高中物理人教版2第五章交变电流第5章4

第五章4知能综合训练(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)eq\x(◎必做部分)1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析：对各个选项分析如下：选项个性分析综合点评A错误正弦交变电流的大小时刻改变，在原线圈中产生的磁通量也时刻变化互感现象是变压器的工作基础，因此前面所学互感现象的有关规律在这里也适用B正确理想变压器铁芯无漏磁现象C正确变压器的工作原理是互感现象，原线圈中变化的电流引起铁芯中磁通量的改变，从而在副线圈中产生感应电动势，铁芯中没有电流D错误答案：BC2．如图所示为一理想变压器和负载电阻R，下列哪些做法可增加变压器的输入功率()A．只减少副线圈匝数B．只减少原线圈匝数C．只增加副线圈匝数D．只减小R的阻碍解析：根据P＝eq\f(U2,R)得，保持R不变时，可增加U来使功率增加，方法是减少原线圈匝数或增加副线圈匝数，故选项A错B、C对．增加功率的另一种方法是保持U不变，减小R的阻值，故选项D对．答案：BCD3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12mA，那么安培表A2的读数为()A．0 B．3mAC．48mA D．与R大小有关解析：导线AB切割磁感线产生的感应电动势为E感＝Blv.由于B、l、v三个量均不变，故感应电动势为一定值，原线圈中电流恒为12mA，变压器原、副线圈中无法发生互感现象，副线圈输出电压应为零，故安培表A2的读数为0.答案：A4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()A．电流表的示数为eq\f(3\r(2),220)A B．电源输出功率为1200WC．电流表的示数为eq\f(3,220)A D．原线圈端电压为11V解析：由灯泡正常发光，可知副线圈电压为220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，原线圈电压U1＝20×220V＝4400V，D错．又因输入功率等于输出功率，P1＝P2＝60W，故B错．电流表读数为有效值，原线圈中电流I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(60,4400)A＝eq\f(3,220)A，故A错，C正确．答案：C5．如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶2，U1＝220eq\r(2)sinωtV，n1＝1100匝，以下说法中正确的是()A．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶2B．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为\r(2)VC．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为VD．原、副线圈电动势的瞬时值之比为1∶2解析：对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量的变化率相同．根据E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)得磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)))m＝eq\f(220\r(2),1100)V＝\r(2)V．所以每一匝产生的电动势的有效值为V．瞬时值不满足eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)的关系．答案：BC6．理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开，当S接通时，以下说法中正确的是()A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R两端的电压将增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大解析：理想变压器不计原、副线圈的直流电阻，副线圈两端的电压UMN不受负载电阻的影响，保持不变，故选项A错误．S接通后，副线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中电流I2增大．因此，等效电阻R两端的电压增大，导致灯泡L1两端的电压减小，L1中电流减小，因此选项B、C正确．又因UMN不变，I2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大．原线圈中电流I1增大，因此选项D也正确．答案：BCD7．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压，在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小解析：保持P的位置不动，U2不变，将Q向下移动时，R变大，故电流表读数变小；保持Q的位置不动，R不变．将P沿逆时针方向移动时，n2变大，U2变大，故电流表的读数变大．答案：BC8．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝Ω的负载电阻，若U0＝220eq\r(2)V，ω＝100πrad/s.则下述结论正确的是()A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交流电的周期为eq\f(1,100π)sC．原线圈中电流表的读数为0.5D．原线圈中的输入功率为110eq\r(2)W解析：因交流电的峰值U0＝220eq\r(2)V，则它的有效值U＝eq\f(U0,\r(2))＝220V，所以电压表的读数U2＝eq\f(n2,n1)U1＝55V，A正确；交流电的周期T＝eq\f(2π,ω)＝s，B错误；副线圈中的电流I2＝eq\f(U2,R)＝2A，故电流表的读数I1＝eq\f(n2,n1)I2＝0.5A，C正确；P入＝P出＝U2I2＝110W，D错误．答案：AC9．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表，并接在有效值不变的交流电源上．开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是()A．原线圈两端P、Q间的输入电压减小B．等效电阻R上消耗的功率变大C．原线圈中电流表示数变大D．灯泡L1和L2变亮解析：原线圈两端P、Q间的输入电压取决于电源，故不变，A错；因原线圈两端的电压不变，原、副线圈的匝数比不变，所以副线圈两端的电压不变，当S断开时，副线圈电路中的总电阻变大，电流减小，R两端的电压减小，故R的消耗功率减小，B错；副线圈两端的电压不变，R两端的电压减小，L1和L2两端的电压增大，L1和L2变亮，D对；副线圈电路中电流减小，原、副线圈的匝数比不变，故原线圈中的电流减小，C错．答案：D10．图(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，eq\a\vs4\al(○)A、eq\a\vs4\al(○)V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()A．电流表的示数为2B．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：由I＝eq\f(U,R)得，I＝eq\f(110,55)A＝2A，A正确．理想变压器中eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(\f(Um,\r(2)),U2)＝eq\f(220,110)＝eq\f(2,1)，B错误．测量交流电时电表示数均为有效值，C正确．由题图(b)知T＝s，由f＝eq\f(1,T)得，f＝50Hz，D错误．答案：AC11．为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压，某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是()A．u1＝190eq\r(2)sin(50πt)VB．u2＝190eq\r(2)sin(100πt)VC．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移解析：由u2－t图象知u2m＝190eq\r(2)V，T＝2×10－2s故ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故u2＝190eq\r(2)sin(100πt)V．选项A错误，选项B正确．由变压器电压与匝数关系eq\f(u1,u2)＝eq\f(n1,n2)得u2＝eq\f(n2u1,n1)，可减小n1以使u2的有效值增大至220V，即将P适当上移，故选项C错误，选项D正确．答案：BD12．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B．线框中产生交变电压的表达式为u＝500eq\r(2)sin200tVC．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D．允许变压器输出的最大功率为2200W解析：图示位置穿过线框的磁通量最大，但由于没有边切割磁感线，所以无感应电动势磁通量的变化率为零，A选项错误；线框中交变电压u＝NBSωsinωt＝500eq\r(2)sin200tV，B选项正确；变压器原、副线圈匝数之比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(500,220)＝eq\f(25,11)，C选项错误；变压器输出的最大功率等于输入的最大功率P＝UI＝500×10W＝5000W，D选项错误．答案：Deq\x(◎选做部分)13．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是()A．电压表的示数等于5VB．电压表的示数等于eq\f(5,\r(2))VC．实现点火的条件是eq\f(n2,n1)>1000D．实现点火的条件是eq\f(n2,n1)<1000解析：由题u－t图象知，交流电压的最大值Um＝5V，所以电压表的示数U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V，故选项A错误，选项B正确；根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,U1)，变压器副线圈电压的最大值U2m＝5000V时，有效值U2＝eq\f(U2m,\r(2))＝eq\f(5000,\r(2))V，所以点火的条件eq\f(n2,n1)>eq\f(\f(5000,\r(2))V,\f(5,\r(2))V)＝1000，故选项C正确，选项D错误．答案：BC14.如图，理想变压器原线圈与一10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b.小灯泡a的额定功率为W，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，可计算出原、副线圈的匝数比为________，解析：根据P＝eq\f(U2,R)和P＝I2R得灯泡a两端的电压U2＝eq\r(PR)＝eq