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【学练考】2015-2016学年高二人教版物理选修3-2练习册:5.4 变压器


4 变压器 知识点一 变压器的原理及电压与匝数的关系 1.对理想变压器作出的判断正确的是( ) A.高压线圈匝数多、电流大、导线粗 B.低压线圈匝数少、电流小、导线细 C.高压线圈匝数多、电流大、导线细 D.低压线圈匝数少、电流大、导线粗 知识点二 理想变压器中的基本规律 2.如图 L541 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 源,副线圈接入一个“

220 V 60 W”的灯泡,且灯泡正常发光.则( )

L541 3 2 A.电流表的示数为 A 220 B.电源输出功率为 1200 W 3 C.电流表的示数为 A 220 D.原线圈两端电压为 11 V 3.用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是 110 V,通 过负载的电流随时间变化的图像如图 L542 所示,则( )

图 L542 A.变压器输入功率约为 3.9 W B.输出电压的最大值是 110 V C.变压器原、副线圈匝数比是 1∶2 π D.负载电流的函数表达式为 i=0.05sin(100πt+ ) A 2 知识点三 含理想变压器电路的动态分析 4.如图 L543 所示,用理想变压器给负载供电,变压器输入电压不变,变压器降压后 用总电阻为 R 的输电线对用电器供电,设两个灯泡的电阻相同,且都在发光,若将滑动变 阻器的滑片 P 向 N 移动,会出现的现象是( )

图 L543

A.电流表的示数变大,灯泡 L1、L2 均变暗 B.电流表的示数变小,灯泡 L2、L2 均变暗 C.电流表的示数变大,灯泡 L1 变亮,L2 变暗 D.电流表的示数不变,灯泡 L1 变暗,L2 变亮 知识点四 几种常见的变压器 5.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压 式自耦调压变压器的电路如图 L544 所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为 1900 匝,原线圈为 1100 匝,接在有效值为 220 V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最 大时,负载 R 上的功率为 2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为 I1,负载两端电压的有效值 为 U2,且变压器是理想变压器,则 U2 和 I1 分别约为( )

图 L544 A.380 V 和 5.3 A B.380 V 和 9.1 A C.240 V 和 5.3 A D.240 V 和 9.1 A 6.如图 L545 所示,一理想变压器原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端接一正弦 交变电流,为了使变压器输入功率增大,可以采取的措施有( )

图 L545 A.只增加原线圈的匝数 n1 B.只减少副线圈的匝数 n2 C.只减小负载电阻 R 的阻值 D.只增大负载电阻 R 的阻值 7. 在变电所, 经常要用交流电表去监测电网上的强电流, 使用的仪器是电流互感器. 如 图 L546 所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是( )

图 L546 8.(多选)图 L547 是霓虹灯的供电电路图,变压器可视为理想变压器.已知变压器原线 n1 1 圈与副线圈匝数比 = ,加在原线圈的电压为 u1=311sin 100πt (V).霓虹灯正常工作的电 n2 20 阻 R=440 kΩ,I1、I2 分别表示原、副线圈中的电流.下列判断正确的是( )

图 L547 A.副线圈两端电压为 6220 V,副线圈中的电流为 14.1 mA B.副线圈两端电压为 4400 V,副线圈中的电流为 10.0 mA C.I1<I2 D.I1>I2 9.(多选)为了监测变电站向外输电的情况, 要在变电站安装互感器, 其接线如图 L548 所示,两变压器匝数分别为 n1、n2 和 n3、n4,a 和 b 是交流电表,则( )

图 L548 A.n1>n2 B.n3>n4 C.a 为交流电流表,b 为交流电压表 D.a 为交流电压表,b 为交流电流表 10.如图 L549 所示,理想变压器的原线圈接入 u=11 000 2sin 100πt(V)的交变电压, 副线圈通过电阻 r=6 Ω 的导线对“220 V 880 W”的用电器 RL 供电,该用电器正常工作.由 此可知( )

图 L549 A.原、副线圈的匝数比为 50∶1 B.交变电压的频率为 100 Hz C.副线圈中电流的有效值为 4 A D.变压器的输入功率为 880 W 11.如图 L5410 所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 n1∶n2=4∶1,原线圈两端连 接光滑导轨,副线圈与电阻 R 相连组成闭合回路.当直导线 AB 在匀强磁场中沿导轨匀速 向右做切割磁感线运动时,电流表 A1 的读数为 12 mA,那么电流表 A2 的读数为( )

图 L5410 A.0 B.3 mA C.48 mA D.与 R 大小有关 12.(多选)如图 L5411 所示,在某交流电路中,有一正在工作的理想变压器,原、副

线圈的匝数分别为 n1=600 匝,n2=120 匝,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( )

图 L5411 A.负载功率不能超过 44 W B.副线圈电流最大值不能超过 1 A C.副线圈电流有效值不能超过 1 A D.副线圈电流有效值不能超过 0.2 A 13.一理想变压器原、副线圈匝数之比 n1∶n2=11∶5.原线圈与正弦交变电源连接,输 入电压 u 随时间变化的图像如图 L5412 所示.副线圈仅接入一个 10 Ω 的电阻.则( )

图 L5412 A.流过电阻的电流是 20 A B.与电阻并联的电压表的示数是 100 2 V C.经过 1 min 电阻产生的热量是 6× 103 J D.变压器的输入功率是 1× 103 W 14.(多选)如图 L5413 甲所示,变压器原、副线圈的匝数比为 3∶1,L1、L2、L3、L4 为四只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,输入端交变电压的 ut 图像如图乙所示.则以下说法中正确的是( )

