频率 D减小电容器 C 的电容 【解析】 要使灯泡变亮，根据欧姆定律，一方面可使 U2变大，另一方面可使电路对 交流电的阻碍作用减小由 知，向下滑动 P 时， U2变小，选项 A 错误；增大交流电 U1U2 n1n2 源的电压 U1， U2变大，选项 B 正确；由 XC 知，增大交流电源的频率时，容抗 XC变 12 fC 小，选项 C 正确；减小电容器 C 的电容，容抗 XC变大，选项 D 错误 【答案】 BC 5 10(多选)(2014全国卷)如图 5415 所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别 为 n1、 n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻 串联后接到副线圈的两端假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大用交流电 压表测得 a、b 端和 c、d 端的电压分别为 Uab和 Ucd，则( ) 图 5415 A Uab Ucd n1 n2 B增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小 C负载电阻的阻值越小，cd 间的电压 Ucd越大 D将二极管短路，电流表的读数加倍 【解析】 根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题变压器的变压比 ， U1U2 n1n2 其中 U1、 U2是变压器原、副线圈两端的电压 U1 Uab，由于二极管的单向导电特性， Ucd U2，选项 A 错误增大负载电阻 R 的阻值，负载的电功率减小，由于 P 入 P 出 ，且 P 入 I1Uab，所以原线圈上的电流 I1减小，即电流表的读数变小，选项 B 正确c、d 端的电 压由输入电压 Uab决定，负载电阻 R 的阻值变小时， Ucd不变，选项 C 错误；根据变压器上 的能量关系有 E 输入 E 输出 ，在一个周期 T 的时间内，二极管未短路时有 UabI1T 0( U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有 UabI2T T，由以上两式得 U2R T2 U2R I22 I1，选项 D 正确 【答案】 BD 11如图 5416 所示，一理想变压器原线圈匝数 n11 000 匝，有两个副线圈，匝数 分别为 n2200 匝， n3500 匝，分别接阻值为 R55 的两相同电阻若在原线圈上接 入 220 V 的交流电，求： 图 5416 (1)两个副线圈上的电流之比 I2 I3为多少？ (2)原线圈中的电流 I1为多少？ 【解析】 (1)由变压比公式 及 U2U1 n2n1 U3U1 n3n1 6 可得 U2 U144 V， U3 U1110 V n2n1 n3n1 据欧姆定律 I ，得 I2 0.8 A， I3 2 A UR U2R U3R 故 I2 I325. (2)由电流关系式 n1I1 n2I2 n3I3可得 I1 1.16 A. n2I2 n3I3n1 【答案】 (1)25 (2)1.16 A 12(2016常州高二检测)如图 5417 所示，理想变压器原线圈输入电压 U13 300 V，副线圈两端电压 220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡 A、 B，绕过铁芯的导线所接的 电压表示数为 UV2 V求： 【导学号：94530078】 图 5417 (1)n1等于多少匝？ (2)S 断开时，电流表 A2的示数 I25 A，A 1示数 I1为多少？ (