高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3章 交变电流与远距离输电第3节 科学探究:变压器课后练习题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3章 交变电流与远距离输电第3节 科学探究:变压器课后练习题，共24页。试卷主要包含了3科学探究，2V，4W，6W等内容，欢迎下载使用。
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册3.3科学探究：变压器 跟踪训练（解析版）1．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的2倍，则（　　）A．R消耗的功率变为PB．电压表V的读数变为UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变2．如图所示，内阻不计的矩形线圈匝数为、面积为S，绕轴在水平方向的磁感应强度为的匀强磁场中以角速度做匀速转动。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，上下移动滑动触头时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻。下列判断正确的是（　　）A．从图示位置开始计时，当矩形线圈转过时，穿过它的磁通量为0B．矩形线圈产生的感应电动势的最大值为C．保持P位置不动，当增大时，电压表读数不变D．保持不变，当P向上移动时，电流表读数变小3．如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，R1为定值电阻，滑动变阻器R最大阻值与R1相等，滑片P置于R中间。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是（　　）A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2sinωtB．电压表V示数为C．变压器的输入功率与输出功率之比为1∶3D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均变小4．如图所示，甲图是副线圈接有灯泡和理想交流电流表的理想变压器，乙图是输出端电压的U2-t图像，已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表的示数为1A。则（　　）A．电压表V1的示数为220VB．电压表V2的示数为28.2VC．变压器原线圈电流的最大值为10AD．灯泡实际消耗的功率为20W5．如图、理想调压变压器输入端接正弦交流电源，L是灯泡，C是电容器，P是与线圈接触良好的滑片，S是开关，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　）
 A．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数将减小B．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，灯泡的亮度将增大C．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电压表V的示数不变D．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数始终为零 6．如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（　　）A．原、副线圈匝数之比为 B．原、副线圈匝数之比为C．此时a和b的电功率之比为 D．此时a和b的电功率之比为7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈两端所加电压如图乙所示，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）
 A．电流表示数不变 B．电压表示数为110VC．变压器的输入功率增大 D．灯泡上的交流电每秒钟方向改变50次8．如图所示，理想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，原线圈接u=311sin314t（V）的交流电源。起初开关S处于断开状态。下列说法中正确的是（　　）A．电压表示数为22VB．当开关S闭合后，电压表示数变大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9．在图示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想电表，交流电源的电动势，内阻为1 Ω。若滑动变阻器接入电路的阻值从8 Ω逐渐增大到32 Ω，则此过程中（　　）A．电流表的示数逐渐减小 B．原线圈两端的电压有效值逐渐增大C．电压表的示数不变 D．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小10．如图1是手机无线充电器的示意图，其原理如图2所示：当送电线圈接上的正弦交变电流后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生交变电流，该电流经过装置转化为直流电给手机充电（充电过程中手机阻值视为恒定），该装置实际上可等效为一个无磁漏的理想变压器：送电线圈的匝数为，受电线圈匝数为，且。两个线圈中所接的电阻、的阻值相同，当该装置给手机充电时，测得两端的电压为两端电压的二分之一，则（　　）
