高中物理人教版2第五章交变电流 第5章第4节

第五章第四节基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为eq\x(导学号09152289)(D)A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D．原线圈中感应电动势和副线圈中的感应电动势解析：理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，选D。2．(北京市朝阳区2023～2023学年高二下学期期末)学习了变压器后，同学们想利用变压器把电压升高后给某一电灯供电，以下设计的电路中正确的是eq\x(导学号09152290)(C)解析：A、B图中原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故AB错误；C图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故C正确；D图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故D错误；故选C。3．如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220V,40W”，当灯泡所消耗的功率都调于20W时，哪种台灯消耗的功率最小eq\x(导学号09152291)(C)解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。4.有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220V/6V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220V)应接在eq\x(导学号09152292)(B)A．ab两端 B．cd两端C．ac两端 D．bd两端解析：本题考查变压器的电流关系。由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，即n1>n2，又eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，所以I2>I1，说明通过电流大的(I2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，ab线较粗，故输入电压(220V)应接cd两端。故正确答案为B。5．(苏州市2023～2023学年高二上学期期末)如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为u＝U0sinωt的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是eq\x(导学号09152293)(ACD)A．电动机两端电压大于IRB．原线圈中的电流为nIC．电动机的输入电功率为eq\f(U0I,\r(2)n)D．重物匀速上升的速度为eq\f(IU0－\r(2)nIR,\r(2)nmg)解析：IR为电动机线圈电阻分担的电压，当电动机运转时，两端电压大于IR，故选项A正确；原线圈中的电流I1＝eq\f(I2,n)＝eq\f(I,n)，故选项B错；电动机的输入功率P＝I2U2＝eq\f(IU0,\r(2)n)，故选项C正确；根据能量守恒有mgv＝P－Ieq\o\al(2,2)R＝eq\f(IU0,\r(2)n)－I2R，得v＝eq\f(IU0－\r(2)nIR,\r(2)nmg)，故选项D正确。6．(河北石家庄一中2023～2023学年高二上学期期末)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为41，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中Rt为NTC型热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，R1为定值电阻，下列说法正确的是eq\x(导学号09152294)(AC)A．交流电压u的表达式u＝36eq\r(2)sin100πtVB．变压器原、副线圈中的电流之比随Rt处温度的变化而变化C．Rt温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大D．Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大解析：由图乙可知Um＝36eq\r(2)V，T＝，所以交流电压的表达式为U＝36eq\r(2)sin100πtV，故A正确；变压器原、副线圈的电流比等于匝数的反比，故B错误；温度升高时Rt减小，电流表示数增大，电压表示数不变，变压器输入功率变大，故C正确，D错误。二、非选择题7．(安徽铜陵一中2023～2023学年高二下学期期中)如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为×104V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断。eq\x(导学号09152295)(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？答案：(1)0.98A(2)180W解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2。根据理想变压器的输入功率等于输出功率即P1＝P2，故有I1U1＝I2U2由于U1＝220V，U2＝×104V，当I2＝12×10－3A，I1得I1＝eq\f(P1,U1)＝0.98A(2)设副线圈中电流为I2＝10mA＝10×10－3A变压器的输出功率P2＝U2I2＝××104＝180W由于输入功率等于输出功率，有P1＝P2＝180W。能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(重庆市杨家坪中学2023～2023学年高二下学期检测)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n2＝21，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为eq\x(导学号09152296)(A)A．4IR＋eq\f(mgv,I) B．eq\f(mgv,I)C．4IR D．eq\f(1,4)IR＋eq\f(mgv,I)解析：电流与匝数成反比，副线圈的电流为2I，输入功率等于副线圈消耗的功率：P＝(2I)2R＋mgv＝UI，所以电压表的读数U＝4IR＋eq\f(mgv,I)，故选A。2．(广西桂林十八中2023～2023学年高二下学期开学检测)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为31,4个相同的灯泡如图接入电路，已知副线圈一侧的3个灯泡均正常发光，则原线圈电路中串联的灯泡L的情况是eq\x(导学号09152297)(C)A．L将要烧毁 B．L比另外3个灯泡要暗些C．L正常发光 D．不知输入电压，无法判断解析：因三灯均正常发光，设每个灯泡的电流为I，则副线圈电流为3I；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得：I1＝I；故说明原线圈电路中串联的灯泡L正常发光，故C正确，故选C。3．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。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eq\x(导学号09152298)(C)A．380V和5.3A B．380V和9.1AC．240V和5.3A D．240V和9.1A解析：因变压器输出电压调至最大，故副线圈为1900匝，由变压器两端的电压与匝数成正比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，故副线圈的电压有效值U2为380V；因变压器为理想变压器，故其输入功率等于输出功率，即P1＝P2，由P1＝U1I1得I1＝9.1A，B正确。4．(四川省资阳中学2023～2023学年高二下学期期中)图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为101，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R1＝R2＝R3＝20Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路。其中，电容器击穿电压为8V，各电表均为理想交流电表，开关S处于断开状态，则eq\x(导学号09152299)(CD)A．电压表V的读数为10VB．电流表A的读数约为0.05AC．电阻R2上消耗的功率为D．若闭合开关S，电容器不会被击穿解析：开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，由图可知原线圈电压为100eq\r(2)V，所以副线圈电压为10eq\r(2)V，则电压表的读数是R2的电压为5eq\r(2)V≈，故A错误；由A的分析可知，副线圈电流为I2＝eq\f(U2,R1＋R2)＝eq\f(10\r(2),20＋20)A＝0.25eq\r(2)A，所以原线圈电流为I1＝eq\f(n2,n1)I1＝0.025eq\r(2)A，故B错误；电阻R1、R2上消耗的功率为P＝Ieq\o\al(2,2)R＝\r(2))2×20＝，故C正确；当开关闭合时，R1与R3并联后和R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分电阻为R并＝10Ω，所以并联部分的电压为UC＝eq\f(R并,R＋R并)U2＝eq\f(10,20＋10)×10eq\r(2)V＝eq\f(10\r(2),3)V，最大值为eq\f(10\r(2),3)×eq\r(2)＝eq\f(20,3)V＜8V，所以电容器不会被击穿，故D正确，故选CD。5．(山东泰安2023～2023学年高二上学期检测)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则eq\x(导学号09152300)(BC)A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析：A、B项，保持Q的位置不动，则原、副线圈匝数比不变，所以副线圈两端电压不变，P向上滑动时，副线圈的电阻变大，则副线圈电流变小，原线圈电流随之变小，所以电流表读数变小，故A项错误，B项正确。C、D项，保持P的位置不动，将Q向上滑动时，原、副线圈匝数比变小，则副线圈两端电压变大，副线圈电阻不变，则副线圈电流变大，原线圈电流随之变大，所以电流表读数变大，故C项正确，D项错误。综上所述，本题正确答案为BC。二、非选择题6．黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”。eq\x(导学号09152301)如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为6220V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？答案：101解析：电网两极间电场可看作匀强电场Um＝Emd由题意，空气被击穿时Em＝6220V/cm由理想变压器电压关系：eq\f(U1m,Um)＝eq\f(n1,n2)由峰值与有效值关系U1m＝eq\r(2)U1由以上各式：得eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,10)所以次、初级线圈匝数比不得超过101。7．如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1100匝。接入电压U1＝220V的电路中。eq\x(导学号09152302)(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2，n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V,20W”“110V,60W”的两个用电器，原线