2020-2021学年物理沪科版选修3-2课后提升训练：3.2 变压器为什么能改变电压--3.3　电能的开发与利用含解析

1、攀上山峰，见识险峰，你的人生中，也许你就会有苍松不惧风吹和不惧雨打的大无畏精神，也许就会有腊梅的凌寒独自开的气魄，也许就会有春天的百花争艳的画卷，也许就会有钢铁般的意志。祝：学子考试顺利，学业有成3.2变压器为什么能改变电压3.3电能的开发与利用课时演练促提升a组1.(多选)一理想变压器的原线圈a、b两端接入电压为u=32sin 314t v的交变电流。原线圈匝数n1=100匝,副线圈匝数n2=200匝,则()a.将击穿电压为6 v的电容器接在c、d两端,能正常工作b.把电磁打点计时器接在c、d两端,打点周期为0.02 sc.把额定电压为6 v的小灯泡接在c、d两端,小灯泡能正常工作d.把交变

2、电压表接在c、d两端时,电压表读数为8.48 v解析:交变电流的周期t=2=0.02 s,有效值u1=3 v,变压器不改变交变电流的频率,故选项b正确;由u1u2=n1n2,得u2=n2n1u1=6 v,变压器输出电压的峰值为62 v,故大于电容器的击穿电压,选项a、d错误,选项c正确。答案:bc2.(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有()a.交变电流的频率b.交变电流的功率c.磁通量的变化率d.交变电流的最大值答案:abc3.关于理想变压器特点的下列说法中正确的是()a.理想变压器能够使电压升高,同时电流变大b.原副线圈具有相同的磁通量及变化率,产生的感应电动势也相同c.原副线

3、圈没有电阻,铁心中不会产生涡流d.原线圈往往匝数少,绕线粗,电流大解析:理想变压器原副线圈功率相等,即u1i1=u2i2,不可能同时使电压升高,电流增大,选项a错误;原副线圈匝数不同,感应电动势不同,选项b错误;理想变压器不考虑绕线铜损,铁心的热损,当然要求线圈无电阻,铁心不产生涡流,选项c正确;原副线圈中匝数少的一边,电流大,绕线粗,但不一定作为原线圈使用,选项d错误。答案:c4.(多选)如图所示的理想变压器,原线圈接交变电流源,副线圈有中心抽头,副线圈回路接负载电阻r,当把开关s由1拨到2后()a.副线圈中电流将增大b.副线圈中电流将减小c.原线圈中电流将增大d.原线圈中电流将减小解析:变

4、压器原线圈中的电压不变,当开关接1时,副线圈匝数多,负载两端电压高,原副线圈中的电流都大;当开关接2时,副线圈的匝数少,负载两端的电压低,原副线圈中的电流都小。答案:bd5.(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电流为i1、i2,电压为u1、u2,功率为p1、p2,关于它们之间的关系,下列说法中正确的是()a.i1由i2决定b.u2与负载有关c.p1由p2决定d.以上说法都不正确解析:对理想变压器的电流关系可写成i1=n2n1i2,原线圈中的电流与副线圈中的电流成正比,所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定;功率关系为:负载用多少,原线圈端就输入多少,因此选项a、c正确。答案:ac6.如

5、图所示,一理想变压器,原、副线圈匝数比为101,把原线圈接入u=2202sin 100t v交流电源,那么()a.用交变电压表测量输出电压为222 vb.副线圈交变电流的频率为100 hzc.副线圈接入r=22 的电阻,则原线圈的电流为1 ad.副线圈接入r=22 的负载,则变压器的输出功率为22 w解析:从瞬时值方程得知:交变电流的频率为50 hz,原线圈电压有效值为220 v,根据变压比公式可计算得副线圈两端的电压为22 v,选项d正确。答案:d7.将输入电压为220 v、输出电压为6 v的理想变压器改绕成输出电压为30 v的变压器,副线圈原来是30匝,原线圈匝数不变,则副线圈新增匝数为(

6、)a.120匝b.150匝c.180匝d.220匝解析:由变压比u1u2=n1n2,知2206=n130,所以n1=1 100匝,当u2=30 v时,22030=n1n2,所以n2=150匝,故n2=n2-n2=120匝。答案:a8.如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比为31,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡l,则(设电源有效值不变)()a.灯l与三灯亮度相同b.灯l比三灯都暗c.灯l将会被烧坏d.无法判断其亮度情况解析:由于电源有效值不变,设为u,当在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡l时,灯l与线圈分压,设原线圈两端的电压为u1,则u1=u-ul,