 A．端输入电压不变，若减小的阻值，受电线圈的输出电压将减小B．受电线圈两端的输出电压为C．流过送电线圈和受电线圈的电流之比为D．电阻和所消耗的功率之比为11．如图所示电路中，变压器为理想变压器，变压器原副线圈匝数比为5∶1，定值电阻，电动机的内阻。在变压器原线圈的两端a、b输入正弦交流电压，定值电阻R和电动机消耗的功率之比为1∶5，则（　　）
 A．电动机中的电流大小为5AB．电动机中的电流大小为C．电动机的输出功率大小约为52.4WD．电动机的输出功率大小约为34.6W12．如图所示，匝数为100的矩形线圈处于方向水平的匀强磁场中，线圈面积，内阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线圈通过金属滑环与原、副线圈匝数比为的理想变压器的原线圈相连。副线圈接入一只“”的灯泡，灯泡正常发光，则下列说法中正确的是（　　）A．发电机的输出电压 B．发电机的输出电流C．匀强磁场的磁感应强度大小 D．匀强磁场的磁感应强度大小13．如图所示，理想变压器有一个原线圈和两个副线圈，原线圈的匝数为，两个副线圈的匝数均为。三个灯泡、、分别按图示方式接入电路。其中、完全相同，与它们的额定电压相等，额定功率不相等。当原线圈端输入电压为灯泡额定电压的 7 倍时，三个灯泡均正常发光。则（　　）A．B．C．灯泡和的额定功率之比为 1 ： 3D．灯泡和的额定功率之比为 1 ： 614．有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，电源输出电压U恒定不变，如图所示。若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，4个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏。则下列可能的是（　　）A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1B．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为3∶1C．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变亮D．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗15．如图所示，理想变压器原线圈的输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，电压表V1和V2是理想交流电压表，它们的小数分别用和表示，电流表A1和A2是理想交流电流表，它们的示数分别用和表示。下列说法正确的是（　　）A．和都是表示电压的有效值B．和都是表示电流的最大值C．在滑片P向下滑动的过程中，不变、变大D．在滑片P向上滑动的过程中，变小、变小  16．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。一台小型发电机的线圈共220匝，线圈面积，线圈转动的频率为，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度（T）。为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“，”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示。求：（1）变压器原、副线圈的匝数比；（2）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。17．如图，匝数N=50匝的矩形线圈abcd，面积S=0.1m2， 内阻不计，绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω= 100rad/s匀速转动，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，矩形线圈通过滑环E、F与理想变压器相连，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4，副线圈所接电阻R= 200Ω，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，求∶（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（2）电阻R上消耗的功率。18．如图甲所示为手摇发电机的实物模型，其工作原理可简化为如图乙所示：匀强磁场的磁感应强度大小为，矩形线圈的总电阻为0.1Ω、匝数为50匝、面积为0.1m2，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格均为“220V，110W”的灯泡L1、L2和阻值为20Ω的定值电阻R，如图丙所示。现在匀速摇动发电机，使两灯泡均正常发光。