2024-2025学年高中物理第5章交变电流4变压器课后课时精练含解析新人教版选修3-2

PAGE7-变压器时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题7分，共63分)1．如图所示，志向变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中以速度v向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12mA，则电流表eq\a\vs4\al\co1()的示数为()A．3mA B．0mAC．48mA D．与负载R的值有关答案B解析导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E＝Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0mA，B正确。2．如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()A．线圈匝数n1＜n2，n3＜n4B．线圈匝数n1＞n2，n3＞n4C．甲图中的电表是电流表，输出端不行短路D．乙图中的电表是电流表，输出端不行断路答案D解析甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以n1＞n2，A错误；由图可以知道，乙串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表示测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以n3＜n4，故B错误；甲图中的电表是电压表，副线圈电流较大，输出端不行以短路，故C错误；乙图中的电表是电流表，输出端不行以断路，所以D项是正确的。3.如图所示，志向变压器的原线圈接入u＝11000sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线，对“220V880W”的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W答案C解析该用电器正常工作，电器参数均为有效值，则副线圈电流有效值I＝eq\f(P,U)＝eq\f(880,220)A＝4A，则Ur＝4×6V＝24V，输出电压有效值U2＝220V＋24V＝244V，匝数比为eq\f(11000,\r(2))∶244≈32∶1，故A错误，C正确。频率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,\f(2π,100π))＝50Hz，故B错误；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880W，所以变压器的输入功率大于880W，故D错误。4．如图所示是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V40W”。当灯泡所消耗的功率都调至20W时，台灯消耗的功率最小的是()答案C解析台灯的消耗功率包含灯泡和其他协助器件的总功率。由A、B、C、D四选项分析可知：C中志向变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)等于灯泡的功率20W。而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20W。C正确。5．如图所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0cm，导电环与一个志向变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C＝100pF的电容器相连，导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变更磁场，磁感应强度B的变更率为eq\f(ΔB,Δt)＝100eq\r(2)πsinωt，若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9C，则所用志向变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10)()A．1∶100 B．100∶1C．1∶100eq\r(2) D．100eq\r(2)∶1答案A解析原线圈两端电压最大值U1m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)))mS＝0.1eq\r(2)V。副线圈两端电压的最大值即电容器两端电压的最大值，由C＝eq\f(Q,U)，得：U2m＝eq\f(Qm,C)＝14.1V，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1m,U2m)≈eq\f(1,100)。故A正确。6．如图所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L1、L2，原线圈接有定值电阻R，导轨和金属棒MN的电阻不计。现使金属棒沿轨道向右匀速运动，图乙中金属棒移动速度大于图甲中金属棒的移动速度，则在棒运动的过程中()A．L1、L2都发光，L2比L1亮B．L1、L2都不发光C．L2发光，L1不发光D．L1发光，L2不发光答案D解析变压器只变更变更电流的电压，不变更恒定电流的电压，在金属棒MN移动的过程中，题图甲中金属棒产生的电动势发生变更，其原线圈中的电流是变更的，故L1两端会产生电压，L1亮；而题图乙中导体棒产生的电动势不变更，其原线圈中的电流是不变的，故L2两端没有电压，L2不亮，故D正确，A、B、C错误。7．图甲中志向变压器原、副线圈的匝数之比为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流，输入电压u随时间t的变更关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin50πt(V)B．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0.8W答案D解析由题图乙知周期为0.02s，因此输入电压的表达式u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，A错误；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错误；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错误；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0.8W，D正确。8.如图中B为志向变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上，指示灯泡L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变)，R是一个定值电阻，电压表、电流表都是志向电表。起先时开关S是闭合的，当S断开后，下列说法正确的是()A．电流表A2的示数变大B．电压表的示数变大C．电流表A1的示数变小D．灯泡L1的亮度变暗答案C解析S断开后相当于负载削减，总电阻增大，副线圈中电流减小，原线圈中的电流也减小，故A错误、C正确；副线圈电流减小，因此定值电阻的分压减小，但副线圈两端的电压不变，所以灯泡L1的两端电压变大，亮度变亮，故B、D错误。9.(多选)如图所示，志向变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为志向电表，从某时刻起先在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，则()A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22VB．当t＝eq\f(1,600)s时，电压表V0的读数为220VC．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小答案BC解析当单刀双掷开关与a连接时，志向变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，副线圈输出电压为U2＝22V，但电压表V1的示数小于U2，故A错误；因电压表V0在任何时刻的读数皆为有效值，此线圈两端电压有效值是220V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，由于副线圈的输出电压U2＝eq\f(n2,n1)U1不变，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，所以电流表示数变小，定值电阻两端电压变小，由于副线圈输出电压不变，则R两端电压变大，即电压表V1示数增大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，志向变压器原、副线圈的匝数比变为5∶1，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误。二、非选择题(共2小题，37分)10．(16分)如图，志向变压器原线圈与一10V的沟通电源相连，副线圈并联两个小灯泡LA和LB，小灯泡LA的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A。(1)原、副线圈的匝数比为多少？(2)流过灯泡LB的电流为多少？答案(1)10∶3(2)0.2A解析(1)U1＝10V，依据小灯泡正常发光，则U2＝eq\r(PARA)＝3V，eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(10,3)。(2)eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，所以I2＝eq\f(n1,n2)I1＝0.3A，IA＝eq\f(U2,RA)＝0.1A，IB＝I2－IA＝0.2A。11．(21分)如图甲所示为一志向变压器，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uab­t图象如图乙所示。若只在ce间接一个Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一个Rde＝225Ω的电阻，两种状况下电阻消耗的功率均为80W。(1)请写出原线圈输入电压的瞬时值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)。答案(1)uab＝400sin200πt(V)(2)0.28A(3)eq\f(4,3)解析(1)由题图乙知周期T＝0.01s，则ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s。故原线圈输入电压的瞬时值表达式为uab＝400sin200πt(V)。(2)原线圈两端的电压U1＝200eq\r(2)V，由志向变压器的功率关系得P1＝P2，原线圈中的电流I1＝eq\f(P1,U1)，解得I1＝eq\f(80,2