高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器同步测试题

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A．eq \f(T,2)时刻两电流表示数均达最大
B．eq \f(T,4)时刻两电流表示数均为0
C．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1
D．对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大
2．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，电流表、电压表均为理想电表，R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小).原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法不正确的是( )
A．电压u的频率为50Hz
B．电压表的示数为22V
C．照射R的光变强时，灯泡变暗
D．照射R的光变强时，电流表的示数变大
3．近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示．环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器．原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12V 22W”的照明电灯，示意图如图乙所示，图中电压表与电流表均为理想交流电表．原线圈接交流电源，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值Um＝220eq \r(2)V，最大值始终保持不变，照明电灯恰好正常发光．则( )
A．原线圈两端电压的有效值和t＝2.5×10－3s的电压瞬时值相等
B．若电压表为非理想电表，电压表的读数会变小
C．照明电灯正常发光时，电流表的读数为0.05A
D．在t＝5×10－3s时刻，电压表的示数为零
4．(多选)如图(a)所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝1∶5，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，定值电阻R3的阻值为10Ω，图中电表均为理想电表．原线圈输入如图(b)所示的交变电流，其有效值不随负载变化．当滑动变阻器接入电路的阻值由50Ω减小到0的过程中( )
A．电流表的示数为5A
B．通过R2的电流减小
C．电压表的示数减小
D．R2和R3的总电功率先增大后减小
5．(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈a、b两端输入如图乙所示正弦交流电压，副线圈c、d连接的电阻R＝10Ω，下列说法正确的是( )
A．理想电压表示数为28.3V
B．理想电流表示数为0.4A
C．电阻R的电功率为40W
D．原线圈输入的交变电压的瞬时值表达式为u＝100eq \r(2)sin5t(V)
6．(多选)如图(a)所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，Rt为热敏电阻，其电阻随温度升高而减小，R0为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．当原线圈接如图(b)所示的正弦交流电时，下列说法正确的是( )
A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝
15eq \r(2)sin100πt(V)
B．Rt处温度升高时，电流表的示数增大
C．Rt处温度升高时，两只电压表的示数均保持不变
D．Rt处温度降低时，变压器原线圈的输入功率增大
7.在如图甲所示电路中，变压器原线圈输入如图乙所示的正弦式交变电压；副线圈所接两只灯泡L1、L2的额定电压均为36V，其中L1额定功率为12W，L2额定功率为6W．开关S闭合时，两灯泡均恰好正常发光．求：
(1)该变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2.
(2)开关S闭合前、后通过原线圈的电流之比．
8．图甲为一起重机的电路示意图，理想变压器的原线圈中接入图乙所示的正弦交流电，照明灯的规格为“20V，10W”，电动机的内阻为r＝0.5Ω，装置工作时，质量为m＝50kg的重物体恰好匀速上升，照明灯正常工作，电表均为理想电表，电流表的示数为10.5A.
(1)求接入原线圈的交流电电压的有效值，原副线圈的匝数之比；
(2)求通过电动机的电流，电动机的发热功率和输出功率；
(3)若电动机的输出功率全部用来提升物体，求重物匀速上升的速率．
专项6 结合图像计算变压器问题
1．答案：C
解析：电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，A、B错误；根据题意得I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ×100R＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ×R，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，解得eq \f(n1,n2)＝eq \f(10,1)，C正确；当磁感应强度最大时，感应电流等于零，线圈受到的安培力等于零，D错误．故选C.
2．答案：C
解析：原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压T＝0.02s，所以频率为f＝eq \f(1,T)＝50Hz，故A正确，不符合题意；由原线圈电压最大值Um＝220eq \r(2)V，则有效值为U1＝eq \f(Um,\r(2))V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得电压表的示数为U2＝22V，故B正确，不符合题意；R阻值随光照变强而减小，根据I＝eq \f(U,R)知副线圈电流增大，灯泡变亮，根据功率相等，所以原线圈输入功率增大，原线圈电流增大，所以A的示数变大，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意．
3．答案：A
解析：原线圈两端电压的有效值为U＝eq \f(Um,\r(2))＝220V，由图丙可知电压周期T＝2×10－2s，则电压瞬时值表达式为u＝Umcseq \f(2π,T)t＝220eq \r(2)cs (100πt) V，当t＝2.5×10－3s的电压瞬时值为u＝220eq \r(2)cs (100π×2.5×10－3)V＝220V，故A正确；电压表测的是输出电压，不会随外电阻的变化而变化，故B错误；照明电灯正常发光时，电流为I2＝eq \f(P,U2)＝eq \f(11,6)A，线圈匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U,U2)＝eq \f(220,12)＝eq \f(55,3)，电流表的读数为I＝I2eq \f(n2,n1)＝0.1A，故C错误；电压表的示数为有效值，即为12V，故D错误．故选A.
