第三章 本章达标检测6

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专题强化练9　交变电流与理想变压器的综合问题一、选择题1.[2021新高考八省(市)1月联考,广东卷,]科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T,手摇发电机线圈的面积为0.25 m2,共50匝,不计内阻。变压器为理想变压器,其原副线圈匝数比为1∶100。下列说法正确的是              (　　)A.线圈转速等于2 r/s时,点火器可以产生电火花B.线圈转速等于4 r/s时,点火器可以产生电火花C.电压表的示数为5 V时,点火器可以产生电火花D.电压表的示数为25 V时,点火器可以产生电火花2.(2021广东深圳实验学校高中部高二下阶段考试,)如图甲所示的变压器电路中,电压表为理想电表,变压器原、副线圈的匝数比为3∶1,a、b端输入稳定的交流电压如图乙所示,L1、L2两个灯泡均正常发光,电压表的示数为55 V,则L1、L2两个灯泡的额定功率P1、P2之比为              (　　)A.1∶3　　　B.2∶3　　　C.1∶1　　　D.4∶33.(2020山东济南历城二中高三期末,)如图所示,理想变压器的原线圈连接电压为U的正弦交流电源,电源输出电压的有效值恒定。R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值随照射光强度的增大而减小。现增大照射光强度,则              (　　)A.通过原线圈的电流减小B.变压器的输出功率增大C.R1两端的电压减小D.R2消耗的功率增大4.(2021山东招远第一中学高二下月考,)如图甲所示电路,理想变压器原线圈输入电压如图乙所示,原、副线圈匝数比为10∶1,副线圈电路中R0为定值电阻,R为滑动变阻器,所有电表均为理想电表。下列说法正确的是              (　　)A.副线圈两端交变电压的频率为5 HzB.两电流表测量的是电流的瞬时值,电压表测量的是电压的有效值C.当滑动变阻器的滑片向上移动时,两电流表的示数均变小D.当电流表A2的示数为2 A时,变压器原线圈输入功率为220 W5.(2021江苏苏州高二月考,)如图所示,一个匝数为N=100匝的线圈以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器给阻值R=20 Ω的电阻供电。已知电压表的示数为20 V,从图示位置开始计时,下列说法正确的是              (　　)A.t=0时刻流过线圈的电流最大B.原线圈中电流的有效值为10 AC.穿过线圈平面的最大磁通量为 WbD.电阻R上的电流方向每秒变化50次6.(2020河北衡水武邑中学高三上月考,)如图所示,一理想变压器接入一正弦交流电源,原线圈与一可变电阻串联,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节。在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑片,V是理想交流电压表。现进行如下操作,并保持变压器原线圈输入电流不变,则              (　　)A.保持Q的位置不变,将P向上滑动时,电压表读数变小B.保持Q的位置不变,将P向上滑动时,副线圈两端的电压变小C.保持P的位置不变,将Q向上滑动时,电压表读数变大D.保持P的位置不变,将Q向上滑动时,变压器的输出功率变小7.()如图甲为风力发电的简易模型,发电机与一理想变压器的原线圈相连,变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1 000匝,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比,某一风速时,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示,则              (　　)A.变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=100 sin 100πt VB.电压表V1的示数是100 VC.断开开关K,电压表V2的示数是0D.风速加倍时,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=200 sin 100πt V8.(2021河北衡水第十四中学高二期末,)(多选)如图所示,矩形金属线圈abcd与理想变压器的原线圈组成闭合电路,灯泡L1、L2完全相同,当变压器原线圈中的抽头P置于最上端时,原、副线圈的匝数比为n∶1。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,且磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动的角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计。则下列说法正确的是              (　　)A.若减小矩形线圈abcd的转速,灯泡L1会变暗B.在图示位置时,矩形线圈中瞬时感应电动势最小C.当抽头P置于最上端时,在线圈abcd转动的过程中,电压表示数为D.若仅将线圈abcd的转轴平移至ad边处,且转速不变,则电压表示数也不变9.(2020浙江新高考高三上预测,)有一台理想变压器及所接负载如图所示,在原线圈c、d两端加上交变电压。已知b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,电容器的耐压值足够大。则下列说法错误的是              (　　)A.开关S1始终接a,当滑片P向下滑动时,电压表V1和V2示数均不变B.开关S1始终接a,当滑片P向下滑动时,电流表A1和A2示数均变小C.保持滑片P的位置不变,将开关S1由a改接b,电压表V1和V2示数均变大D.保持滑片P的位置不变,将开关S1由a改接b,电容器所带电荷量的最大值将增大二、非选择题10.()理想变压器原线圈与滑动变阻器串联后接在电压有效值不变的正弦交流电源上,变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶4,副线圈接“200 V　100 W”的用电器RL(设其电阻保持不变),当滑动变阻器接入电路的电阻R=5 Ω时,用电器RL正常工作。