高中物理教科版2第二章交变电流 学业分层测评11变压器

学业分层测评(十一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)关于理想变压器，下列说法正确的是()A．变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压B．实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器C．理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的频率D．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能【解析】易知A、B正确；理想变压器无能量损耗，改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率，C错误；变压器工作的原理是互感现象，输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能，D正确．【答案】ABD2．对理想变压器可作出的判断是()【导学号：31310112】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】理想变压器中有U1I1＝U2I2且有eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，变压器电压较高的一边电流小，匝数多，导线细，则电压较低的一边电流大，匝数少、导线粗．【答案】D3．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6V恒定直流电流，如图2­6­8所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是()图2­6­8A．输出功率减小B．A2读数减小C．A1读数减小D．A1读数不为零，且保持不变【解析】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，本题选项D正确．【答案】D4.如图2­6­9所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V6W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是()图2­6­9【导学号：31310113】A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A【解析】灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12V，副线圈电流I2＝2×eq\f(6,12)A＝1A，根据匝数比得原线圈电流I1＝eq\f(1,20)I2＝A，原线圈电压U1＝20U2＝240V，选项D正确，其他选项错误．【答案】D5．(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是()A．穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝的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1∶1D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1【解析】对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，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，故正确选项是B、C、D.【答案】BCD6．电阻为R的负载接到20V直流电压上消耗的电功率是P；用一个变压器，原线圈接最大值为200V的正弦交流电压，副线圈接电阻为R的负载，要使负载上消耗的电功率为eq\f(P,2)，则变压器原、副线圈的匝数比为()【导学号：31310114】A．20∶1 B．10eq\r(2)∶1C．10∶1 D．1∶10【解析】原线圈输入电压U1＝100eq\r(2)V．根据题意，P＝eq\f(20V2,R)，eq\f(P,2)＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，解得U2＝10eq\r(2)V，由变压器变压公式得变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1，选项C正确．【答案】C7．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2­6­10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2­6­10A．ab接MN、cd接PQ，Iab<IcdB．ab接MN、cd接PQ，Iab>IcdC．ab接PQ、cd接MN，Iab<IcdD．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd【解析】电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据电流关系得I1n1＝I2n2，所以Iab>Icd，电流表应接在电流较小的一侧，故选项B正确．【答案】B8．(多选)一个理想变压器副线圈上接一个电阻，欲使此电阻的电功率增大，可以采取的措施是(每次只改变一个因素)()【导学号：31310115】A．增加原线圈的匝数n1 B．减少原线圈的匝数n1C．增大电阻值 D．减少电阻值【解析】电阻消耗的功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，而eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以P＝eq\f(U\o\al(2,1)n\o\al(2,2),n\o\al(2,1)R)，P要增大，减小n1或R即可．【答案】BD[能力提升]9．(多选)用理想变压器给负载电阻R供电，变压器输入电压一定时，下列四个办法中可以使变压器输入功率增加的是()A．减小变压器原线圈匝数，而副线圈匝数及负载电阻R保持不变B．减小负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变C．增大负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变D．增大变压器副线圈匝数，而原线圈匝数和负载电阻保持不变【解析】由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，当n1减小时，U2增大，P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，P2增大，由变压器输入功率P1＝P2可知，A正确；U1、n1、n2不变，则U2不变，R减小时，P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，P2增大，由变压器输入功率P1＝P2可知，B正确；选项C与选项B相反，故C错误；当n1、U1不变，n2增大时，则U2增大，由P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)(R不变)，可知P2增大，由变压器输入功率P1＝P2可知，D正确．【答案】ABD10．(多选)如图2­6­11(a)左侧调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，下列表述正确的是()【导学号：31310116】(a)(b)图2­6­11A．电流表的示数为2AB．原、副线圈匝数比为1∶2C．电压表的示数为电压的有效值D．原线圈中交变电压的频率为100Hz【解析】电流表的示数为：I＝eq\f(U,R)＝eq\f(110,55)A＝2A，A正确；原、副线圈的电压比等于匝数比，所以匝数比为2∶1，B错误；电压表的示数指交变电压的有效值，C正确；由(b)知交变电压的周期为s，故频率为50Hz，D错误．【答案】AC11．(2023·南京高二检测)图2­6­12甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()甲乙图2­6­12A．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为W【解析】由图乙知周期为s，因此输入电压的表达式u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，A错；只断开S2，L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据P＝eq\f(U\o\al(2,出),R)和eq\f(U入,U出)＝eq\f(n1,n2)得R消耗的功率为W，故选D.【答案】D12．有一电路连接如图2­6­13所示，理想变压器初级线圈接电压一定的交流电源，电阻R1和R2阻值相等，则下列说法正确的是()【导学号：31310117】图2­6­13A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小C．只将S3从断开变为闭合，变压器的输入功率减小D．只将变阻器R3的滑动触头下移，变压器的输入功率减小【解析】只将S1从2拨向1时，根据U1∶U2＝n1∶n2，可得副线圈的电压要增大，输出功率和输入功率也要增大，电流表示数变大，A错；只将S2从4拨向3时，副线圈的电压要减小，输出功率和输入功率也要减小，电流表示数变小，B对；只将S3从断开变为闭合时，副电路的总电阻变小，输出功率和输入功率要增大，电流表示数变大，C错；只将变阻器R3的滑动触头下移，副线圈电路的总电阻变小，输出功率和输入功率要增大，电流表示数变大，D错．【答案】B13．(多选)(2023·山东高考)如图2­6­14，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变图2­6­14压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和A．以下判断正确的是()A．变压器输入功率为484WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3【解析】变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝×60W＝132W，选项A错误；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,60)＝eq\f(11,3)，选项D正确；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(3,11)×A＝A，选项B正确；根据I＝eq\f(Im,\r(2))得副线圈上的电流的最大值I2m＝eq\r(2)I2＝eq\r(2)A，选项C错误．【答案】BD14．如图2­6­15甲为一理想变压器，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u­t图像如乙所示．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.【导学号：31310118】甲乙图2­6­15(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)由乙图知ω＝200πrad/s电压瞬时值uab＝400sin200πt(V)．(2)电压有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))＝200eq\r(2)(V)理想变压器P1＝P2原线圈中的电流