2020高中物理 第五章 交变电流 习题课（三）变压器的应用练习（含解析）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE12-学必求其心得，业必贵于专精第五章习题课（三)变压器的应用「基础达标练」1．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是（)解析：选A根据电流表的工作原理可知，电流互感器需要串联在电路中，分析题意可知，流过电流互感器中电表的电流小，由理想变压器电流和匝数的关系可知，eq\f（I1,I2）＝eq\f（n2，n1），电流互感器一侧的线圈匝数多，A选项正确．2．(多选）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，以下电路中可以使电灯正常发光的有（）解析：选ABC由图可知，A、B选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光;C选项为降压变压器,通过变压器降压也可以使电灯正常发光;D选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380V，不可行．3。一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，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U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（)A．U2>U1，U2降低 B．U2〉U1，U2升高C．U2〈U1，U2降低 D．U2<U1，U2升高解析：选Ca、b间原线圈的匝数大于c、d间副线圈的匝数,在滑动触头由M点移动到N点的过程中，副线圈的匝数进一步减小，由变压器工作原理eq\f（U1，U2）＝eq\f(n1,n2）知,U2<U1,且U2降低，选项C正确．4．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝,接在有效值为220V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为（)A．380V和5。3A B．380V和9。1AC．240V和5.3A D．240V和9。1A解析:选B对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝eq\f（P,U1）＝eq\f（2000,220）A≈9。1A，负载两端电压即为副线圈电压，由eq\f(U1,n1)＝eq\f（U2，n2），即eq\f（220,1100)＝eq\f（U2，1900)，可得U2＝380V，故B正确．5．（多选)如图所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想交流电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想交流电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S,U1数值不变，下列推断中正确的是（）A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大解析：选BC由U2＝eq\f(n2,n1)U1得U1不变,U2就不变；S断开，R总增大，U2不变，则I2变小,由I1＝eq\f（n2，n1)I2得I1也变小；I2变小,加在R1两端的电压变小,由UR3＝U2－UR1，得UR3增大，所以I3变大．6．（多选）如图所示，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()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：选BC向下滑动P时，副线圈的匝数变少，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，A错误；增大交流电源的电压，由理想变压器的电压关系可知,副线圈两端的电压增大，灯泡变亮,B正确；电压不变，增加交变电流的频率，电容器的容抗减小，电路中电流增大，灯泡变亮，C正确；减小电容，增加了容抗，电流减小，灯泡变暗，D错误．7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝10∶1，输出端电阻R＝50Ω，把原线圈接入“220V50Hz”的正弦交流电时(电表为理想电表）()A．当X为电流表时,若电阻R增大，则原线圈中的电流将增大B．当X为电流表时，电压表V的示数为22VC．当X为电流表时，电流表的示数为0.44eq\r（2)AD．当X为二极管时，电压表V的示数为11V解析：选B若使电阻R增大,副线圈中的电流变小，原线圈中的电流也变小，A项错误；根据公式eq\f(U1，U2)＝eq\f(n1，n2)，解得U2＝22V，电压表测量的电压为有效值,所以电压表V的示数为22V,B项正确；当X为电流表时，电流表的示数为I2＝eq\f（U2,R）＝eq\f(22,50）A＝0。44A,C项错误；当X为二极管时，在一个周期内只有半个周期的时间有电流通过，此时由eq\f(U2,R)T＝eq\f(U22，R)·eq\f(T,2)，解得U＝11eq\r(2）V，D项错误．8．（多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是()A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加解析：选AD由图象可知原线圈输入电压的最大值：Um＝311V，T＝2×10－2s,则原线圈输入电压的有效值:U1＝eq\f（Um，\r（2）)＝220V,f＝eq\f（1，T）＝eq\f(1，2×10－2s)＝50Hz,A正确；由eq\f（U1，U2)＝eq\f(n1,n2）可得U2＝eq\f(n2,n1）U1＝22V，B错误；P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大,原线圈的电流也增大,而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误；P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加,D正确．