则:(1)正弦交流电源的电压U为多大?(2)a、b之间的等效电阻R'为多大?(3)通过推算说明欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率,滑动变阻器的滑片只能从R=5 Ω的位置向哪个方向调?    答案全解全析专题强化练9　交变电流与理想变压器的综合问题1.B　由=,Um1=Em,Em=NBSω,ω=2πn,联立并代入数据得线圈转速n>3.18 r/s,故选项A错误,选项B正确;要使点火器可以产生电火花,则变压器副线圈两端最大电压Um2>5 000 V,由理想变压器规律=,且有U2=得U1>25 V,故选项C、D错误。2.A　由于电压表的示数为55 V,即灯泡L2两端的电压为55 V,根据=可知原线圈的输入电压为165 V,因此灯泡L1两端的电压=220 V-165 V=55 V,两个灯泡的电流之比为==,因此两个灯泡的额定功率之比==,故选项A正确。3.B　交流电源的输出电压一定,光照增强,光敏电阻R3的阻值减小,将变压器和负载等效为一电阻,可知电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律知,原线圈中的电流增大;根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数的关系可知,通过副线圈的电流也增大,选项A错误。副线圈的总电阻减小,相当于多并联了用电器,消耗的功率变大,则副线圈的输出功率变大,选项B正确。副线圈中的电流增大,根据U=IR可知R1两端电压增大,故C错误。由于原线圈电流增大,则电阻R两端电压增大;由于电源输出电压不变,则原线圈输入电压减小,副线圈输出电压减小;又由于R1两端电压增大,则R2两端电压减小,功率减小,选项D错误。4.C　根据题图乙知交变电流的周期为0.02 s,所以交变电压的频率为f==50 Hz,变压器不改变交变电流的频率,故副线圈两端交变电压的频率为50 Hz,故A错误;两电流表测量的是电流的有效值,电压表测量的是电压的有效值,故B错误;滑动变阻器的滑片向上滑动,接入电路的电阻增大,而副线圈两端电压不变,两个电流表的示数都减小,故C正确;当电流表A2的示数为2 A时,原线圈中的电流I1=I2=0.2 A,原线圈两端电压有效值U1= V=220 V,变压器原线圈输入功率为P1=U1I1=220×0.2 W=44 W,故D错误。5.C　t=0时刻线圈平面与磁场垂直,穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,流过线圈的电流等于零,A错误;副线圈中电流的有效值为I2==1 A,原线圈中电流的有效值为I1=I2,解得I1=0.1 A,B错误;根据=,解得U1=200 V,Em=U1=200 V,ω=2πn=100π rad/s,Em=NΦmω,解得Φm= Wb,C正确;交变电流的周期为T==0.02 s,交变电流的频率为f==50 Hz,电阻R上的电流方向每秒变化100次,D错误。6.D　保持Q的位置不变,将P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大;由于变压器原线圈的输入电流不变,匝数比不变,则副线圈中的电流不变,根据U=IR可知电压表示数增大,R0两端电压不变,则副线圈两端的电压变大,选项A、B错误。保持P的位置不变,将Q向上滑动时,由于原线圈电流不变,副线圈匝数增加,根据=可知I2减小;根据U=IR可知电压表示数减小,根据P=I2R可知变压器输出功率变小,选项C错误,D正确。7.D　通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为Um=100 V,周期T=0.04 s,永磁体转动的角速度ω==50π rad/s,则电压的瞬时值表达式为u=100 sin 50πt V,选项A错误;电压表V1测量的是变压器原线圈两端电压的有效值U1==50 V,选项B错误;电压表V2测量的是理想变压器副线圈的输出电压,与有无负载无关,根据=,得电压表V2的示数U2=100 V,选项C错误;风速加倍时,角速度ω加倍,根据u=nBSω sin ωt,可知产生的感应电动势加倍,变压器原线圈两端电压加倍,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=200 sin 100πt V,选项D正确。8.ABC　感应电动势的峰值Em=NBSω,若减小矩形线圈abcd的转速,交变电流的频率变小,原线圈输入电压变小,副线圈输出电压变小,电容器C的容抗变大,与电容器C串联的灯泡L1变暗,故A正确;图示位置为中性面位置,此时感应电动势最小,故B正确;在线圈abcd转动的过程中,线圈中产生的感应电动势的最大值Em=NBSω,由·=·T得理想变压器原线圈电压的有效值为U1=,电压表示数为U2=U1==,故C正确;若仅将线圈abcd的转轴平移至ad边处,且转速不变,变压器原线圈输入电压变大,副线圈输出电压也变大,电压表示数变大,故D错误。9.A　开关S1始终接a,副线圈两端电压不变,当滑片P向下滑动时,变阻器接入电路的电阻变大,副线圈所在电路的总电阻变大,电流变小,所以电流表的示数均变小,选项B正确;副线圈两端电压不变,所以电压表V1的示数不变,电压表V2测量的是滑动变阻器两端的电压,因为总电流变小,故定值电阻R1的分压变小,所以滑动变阻器的分压变大,故V2示数变大,选项A错误;保持滑片P的位置不变,将开关S1由a改接b,副线圈两端电压变大,滑动变阻器的分压变大,所以电容器两端电压变大,电荷量增多,选项C、D正确。10.答案　(1)60 V　(2)25 Ω　(3)见解析解析　(1)设理想变压器原线圈两端的电压为U1,原线圈中的电流为I1,则有=,I1=正弦交流电源电压的有效值为U=U1+I1R联立各式代入数据解得U=60 V(2)a、b间的输入电压为U1=UL=×200 V=50 V电流I1=4I2=4×=4×0.5 A=2 A由欧姆定律可得R'== Ω=25 Ω(3)用电器正常工作时,有U2=200 V,对应原线圈两端的电压为U1=50 V而电源电压U=60 V则UR=U-U1=10 V欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率,则U2<200 Va、b之间的电压U1<50 V则滑动变阻器分压UR>10 V故应使滑动变阻器接入电路的电阻R>5 Ω,所以滑片应向上调。