4．答案：AC
解析：由题图可知，电流表示数为原线圈的电流I1＝eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(8,\r(2))))\s\up12(2)×\f(1,2)＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(6,\r(2))))\s\up12(2)×\f(1,2))A＝5A，故A正确；当滑动变阻器R2的接入电路的阻值逐渐减小时，副线圈的负载电阻的总阻值减小，原线圈的输入电流I1保持不变，根据变压器的电流规律eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)，副线圈中的电流I2保持不变，副线圈两端电压逐渐减小，电压表示数逐渐减小，故C正确；通过定值电阻R1的电流逐渐减小，则通过滑动变阻器R2的电流逐渐增大，故B错误；R2和R3的总功率P＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(23)) (R2＋R3)，I23增大，R2＋R3减小，所以总功率P的变化情况无法判断，故D错误．
5．答案：BC
解析：根据图乙可知原线圈输入电压的最大值为100eq \r(2)V，根据最大值与有效值的关系可知，原线圈的有效值为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝100V，根据变压器原副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈输出电压eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)⇒U2＝20V，理想电压表示数为20V，A错误；根据欧姆定律可知副线圈电流I2＝eq \f(U2,R)＝2A，根据变压器原副线圈功率相等可知U1I1＝U2I2⇒I1＝0.4A，理想电流表示数为0.4A，B正确；根据副线圈的电压和电流，可知电阻R的电功率为P＝U2I2＝40W，C正确；根据图乙可知，原线圈输入的交变电压的周期为T＝0.2s⇒ω＝eq \f(2π,T)＝10πrad/s，所以原线圈输入的电压瞬时值表达式为u＝100eq \r(2)sin10πt(V)，D错误．
6．答案：ABC
解析：根据题意，由图(b)可知，原线圈所接交流电电压的最大值为30eq \r(2)V，周期为2×10－2s，则ω＝eq \f(2π,T)＝100πrad/s，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，则副线圈中电压的最大值为Um＝15eq \r(2)V，周期和频率与原线圈相同，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝15eq \r(2)sin100πt(V)，故A正确；RT处温度升高时，RT的阻值变小，原副线圈的匝数比不变，原线圈输入电压不变，则两只电压表的示数均保持不变，电流表的示数变大，故B、C正确；RT处温度降低时，RT的阻值变大，电流表示数变小，原线圈电流变小，原线圈电压不变，则变压器原线圈的输入功率减小，故D错误．
7．答案：(1)eq \f(55,9) (2)eq \f(2,3)
解析：(1)由公式eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)，且由题图乙可知U1＝220V，可得eq \f(n1,n2)＝eq \f(220V,36V)＝eq \f(55,9).
(2)开关S断开时I2＝eq \f(P,U)＝eq \f(1,3)A，由公式eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)
得I1＝eq \f(3,55)A，开关S闭合时I′2＝eq \f(P′,U)＝eq \f(1,2)A，由公式eq \f(n1,n2)＝eq \f(I′2,I′1)，得I′1＝eq \f(9,110)A，所以eq \f(I1,I′1)＝eq \f(2,3).
8．答案：(1)50V 5∶2 (2)10A 50W 150W
(3)0.3m/s
解析：(1)原线圈电压有效值为U1＝eq \f(um,\r(2))＝50V
照明灯正常工作，则副线圈电压为U2＝20V
原副线圈的匝数之比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(5,2)
(2)通过灯的电流为IL＝eq \f(PL,U2)＝0.5A
通过电动机的电流为IM＝I2－IL＝10A
电动机的发热功率为P热＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(M)) r＝50W
电动机的输出功率为P输出＝U2IM－P热＝150W
(3)电动机的输出功率等于重物克服重力做功的功率，则有P输出＝mgv
解得v＝0.3m/s.