7、其中ul为灯泡l两端电压,ul=i1rl,设此时接入副线圈的每只灯泡中的电流为i,则副线圈输出电流i2=3i,据电流与匝数关系i1i2=n2n1=13得i1=n2n1i2=i,即四只灯泡中的电流相同,故亮度相同。答案:a9.实验室中一只小发电机可输出交变电压u=112sin 100t v,为使规格为“220 v 60 w”的白炽灯正常发光,必须接上一只变压器,试求这只变压器原副线圈的匝数比及原线圈中的电流;在绕制这只变压器时使用的导线有粗、细两种不同的规格,原线圈应该用哪一种导线?解析:由交变电压的瞬时值知,u1=11 v,根据变压器的电压关系u1u2=n1n2得n1n2=120,在原线圈中由

8、功率知p=u1i1,得i1=pu1=6011 a=5.5 a,原线圈中的电流大,使用粗导线。答案:1205.5 a粗导线b组1.(2014上海检测)钳形电流表的外形和结构如图(a)所示,图(a)中电流表的读数为1.2 a,图(b)中用同一电缆线绕了3匝,则()a.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4 ab.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4 ac.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6 ad.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b)的读数为3.6 a解析:该钳形电流表的工作原理为电磁感应现象,所以只能测交流电流,且磁感应强度与匝数成正比,选项c正确。答案

9、:c2.(2014江苏徐州检测)在变电所,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,使用的仪器是电流互感器。如图所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是()解析:电流互感器是测电流的,应串联在火线上,选项b、d错误;由变压器电流关系n1i1=n2i2,要使i2n1,选项a正确、选项c错误。答案:a3.(多选)(2014浙江金华检测)如图所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使()a.原线圈匝数n1增加b.副线圈匝数n2增加c.负载电阻r的阻值增大d.负载电阻r的阻值减小解析:由u1u2=n1n

10、2,p出=u22r,可得p出=u12n22n12r,又因为p入=p出,所以p入=u12n22n12r,分析可得选项b、d正确。答案:bd4.如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 0002sin 100t v的交变电压,副线圈通过电阻r=6 的导线对“220 v880 w”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501b.交变电压的频率为100 hzc.副线圈中电流的有效值为4 ad.变压器的输入功率为880 w解析:根据接入电压u=11 0002sin 100t,输入电压有效值为11 000 v,要使“220 v/880 w”的电器正常工作,则通过用电器的电流为

11、i=pu=4 a,副线圈输出电压为u出=ir+u=46 v+220 v=244 v,原副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比,为2 75061,选项a错误、选项c正确;交变电流的频率f=2=1002=50 hz,选项b错误;变压器的输出功率p出=prl+pr=880 w+426 w=976 w,选项d错误。答案:c5.(2014福建漳州检测)如图所示,降压变压器的变压系数是3,即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是31。初级线圈的输入电压是660 v,次级线圈的电阻为0.2 ,用这台变压器供给100盏标有“220 v60 w”的电灯用电。求:(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率;(2)接通时

12、次级线圈的端电压;(3)每盏灯的实际功率。解析:(1)将变压器视为理想变压器。设空载时次级线圈的输出电压为u2,由n2n1=u2u1,得到u2=n2n1u1=220 v,因为空载,次级线圈的负载电阻r2,次级线圈中的电流为零,所以i2=0,p=i2u2=0。(2)接通电路后,100盏灯并联的总电阻为r外=r100=u额2p额1008.07 ,次级线圈中的电流i2=u2r外+r线=2208.07+0.2 a,电灯两端电压:u2=i2r外214.68 v。(3)每盏灯的实际功率p=i2100u2=220214.688.27100 w=57.1 w。答案:(1)220 v0(2)214.68 v(3)57.1 w6.(2014河南濮阳检测)某发电厂发电机的输出功率p=100 kw,发电机端电压u=250 v,向远处送电的输电线的总电阻r=8 。要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%,用户得到的电压又正好是220 v,那么:(1)应该怎样安装变压器?画出输电线路的示意图;(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比。解析:(1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压器,输电线路示意图如图所示。(2)按题意,p损=5%p=0.05100103 w=5103 w。设输电线路中的电流为i,p损=i2r,i=p损r=51038 a=25 a。输送电压u2=pi=10010325 v=