已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为1：10，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。求：（1）理想交流电压表的读数；（2）手摇发电机匀速转动的角速度。19．如图所示，阻值均为R的定值电阻，分别连接在理想变压器原、副线圈两端，原线圈接交流电源，交流电源输出电压的有效值恒定。已知原、副线圈的匝数之比；闭合开关S后，电阻的功率为P。其他电阻不计，求：（1）电阻两端的电压；（2）该交流电源的输出功率。 20．南海上某哨塔想采用浮桶式波浪发电补充生活用电，其原理简化如图甲。能产生如图乙辐向磁场的磁体通过支柱固定在暗礁上，线圈内置于浮桶中。浮桶随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中。该线圈与阻值的指示灯相连．如图乙所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成。匝数匝的线圈所在处辐向磁场的磁感应强度，线圈直径，内阻不计。假设浮桶振动的速度可表示为,取，求：（1）图甲中，当时，流过指示灯泡的电流大小；（2）灯丝在1分钟内产生的焦耳热；（3）若输出端通过理想变压器给哨塔供电，如图丙所示，若闭合，断开时，原线圈中电流表示数为，已知图中灯泡标称为“”恰能正常发光，电动机线圈电阻，则此时图中电动机的机械功率为多少。                              参考答案1．C【详解】B．根据可知，发电机线圈的转速变为原来的2倍，理想变压器的原线圈的电压为原来的2倍，根据可知，理想变压器的副线圈的电压为原来的2倍，电压表V的读数变为2U，故B错误；A．根据可知，R消耗的功率变为4P，故A错误；C．根据闭合电路欧姆定律可知通过理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍，根据可知，理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍，电流表A的读数变为2I，故C正确；D．由可知通过R的交变电流频率变为原来的2倍，故D错误；故选C。2．C【详解】A．线圈转过时处于中性面位置，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，A错误；B．矩形线圈产生的感应电动势的最大值为B错误；C．交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，当位置不动，增大时，电压表读数不变，仍然等于发电机电动势的有效值，C正确；D．保持不变，当位置向上移动时，变压器原线圈匝数减小，而不变，由变压比公式可知输出电压变大，由可知电流变大，理想变压器两端功率相等可知输入电流也变大，即电流表读数变大，D错误。故选C。3．B【详解】A．从垂直于中性面时开始时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为故A错误；B．交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，交流电压的最大值等于由于变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，所以次级电压最大值为根据电流的热效应可得解得通过二极管后电压的有效值为电压表测量的是滑动变阻器两端电压的有效值故B正确；C．变压器的输入与输出功率之比为1：1，故C错误；D．当P位置向下移动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压不变，电路中总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中电流减小，由变压器原理可知电流表示数减小。由于副线圈中电流减小，所以R1两端电压减小，滑动变阻器两端的电压由于E不变，减小，故电压表示数增大，故D错误。故选B。4．D【详解】AB．由图乙可知，正弦交流电的最大值为，有效值为变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，则原线圈两端电压为故A、B不符合题意；C．电流表的示数为1A，则副线圈电流的最大值为，原、副线圈的匝数比为10∶1，则变压器原线圈电流的最大值为故C不符合题意；D．灯泡实际消耗的功率为P=U2I2=20V×1A=20W故D符合题意。故选D。5．A【详解】B．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，根据 ，n2减小，U2减小，灯泡的亮度减小，选项B错误；A．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，U2减小，副线圈功率减小，原线圈功率减小，而原线圈电压不变，故电流表A的示数将减小，选项A正确；C．接b，从M点至N点缓慢滑动P，根据 ，n2减小，U2减小，电压表V的示数减小，选项C错误；D．接b，从M点至N点缓慢滑动P，U2减小，电容器两极板带电量会发生变化，副线圈电流不为零，则原线圈中电流表A的示数不始终为零，选项D错误。故选A。6．BC【详解】AB．灯泡正常发光，则其电压均为额定电压UL，则说明原线圈输入电压为9UL，输出电压为UL；则根据公式可得可知原副线圈匝数之比为9：1，选项A错误B正确；CD．