新教材2024高中物理第三章交变电流3.3变压器同步测试新人教版选择性必修第二册

第三章交变电流3变压器【基础巩固】1.关于志向变压器的特点,下列说法正确的是()A.志向变压器能够使电压上升,同时使电流变大B.原、副线圈具有相同的磁通量及变更率,产生的感应电动势也相同C.原、副线圈没有电阻,铁芯中不会产生涡流D.原线圈往往匝数少,绕线粗,电流大解析:志向变压器原、副线圈功率相等,即U1I1=U2I2,不行能同时使电压上升,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.志向变压器铁芯不产生涡流,选项C正确.原、副线圈中匝数少的线圈,电流大,绕线粗,但不肯定作为原线圈运用,选项D错误.答案:C2.(多选)志向变压器原、副线圈匝数比为10∶1,下列说法正确的是 ()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更率相等C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1解析:对于志向变压器,认为无磁通量损失,因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同,磁通量的变更率相同,每匝线圈产生的感应电动势相等,电压与匝数成正比.志向变压器没有能量损失,故输入功率等于输出功率.答案:BD3.志向变压器的原、副线圈匝数分别为n1和n2,电流分别为I1和I2,电压分别为U1和U2,功率分别为P1和P2,下列关系正确的是 ()A.U1U2=n1n2 B.I1I2=解析:志向变压器中原、副线圈的电压满意U1U2=n1n2,志向变压器的输入功率等于输出功率,即P1=P2,则U1I1=U2I2答案:A4.如图所示,甲图中两导轨不平行,而乙图中两导轨平行,其余条件都相同,金属棒MN正在导轨上向右匀速运动,在金属棒运动过程中,将视察到()甲乙A.L1发光,L2不发光B.L1、L2都不发光C.L2发光,L1不发光D.L1、L2都发光,只是亮度不同解析:金属棒MN在轨道上向右匀速运动,甲图中导轨间的金属棒长度增大,由E=Blv可知,产生的感应电动势增大,回路中的感应电流也增大;乙图中导轨间的金属棒长度恒定,产生的是恒定感应电动势,感应电流恒定.依据变压器的原理可知,甲的副线圈产生感应电流,乙的副线圈没有产生感应电流,所以L1发光,L2不发光,选项A正确.答案:A5.(多选)对于志向变压器,下列说法正确的是 ()A.原线圈的输入功率随副线圈输出功率的增大而增大B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的增大而增大C.原线圈的电流不随副线圈输出电流的变更而变更D.当副线圈的电流为0时,原线圈的电压也为0解析:志向变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,且随副线圈输出功率的变更而变更.原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流和原、副线圈匝数比,当副线圈的电流为0时,原线圈电压并不肯定为0.选项A、B正确,选项C、D错误.答案:AB6.一台志向降压变压器从10kV的线路中降压并供应200A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1,则变压器的原线圈中的电流、输出电压及输出功率分别是()A.5A,250V,50kWB.5A,10kV,50kWC.200A,250V,50kWD.200A,10kV,2×103kW解析:由I1I2=n2n1得I1=140×200A=5A;由U1U2P出=U2I2=250×200W=50kW.故正确选项为A.答案:A7.(2024广东卷)某同学设计了一个充电装置,如图所示.假设永磁体的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交变电流,周期为0.2s,电压最大值为0.05V.志向变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是 ()A.交变电流的频率为10HzB.副线圈两端电压最大值为3VC.变压器输入电压与永磁体磁场强弱无关D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率解析:正弦式交变电流的周期为0.2s,故频率为5Hz,选项A错误.螺线管中的电压为原线圈的电压,由变压器的工作原理得U2U1=n2n1,故副线圈的电压最大值U2=n2n答案:B8.一志向变压器工作电路图如图所示,今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍,在其他条件不变的状况下,可行的方法是 ()A.原线圈的匝数n1增大到原来的2倍B.副线圈的匝数n2增大到原来的2倍C.负载电阻的阻值R变为原来的2倍D.n2和R都变为原来的2倍解析:原线圈匝数增加会使副线圈电压减小,输出功率减小,输入功率也减小,故选项A错误.副线圈匝数增大到原来的2倍,副线圈电压增大到原来的2倍,依据P=U2R可知输出功率增大到原来的4倍,故选项B错误.负载电阻增大,而电压不变,输出功率和输入功率都减小,故选项C错误.副线圈匝数和负载电阻都增大到原来的2倍,副线圈电压增大到原来的2倍,依据P=U答案:D9.(2024·山东卷)如图所示的变压器,输入电压为220V,可输出12V、18V、30V的电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间的变更为u=Umcos100πt.单匝线圈绕过铁芯连接沟通电压表,电压表的示数为0.1V.将阻值为12Ω的电阻R接在BC两端时,功率为12W.下列说法正确的是 ()A.n1为1100匝,Um为220VB.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4AC.若将R接在AB两端,R两端的电压为18V,频率为100HzD.