高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流4 变压器综合训练题
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4 变压器一、单项选择题1.(2011年汕尾调研)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器,经降低电压后再输送至各用户.设变压器都是理想的,那么在用电高峰期,随用电器电功率的增加将导致( D ) A.升压变压器副线圈中的电流变小B.升压变压器副线圈两端的电压变小C.高压输电线路的电压损失变小D.降压变压器副线圈两端的电压变小2.在某交流电路中,有一正在工作的变压器,原、副线圈匝数分别为n1=600,n2=120,电源电压U1=220 V,原线圈中串联一个0.2 A的保险丝,为保证保险丝不被烧毁,则( A )A.负载功率不能超过44 WB.负载功率不能超过88 WC.副线圈电流有效值不能超过0.1 AD.副线圈电流有效值不能超过0.2 A3.(2011年潮汕四校联考)如图5-4-10所示M为理想变压器,电源电压不变.当变阻器的滑动头P向上移动时,读数发生变化的电表是( A )图5-4-10A.A1 B.V1 C.V2 D.四个表都发生变化解析:滑片P向上移,负载电阻减小,而输入电压U1不变,则输出电压U2也不变,而负载变化,故输出电流I2发生变化,输入电流I1随之改变.4.如图5-4-11所示为理想变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V 5 W”,L4标有“5 V 10 W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2为 ( A )图5-4-11A.2∶1 B.1∶1 C.3∶2 D.1∶2解析:由所有灯均正常发光可以得出,输出电压为U2=10 V,输出电流为I2=2 A,输入电流为I1=1 A,则n1∶n2=2∶1.二、双项选择题5.用理想变压器给负载供电时,在输入电压不变的情况下( BC )A.只减少副线圈的匝数,可增加变压器的输入功率B.只增加副线圈的匝数,可增加变压器的输入功率C.只减少负载的电阻值,可增加变压器的输入功率D.只增大负载的电阻值,可增加变压器的输入功率解析:减少副线圈的匝数,其余保持不变,减小了输出电压,则输出电流减小,输出功率变小,输入功率变小.增大副线圈的匝数,正好相反.输入电压不变,匝数不变,则输出电压不变,减小负载的电阻值,则输出电流增大,输出功率增大.增大负载的电阻值,正好相反.6.(2010年汕头检测)如图甲,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示,副线圈仅接入一个10 Ω的电阻,则( AC ) 图5-4-12A.变压器的输入电压最大值是220 eq \r(2) VB.正弦交变电流的周期是1×10-2 sC.变压器的输入功率是1×103 WD.电压表的示数是100 eq \r(2) V解析:由图象知,输入电压最大值为220 eq \r(2) V,周期为0.02 s,输入功率由P输入=P输出=eq \f(U\o\al(2,输出),R)=eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)U输入))2,R)=1×103 W,电压表测输出电压为100 V.7.一理想变压器原线圈接交流电源,副线圈接电阻,则下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍( CD )A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍C.负载电阻变为原来的eq \f(1,2)倍D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍解析:副线圈的匝数变为原来的两倍,使得输出电压变为原来的两倍,电阻增大为原来的2倍,使得负载电流不变,使输出功率变为原来的2倍,输入功率也就变为原来的2倍;电阻减小为原来的eq \f(1,2)倍,使输出电流增大为原来的2倍,输出功率变为原来的2倍,输入功率也就变为原来的2倍.8.如图5-4-13,理想变压器的原、副线圈分别接着完全相同的灯泡L1、L2,原、副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,交流电源电压为U,则( AC )图5-4-13A.灯L1两端的电压为eq \f(U,5) B.灯L1两端的电压为eq \f(3U,5)C.灯L2两端的电压为eq \f(2U,5) D.灯L2两端的电压为eq \f(U,2)解析:设原线圈电压为U1,则副线圈电压为eq \f(U1,2),因副线圈电流是原线圈的2倍,所以L2电压是L1电压的2倍,即灯L1两端电压为eq \f(U1,4).由U=eq \f(U1,4)+U1得U1=eq \f(4U,5).