根据公式可得由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式可得a和b上的电功率之比为1：9，选项C正确，D错误。故选BC。7．AC【详解】AB．原线圈电压有效值为220V，根据匝数比可得次级电压有效值为110V；当闭合开关后，副线圈两端电压不变，故电压表示数为次级电压有效值，为110V，电流表示数不变，A正确，B错误；CD．两个灯泡正常工作，故功率增大，则变压器的输入功率增大；经过灯泡的电流频率为50Hz，每秒钟方向改变100次，C正确D错误；故选AC。8．CD【详解】A．由题意可知，原线圈两点电压U1==220V由变压器电压与匝数关系可得副线圈两端电压为U2=22V副线圈中R0、R1串联，电压表测的是R1两端电压，示数小于22V，A错误；B．当开关S闭合后，副线圈电阻变小，电流变大，R0两端电压变大，由于U2不变，故电压表示数变小，B错误；C．变大，由可知，变大，即电流表示数变大，C正确；D．当开关S闭合后，变压器的输出功率为可知P增大，D正确。故选CD。9．ABD【详解】ABC．滑动变阻器接入电路的阻值从8 Ω逐渐增大到32 Ω，总电阻增大，副线圈的电流强度 减小，根据变压器匝数比和电流的关系，则原线圈的电流 减小，交流电源电压不变，则原线圈两端的电压有效值增大，根据变压器匝数比和电压的关系，则副线圈的输出电压增大，即电压表的示数增大，C错误AB正确；D．副线圈消耗的功率最大，即电源输出功率最大，即解得即当滑动变阻器为16欧姆时，滑动变阻器消耗的功率最大，电源输出功率最大，所以滑动变阻器接入电路的阻值从8 Ω逐渐增大到32 Ω，消耗的功率先增大后减小，D正确。故选ABD。10．BD【详解】A．端输入电压不变，若减小的阻值，其两端电压减小，变压器原线圈两端电压增大，由可知，受电线圈的输出电压将增大，A错误；B．设两端电压为U2，则R1两端电压为，可得解得B正确；C．由可知，流过送电线圈和受电线圈的电流之比为，C错误；D．由可知，电阻和所消耗的功率之比为，D正确。故选BD。11．BD【详解】AB．原线圈电压有效值为200V，由变压比可知，变压器副线圈两端的电压为40V，设定值电阻R两端的电压为，由题意知定值电阻R和电动机消耗的功率之比为1∶5，则电动机两端的电压为，则则则电动机中的电流A项错误，B项正确；CD．电动机的输出功率C项错误，D项正确。故选BD。12．BD【详解】A．由于灯泡正常发光，根据可得发电机的输出电压的有效值最大值为因此发电机的输出电压A错误；B．流过灯泡的电流根据因此发电机的输出电流有效值最大值为因此发电机的输出电流B正确；C．根据可得匀强磁场的磁感应强度C错误，D正确。故选BD。13．BC【详解】AB．设灯泡的额定电压均为U，则由题意可知原线圈两端电压为，副线圈两端电压为U，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系可得故A错误，B正确；CD．设原线圈中电流为1,则原线圈的输入功率为的额定功率为根据理想变压器原、副线圈功率相等可知L2和L3的额定功率均为所以L1和L2的额定功率之比为，故C正确，D错误。故选BC。14．BC【详解】AB．4个灯泡发光亮度相同，设灯泡中电流为I，则原线圈中电流为I，副线圈中电流为3I，变压器原、副线圈匝数比等于原、副线圈中电流的反比，为3∶1，该变压器是降压变压器，故A不符合题意，B符合题意；CD．将开关S接在位置2时，原线圈两端电压升高，副线圈两端电压升高，灯泡亮度变亮，故C符合题意，D不符合题意。故选BC。15．AC【详解】AB．接在交流电中电表显示的都是有效值，故A正确，B错误；C．滑片P向下滑动的过程中，总电阻减小，副线圈电压只与输入电压和匝数有关，所以不变，变大，由原副线圈的电流与匝数的关系可知变大，故C正确；D．滑片P向上滑动的过程中，总电阻减大，副线圈电压只与输入电压和匝数有关，所以不变，变小，由原副线圈的电流与匝数的关系可知变小，故D错误。故选AC。16．（1）；（2）10A【详解】（1）线圈产生的感应电动势最大值变压器初级电压有效值变压器的匝数比（2）由得副线圈的总电流为由得17．（1）；（2）【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值 解得Em = 50V 瞬时值表达式 （2）变压器初级电压有效值根据 即由 解得18．（1）；（2）【详解】（1）由于灯泡均正常发光，则副线圈的电流副线圈的电压由电压与匝数的关系解得电压表示数为（2）原线圈的电流为交流发电机的电动势的有效值为交流电电动势的峰值为交流电电动势的峰值与角速度的关系解得手摇发电机匀速转动的角速度19．（1） ；（2）【详解】（1）由题知，线圈两端电压满足由可知，电阻两端电压因此，电阻两端电压（2）由题知，电阻两端电压根据电阻的功率同理，电阻的功率因此，该交流电源的输出功率20．(1) ； (2)960J；(3)144W【详解】(1)根据可得t=0.5s时浮桶振动的速度则切割磁感线产生电动势为由欧姆定律得(2)经过平衡位置时浮桶的速度最大为此时感应电动势为则最大电流为由于速度随时间变化规律为正弦函数，故产生正弦式交变电流，故电流有效值为由焦耳定律得灯丝在1分钟内产生的焦耳热为(3)灯泡标称为“220V，88W”恰能正常发光，根据P=UI得则变压器的匝数比为电流值比为则