「能力提升练」1。(2018·福州模拟)如图所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接电压不变的正弦交流电，A为理想交流电流表．变压器调压端的滑动头P原来处于线圈中点，电阻箱的电阻为R。若将滑动头P向上移到最高处，并调节电阻箱的阻值为R′，使电流表的读数变为原来的两倍，则R′等于(）A。eq\f(R,2) B.eq\f（R，4）C.eq\f（R，8) D.4R解析:选C分析自耦变压器的工作原理可知，输入功率等于输出功率，滑动之前,UI＝eq\f（2U2，R)，当滑动触头P向上移到最高处时,输入电压不变,原线圈匝数变为原来的2倍，副线圈匝数不变，则副线圈电压变为原来的一半，U·2I＝eq\f（U2,R′），联立解得R′＝eq\f(R,8）,C选项正确．2．如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u＝220sin100πtV,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．电压表示数是110VB．交流电的频率为100HzC．通过R1的电流始终为零D．当R2处温度升高时，电压表示数不变,电流表示数变大解析：选D原线圈所加交变电压的有效值为U1＝eq\f(220,\r（2)）V，由理想变压器的变压比公式eq\f(U1,U2）＝eq\f（n1，n2)，可得U2＝eq\f(n2,n1）U1＝eq\f（1,2)×eq\f(220,\r（2)）V＝55eq\r（2)V，选项A错误；由交变电压的瞬时值表达式u＝220sin100πtV可知，该交变电流的频率f＝eq\f（100π，2π）Hz＝50Hz,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，电压表的示数不变，当R2处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以电流表的示数变大，选项D正确．3．理想降压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6V恒定直流电源，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变小时，以下说法正确的是(）A．输出功率增大B．A2读数增大C．A1读数增大D．A1读数不为零，且保持不变解析：选D根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此变压器原线圈接在6V恒定电流电源上,副线圈上无电压,无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，选项D正确．4．（多选）（2019·龙岩市新罗区期中）如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头,S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2均为10Ω.在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是(）A．当S与a连接后，理想电流表示数为2.2AB．当S与a连接后,理想电压表示数为11VC．当S由a拨到b后,原线圈的输入功率变为原来的4倍D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25Hz解析：选AC变压器输入电压的最大值为220eq\r(2)V，根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知,输入电压的有效值为220V，当S与a连接后，根据理想变压器电压和匝数的关系可知,变压器的输出电压的有效值为22V，即理想电压表示数为22V,B选项错误；根据闭合电路欧姆定律可知，理想电流表示数为2。2A,A选项正确；当S由a拔到b后，则原、副线圈匝数比为5∶1，则副线圈两端电压加倍．根据P＝eq\f（U2，R)可知，副线圈的输出功率变为原来的4倍,原线圈的输入功率也变为原来的4倍,C选项正确；理想变压器不会改变电压的频率,当S由a拨到b，原、副线圈电压频率不变，D选项错误．5．如图所示，理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上，副线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12V12W”字样的灯泡L连接，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ的输出电压为110V，电流为0.4A．求：(1)副线圈Ⅲ的匝数；(2）原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流．解析:(1)根据已知U2＝12V,n2＝30;U3＝110V,由于eq\f（U2，U3)＝eq\f(n2，n3），得n3＝eq\f(U3,U2)n2＝275。(2)由U1＝220V,根据eq\f（U1，U2)＝eq\f（n1，n2），得n1＝eq\f（U1，U2）n2＝550；由P1＝P2＋P3＝P2＋I3U3＝56W,得I1＝eq\f（P1,U1)≈0。25A.答案：(1）275(2）5500。25A6．如图甲所示为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头．原线圈输入正弦式交变电压的u。t图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.（1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；（3)求ce和de间线圈的匝数比eq\f（nce,nde)。解析:(1）由图乙知，T＝eq\f（2π，ω）＝0。01s，解得ω＝200πrad/s电压瞬时值uab＝400sin200πtV。(2)电压有效值U1＝200eq\r(2)V理想变压器P1＝P2原线圈中的电流I1＝eq\f（P1,U1)解得I1≈0。28Aeq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(或\f（\r（2)，5)A））。（3)设ab间