图 L5413 A.电压表的示数为 36 V B.电流表的示数为 2 A C.四个灯泡均能正常发光 D.变压器副线圈两端交变电流的频率为 50 Hz

1.D 粗线. 2. C

4 变压器 [解析] 高压线圈的匝数多,电流小,用细线.低压线圈的匝数少,电流大,用 P 3 20 [解析] 副线圈电压 U2=220 V, 电流 I2= = A, 则原线圈两端电压 U1= × U2 U2 11 1 1 3 3 × I= A,所以电流表示数为 A,选项 A、D 错误,C 正确.电 20 2 220 220

=4400 V,电流 I1=

源输出功率等于灯泡消耗的功率,为 60 W,选项 B 错误. 3.A [解析] 变压器的输入功率等于输出功率,等于输出电压的有效值与输出电流的 0.05 A 有效值的乘积,所以 P=UI=110 V× ≈3.9 W,A 正确;输出电压的有效值是 110 V,最 2 大值是 110 2 V,所以 B 错误;变压器原、副线圈匝数之比是 2∶1,C 错误;负载电流的 函数表达式是 i=0.05sin 100πt (A),D 错误. 4.C [解析] 副线圈输出电压不变,滑动变阻器的滑片 P 向 N 移动的过程中,并联部 分电阻减小,副线圈中的电流增大,但因为灯泡 L2 两端的电压减小,所以通过灯泡 L2 的电 流减小, 又因为总电流增大, 所以通过灯泡 L1 的电流增大, 即灯泡 L1 变亮, 灯泡 L2 变暗. 副 线圈上的电流增大,输出功率变大,输入功率变大,而输入电压不变,输入电流变大,电流 表的示数变大. U1 n1 I1 n2 5.B [解析] 由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得: = , = , U2 n2 I2 n1 U1I1=P2.所以,当变压器输出电压调至最大时,副线圈的匝数也最大,为 n2=1900 匝,负 n2 1900 P2 2.0× 103 载 R 上的功率也最大,为 2.0 kW,则 U2= U1= × 220 V=380 V,I1= = A= n1 1100 U1 220 9.1 A,故选项 B 正确. n1 U 1 6.C [解析] 由 = 知,当 n1 增大时,U2 减小,当减小 n2 时,U2 也减小,又根据 P n2 U 2


2 U2 =P 出= 知,A、B 两项均错,C 项对,D 项错. R

7.A [解析] 电流互感器是测电流的,应串联在火线上,故 B、D 错误.由变压器电 流关系 n1I1=n2I2,要使 I2<I1,则 n2>n1,故 A 选项正确. Um 311 U1 n1 8.BD [解析] 原线圈电压的有效值 U1= = V=220 V,由变压比 = 知,U2 U2 n2 2 2 U1n2 U2 4400 = =4400 V,副线圈中的电流 I2= = A=0.01 A=10 mA,原、副线圈中的电 n1 R 440× 103 流跟匝数成反比,故 I1>I2. 9.AD [解析] 由电路连接方式可知,左图是电压互感器,把高电压经过变压器降压后 测量,所以 n1>n2,a 为交流电压表.右图为电流互感器,把大电流经过变压器减为小电流 再测量,所以 n3<n4 ,b 为交流电流表. 10.C [解析] 根据接入电压 u=11 000 2sin 100πt(V),输入电压有效值为 11 000 V, P 要使“220 V 880 W”的用电器正常工作,则通过用电器的电流为 I= =4 A,副线圈输出电 U 压为 U 出=Ir+U=4× 6 V+220 V=244 V,原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比, 100π 为 2750∶61,A 错误,C 正确;交流电的频率 f= =50 Hz,B 错误;变压器的输入功 2π

率 P 入=P 出=PRL+Pr=880 W+42× 6 W=976 W,D 错误. 11.A [解析] 导线 AB 切割磁感线产生的感应电动势为 E 感=Blv.由于 B、l、v 三个量 均不变,故感应电动势为一定值,原线圈中电流恒为 12 mA,变压器原、副线圈中没有互感 现象,副线圈输出电压应为零,故电流表 A2 的读数为 0. U1 n1 12.AC [解析] 由 P 入=P 出可知 P 入=U1I1=44 W.又因 = ,故 U2=44 V,故 I2 U2 n2 不能大于 1 A,负载功率不超过 44 W. U 1 n1 U2 100 13.D [解析] 设输入电压为 U1,输出电压为 U2,由 = 知 U2=100 V,I= = U 2 n2 R 10 A=10 A,故选项 A、B 错误;1 min 内电阻产生的热量 Q=I2Rt=102× 10× 60 J=60 000 J,故 选项 C 错误;P 输入=P 输出= U2 2 =1× 103 W,故选项 D 正确. R

14.BCD [解析] 输入电压等于灯泡 L1 与原线圈电压之和,而电压表测量到的实际上 是原线圈两端电压, 故 A 错误; 原、 副线圈的电压之比为 3∶1, 原、 副线圈电流之比为 1∶3, 设副线圈电压为 U,则原线圈电压为 3U,灯泡 L1 的电压也是 U,故 4U=36 V,U=9 V, 6 故四个灯泡均正常工作.电流表的示数为 I=3× A=2 A.副线圈两端交变电流的频率与原 9 线圈中输入的交变电流频率相同,由图乙可知频率为 50 Hz.


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