所以灯L2电压U2=eq \f(U,2)=eq \f(2U,5),灯L1电压为eq \f(U1,4)=eq \f(U,5).9.如图5-4-14所示电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2 分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是( BC )图5-4-14A.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则R上消耗的功率减小B.保持P的位置及U1不变,S由a切换到b,则I2 减小C.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则I1 增大D.保持U1不变,S接在b端,将P向上滑动,则I1 减小解析:U1不变,S由b切换到a,副线圈电压增大;电阻不变,输出电流增大,输出功率增大,由I1=eq \f(n2I2,n1)知,输入电流也增大.由a切换到b,正好相反.将P向上滑动,电阻减小,输出电流增大,匝数比不变,输入电流也增大.三、非选择题10.如图5-4-15所示,理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1,交流电源电压U1=220 V,F为熔断电流I0=1.0 A的保险丝,负载为一可变电阻.(1)当电阻R=100 Ω时,保险丝能否被熔断?(2)要使保险丝不被熔断,电阻R的阻值最小值为多少?变压器输出的电功率不能超过多少?图5-4-15解:(1)eq \f(U1,U2)=eq \f(2,1),则得U2=eq \f(1,2)U1=110 V,I2=eq \f(U2,R)=1.1 A,I1=eq \f(n2I2,n1)=0.55 A,所以保险丝不会熔断.(2)当保险丝不被熔断,输入电流的最大值为I0=1.0 A,所对应的电阻就是最小电阻,输出的功率是最大功率.则有I2=eq \f(n1I0,n2)=2.0 A,Rmin=eq \f(U2,I2)=55 Ω,P2=P1= U1I0=220 W.11.如图5-4-16所示,理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760 匝、n2=288 匝、n3=8000匝,电源电压为U1=220 V.n2上连接的灯泡的实际功率为36 W,测得初级线圈的电流为I1=0.3 A,求通过n3的负载R的电流I3.图5-4-16解:eq \f(U1,U2)=eq \f(n1,n2)、eq \f(U1,U3)=eq \f(n1,n3)得U2=eq \f(n2,n1)U1=36 V,U3=eq \f(n3,n1)U1=1000 V;由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1 A可得I3=0.03 A.12.一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,两个副线圈的匝数分别是n2=60匝、n3=600匝,若通过两个副线圈中的电流强度分别是I2=1 A、I3=4 A,求原线圈中的电流强度.解:电流强度与匝数成反比,仅适用于理想变压器只有一个副线圈的情况,本题有两个副线圈,应根据理想变压器无能量损失来分析,由于理想变压器无能量损失,所以有P1=P2+P3(P1为原线圈输入功率,P2、P3分别为两只副线圈的输出功率)根据电功率公式有I1U1=I2U2+I3U3①又因为eq \f(U1,U2)=eq \f(n1,n2),U2=eq \f(n2,n1)U1②eq \f(U1,U3)=eq \f(n1,n3),U3=eq \f(n3,n1)U1 ③把②③代入①整理得I1n1=I2n2+I3n3所以I1=eq \f(n2I2+n3I3,n1)=eq \f(1×60+4×600,1 100) A=2.24 A.13.某理想变压器的原、副线圈按如图5-4-17所示电路连接,图中电表均为理想交流电表,且R1=R2,开关S原来闭合.现将S断开,则电压表的示数U、电流表的示数I、电阻R1上的功率P1、变压器原线圈的输入功率P的变化情况分别是( A )图5-4-17A.U增大 B.I增大 C.P1减小 D.P增大14.如图5-4-18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,副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光,则( B )图5-4-18A.电流表的示数为eq \f(3 \r(2),220) AB.电流表的示数为eq \f(3,220) AC.电源输出功率为1 200 WD.原线圈端电压为11 V解析:变压器输入功率等于输出功率60 W,输入电压等于4400 V,则输入电流即电流表的示数为eq \f(3,220) A;电源情况不明,其输出功率不能确定.
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