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5A,周期为0.02s解析:变压器的输入电压为220V,依据志向变压器原线圈与单匝线圈的匝数比U1U2=n1n2,将U1=220V,n2=1,U2=0.1V代入,解得原线圈匝数为n1=2200,由题给数据可知,原线圈中输入沟通电压的最大值为Um=2202V,故选项A错误;当在BC间接入12Ω的电阻时,电功率为12W,则UBC=PR=12×12V=12V,故流过R的电流大小为I=UBCR=1212A=1A,再由U1UBC=n1nBC,解得BC间线圈的匝数为nBC=120,故选项B错误;BC间的输出电压为12V,AC间的输出电压应为30V,故AB间的输出电压应为18V.所以当R接在AB间时,R两端电压大小为18V.因为变压器不能变更交变电流的频率,所以副线圈的频率等于原线圈的频率,依据原线圈的电压表达式可求得输入电压的周期为T=2πω=2π100πs=0.02s,则频率为f=1T=1答案:D【拓展提高】10.如图甲所示,一志向变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的沟通电压时,额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光,已知灯泡的电阻为40Ω,图中电压表为志向沟通电压表,下列说法正确的是 ()甲乙A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u=2202sinπt(V)B.电压表的示数为220VC.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D.变压器的输入功率为110W解析:由题图乙可知,ω=2πT=100πrad/s,故选项A错误.原线圈输入电压为220V,电压表示数为小灯泡的额定电压,U2=PR=20V,故选项B错误.由电压与匝数的关系得n1n2=答案:C11.(2024·湖南卷)如图所示,志向变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交变电源.定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端.志向电压表的示数为U,志向电流表的示数为I.下列说法正确的是 ()A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小解析:依据原、副线圈两端的电流和电压的比值关系可知,变压器和副电路的等效电阻R'=U原I原=n1n2U副n2n1I副=n1n22U副I副=n1n22R1.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R2接入电路的阻值减小,等效电阻保持不变,则电流I变大,U变小,而R1消耗的功率增大,故选项A错误,选项B正确;保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,n2减小,等效电阻R'增大,电流I减小,则电压表的示数U减小,R1消耗的功率P1=I12·R1=U总R2+R'2·R1=U总R2+(n1答案:B12.(多选)某志向变压器的工作电路示意图如下图所示,它的原线圈匝数n1=600,沟通电源电压为U1=220V,原线圈串联一个额定电流为0.2A的保险丝,副线圈匝数n2=120,副线圈上接一个电阻R,为保证保险丝不被烧断,则 ()A.负载功率不能大于44WB.负载电阻不能大于44ΩC.副线圈中电流的有效值不能大于1AD.原线圈中电流的瞬时值不能大于0.2A解析:为保证保险丝不被烧断,通过原线圈的电流的有效值最大为0.2A,由输入功率等于输出功率知,负载功率不能大于Pm=U1I1=220V×0.2A=44W,选项A正确.由U1U2=n1n2得U2=n2n1U1=120600×220V=44V,由P=U2R得,负载电阻的最小值R=U224444A=1A,选项C正确.保险丝的额定电流为有效值,故通过原线圈的电流的有效值不能大于0.答案:AC13.(2024·广东模拟)如图甲所示的电路中,在a、b间接入图乙所示的正弦式交变电流,T为志向变压器,A为志向沟通电流表,R为定值电阻,副线圈的中间抽头将副线圈分为两部分.开关S分别接通“1”“2”时,电流表A的示数分别为I1、I2,则副线圈两部分的匝数n1和n2之比为 ()甲乙A.I1I2 B.I2解析:设变压器原线圈两端的电压为U0、匝数为n0,依据变压器原理可知副线圈n1、n2的电压分别为U1=n1n0U0和U2=n2n0U0.依据能量守恒有,II2U0=U22R,整理得I1I2=n答案:C14.(多选)如图所示,志向变压器原线圈的匝数n1=1100,副线圈的匝数n2=110,R0、R1、R2均为定值电阻,且R0=R1=R2,电流表、电压表均为志向沟通电表.原线圈接u=2202sin314t(V)的沟通电源.一起先开关S处于断开状态.下列说法正确的是 ()A.电压表示数为22VB.当开关S闭合后,电压表示数变小C.当开关S闭合后,电流表示数变大D.当开关S闭合后,变压器的输出功率增大解析:原线圈接u=2202sin314t(V)的沟通电源,原线圈的匝数n1=1100,副线圈的匝数n2=110,所以副线圈两端的电压为22V;依据欧姆定律得电压表示数为11V,故A错误.当开关S闭合后,副线圈所在电路的总电阻减小,副线圈两端的电压不变,副线圈中的电流增大,电阻R0两端的电压变大,所以电压表示数变小,故B正确.当开关S闭合后,副线圈所在电路的总电阻减小,副线圈两端的电压不变,输出功率增大,所以输入功率增大,所以电流表示数变大,故C、D正确.答案:BCD15.如图所示,志向变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡,其额定电压均为U,且三个灯泡均正常发光.下列说法正确的是 ()A.原、副线圈匝数比为3∶1B.原、副线圈匝数比为1∶3C.A、B两端的输入电压为3UD.A、B两端的输入电压为4U解析:设灯泡正常发光时,流过它的电流为I,则该变压器原线圈电流I1=I,副线圈中电流I2=2I,则原、副线圈匝数比n1n2=I2I1=2∶1,所以原线圈两端的电压为U1=n1n2U2=2答案:C【挑战创新】16.黑光灯是利用物理方法来杀虫的一种设备,它发出的紫外光能够引诱害虫飞近黑光灯,然后被黑光灯四周的沟通高压电网“击毙”.下图是高压电网的