2025版高中物理第五章习题课四变压器问题练习含解析新人教版选修3-2

PAGE6-习题课四变压器问题1.(多选)电流互感器和电压互感器如图所示,其中n1,n2,n3,n4分别为四组线圈的匝数,a,b为两只沟通电表,则(AD)A.A为电流互感器,且n1<n2,a是电流表B.A为电压互感器,且n1>n2,a是电压表C.B为电流互感器,且n3<n4,b是电流表D.B为电压互感器,且n3>n4,b是电压表解析:由题图可知A为电流互感器,B为电压互感器,因此a是电流表,b是电压表,在A中,有I1n1=I2n2,要把大电流变为小电流,有n2>n1;在B中,有U3U4=n3n2.如图所示,志向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.起先时,开关S断开.当开关S接通时,以下说法中不正确的是(A)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上的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大解析:由于输入电压不变,所以当S接通时,志向变压器副线圈M,N两端输出电压不变.并联灯泡L2,总电阻变小,由欧姆定律I2=U2R2知,流过R的电流增大,电压UR=I2R增大.副线圈输出电流增大,依据输入功率等于输出功率I1U1=I2U2得,I2增大,原线圈输入电流I1也增大.UMN不变,UR变大,所以UL13.(多选)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,AB间加上正弦沟通电压u,移动滑动触头P的位置,就可以调整输出电压.在输出端连接了滑动变阻器R和志向沟通电流表,变阻器的滑动触头为Q,则(BC)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,故选项B,C正确.4.志向变压器的原线圈连接电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调整,在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的沟通电,如图所示.下列状况可能出现的是(C)A.若Q位置不变,将P向上滑动,U′变大B.若Q位置不变,将P向上滑动,电流表的读数变大C.若P位置不变,将Q向上滑动,电流表的读数变大D.若P位置不变,将Q向上滑动,变压器的输入功率不变解析:当志向变压器的输入电压U,以及原、副线圈的匝数比不变时,副线圈两端的电压也不变,故A错误;由P出=U'2R+R0知R增大时,输出功率减小,又由P5.(多选)如图所示,志向变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为志向沟通电表,从某时刻起先在原线圈两端加上交变电压u,其瞬时值表达式为u=2202sin(100πt)V,现把单刀双掷开关与a连接,则(AB)A.电压表的示数为22VB.流过滑动变阻器的电流的方向每秒变更100次C.在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变大D.若把单刀双掷开关由a扳向b时,保持滑动变阻器的触头P不动,电压表示数变大,电流表的示数变小解析:志向变压器可以变压、变流,但不变更功率和频率;由交变电压的表达式可知,该交变电压的频率为50Hz,而产生交变电压的线圈每转一圈,其电流变向两次,故B正确;电压表的读数是有效值,依据志向变压器的变压比等于匝数比可知,该电压表的读数为22V,A正确;滑动变阻器的触头P向上移动,其接入电路的阻值减小,而变压器两端的电压不变,则电压表的读数不变,副线圈中的电流变大,依据n1n2=I2I1,则电流表的读数变大,C错误;单刀双掷开关由a扳向b,变压器的原线圈的有效匝数减小,由6.如图所示,某志向变压器的原、副线圈的匝数均可调整,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦沟通电,在其他条件不变的状况下,为了使变压器输入功率增大,可使(D)A.原线圈匝数n1增加 B.副线圈匝数n2削减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=n1n2,P出=U22R可得P出=U7.如图所示,志向变压器的沟通输入电压U1=220V,有两组副线圈,其中n2=36匝,标有“6V9W”“12V12W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光,求:(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3;(2)原线圈中电流I1.解析:(1)由于两灯泡均正常发光,所以有U2=6V,U3=12V.依据原、副线圈电压与匝数的关系,有U1U2=n1n得n1=U1U2n2=n3=U3U2n2=(2)由于P入=P出,P出=P2+P3,所以P入=P2+P3.即I1U1=P2+P3,则I1=P2+P3U1答案:(1)1320匝72匝(2)0.095A8.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,则在棒移动的过程中(D)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.9.(2024·安徽六安检测)(多选)如图所示,志向变压器原线圈接有沟通电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以实行的方法有(BC)A.向下滑动P B.增大沟通电源的电压C.增大沟通电源的频率 D.减小电容器C的电容解析:向下滑动P时,副线圈的匝数变少,由志向变压器电压与匝数的关系可知,副线圈两端的电压变小,灯泡变暗,故A错误;增大沟通电源的电压,由志向变压器电压与匝数的关系可知,副线圈两端的电压增大,灯泡变亮,故B正确;电压不变,增大沟通电源的频率,电容器的容抗减小,电路中电流增大,灯泡变亮,故C正确;减小电容,增加了容抗,电流减小,灯泡变暗,故D错误.10.(2024·陕西汉中检测)(多选)一志向变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变更规律如图(甲)所示,副线圈所接电路如图(乙)所示,P为滑动变阻器的触头.下列说法正确的是(AD)A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.P向右移动时,原、副线圈的电流比减小D.P向右移动时,变压器的输出功率增加解析:由图象可知原线圈输入电压的最大值Um=311V,周期T=2×10-2s,则原线圈输入电压的有效值U1=Um2=220V,频率f=1T=12×10-2s11.如图,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为U,变压器为志向变压器,现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为(C)A.1∶2,2U B.1∶2,4UC.2∶1,4U D.2∶1,2U解析:志向变压器,四个完全相同的灯泡都正常发光,设一个灯泡的额定电压为U,额定电流为I,则有n1∶n2=2I∶I=2∶1,n1∶n2=U原∶U副=(U1-2U)∶U,所以U1=4U,故C正确.12.(2024·甘肃白银检测)(多选)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,并加在一志向变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1,n2,V为沟通电压表.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.以下推断正确的是(BC)A.电压表的示数等于5VB.电压表的示数等于52C.实现点火的条件是n2D.实现点火的条件是n2解析:电压表的示数即为沟通电压的有效值52V,B项正确;由U1U2=n1n2,得U2=n2n1U1,也有U2m=n13.(多选)如图(甲)所示,匝数n1∶n2=1∶2的志向变压器原线圈与水平放置的间距l=1m的光滑金属导轨相连,导轨电阻不计,处于竖直向下、磁感应强度为B=1T的匀强磁场中,副线圈接阻值R=2Ω的电阻,与导轨接触良好的电阻r=1Ω、质量m=0.02kg的导体棒在外力F的作用下运动,其速度随时间按图(乙)所示(正弦图线)规律变更,则(BD)A.电压表的示数为3VB.电路中的电流方向每秒钟变更10次C.电阻R实际消耗的功率为0.125WD.在0～0.05s的时间内外力F做功0.48J解析:金属棒切割磁感线产生的电动势e=Blv=32sin(10πt)V,其有效值E=3V,电路中电流方向每秒变更10次,故选项B正确;对原线圈回路有E=I1r+U1,对副线圈回路有U2=I2R,又U1U2=n1n2,I1I2=n0.05s内,电热Q=I12rΔt+I22RΔt=0.3J,由能量守恒得WF=14.如图所示,志向变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,沟通电源电压u=311sin(100πt)V,F为熔断电流为I0=1.0A的保险丝,负载R为一可变电阻.(1)当电阻R=100Ω时,保险丝能否被熔断?(2)要使保险丝不被熔断,电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?解析:(1)原线圈电压的有效值为U1=3112由U1U2U2=n2n1U1=当R=100Ω时,副线圈中电流I2=U2R=110100由U1I1=U2I2得原线圈中的电流为I1=U2U1I2=110220×由于I1<I0(熔断电流