鲁科版物理选修3-2第4章第2节知能演练轻松闯关

1.下面关于自耦变压器的说法中不．正确的是()A．自耦变压器一定有两个或两个以上的线圈B．自耦变压器只有一个线圈C．自耦变压器既可升压也可降压D．自耦变压器的缺点是使用不够安全解析：选A.自耦变压器只有一个线圈，故A错误，B正确；如果整个线圈作为原线圈接电源，绕组的一部分接负载，则成为降压变压器；反之则成为升压变压器，故C正确；自耦变压器的缺点是低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全，故D正确．2.一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列哪个物理量不．一定相等()A．交变电流的频率B．电流的有效值C．电功率D．磁通量的变化率解析：选B.根据变压器的工作原理知，原、副线圈中的交变电流的频率相等，穿过原、副线圈的磁通量及变化情况相同，即磁通量的变化率也相等；由于匝数不相等，则原副线圈中的电流(包括瞬时值、最大值、有效值)则一般不相等．B项正确．3.一个理想变压器副线圈上接一个电阻，欲使此电阻的电功率增大，可以采取的措施是(每次只改变一个因素)()A．增加原线圈的匝数n1B．减少副线圈的匝数n2C．增大电阻值D．减少电阻值解析：选D.电阻消耗的功率P＝U22R，而U1U2＝n1n2，所以P＝U21n22n21R，P要增大，减小n1或R，或增大n2均可．4.为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是()A．u2＝1902sin(50πt)VB．u2＝190sin(100πt)VC．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移解析：选D.由图象可知，正弦式交变电压的最大值为1902V，其周期为0.02s，可得其表达式为1902·sin(100πt)V，A、B错误，又在u1、n2不变的前提下通过改变n1来使u2增大，由u1u2＝n1n2可得应使n1减小，故应将P适当上移，D选项正确．5.一台理想变压器，其原线圈的匝数为2200匝，副线圈的匝数为440匝，副线圈中接入一个100Ω的负载电阻，如图所示．(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？(2)当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？此时输入功率为多少？变压器效率为多大？解析：(1)原线圈接44V直流电源时，通过副线圈磁通量不变，副线圈不产生感应电动势，所以电压表、电流表示数都为零．(2)由U1U2＝n1n2得U2＝n2U1n1＝440×2202200V＝44V流过R电流I2＝U2R＝44100A＝0.44A则电压表读数为44V，电流表读数为0.44A.输出功率P出＝U2I2＝44×0.44W＝19.36W输入功率P入＝P出＝19.36W变压器效率η＝P出P入＝100%.答案：(1)00(2)44V0.44A19.36W100%一、选择题1.可以将电压升高供给家用电灯的变压器是()解析：选C.根据变压器的原理，只能对交变电压升高(或降低)电压，根据变压器的变压规律，要将电压提高，原线圈的匝数应少于副线圈的匝数，B、D错，A项中的电源为直流电源，不能变压，故选C.2.理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是()A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为10∶1解析：选B.本题考查了对变压器原理的掌握，关键是要明确变压器的变压原理．对理想变压器，A选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才有电压与匝数成正比；对于理想变压器，输入功率等于输出功率，正确选项只有B.3.一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈．如图所示，然后将原来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A．1100，360B．1100，180C．2200，180D．2200，360解析：选B.对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n1＝n3U1U3＝5×2201＝1100，同理，变压器烧坏前，n2＝n1U2U1＝1100×36220＝180，B正确．4.(2012·安溪一中高二期末)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶3，次级回路中联入三个均标有“36V，40W”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36V，40W”的灯泡A()A．正常发光B．将被烧毁C．比另三个灯暗D．无法确定解析：选A.副线圈两端的电压U2＝3U＝3×36V＝108V由U1U2＝n1n2得，原线圈两端电压U1＝n1U2n2＝1×1083V＝36V，所以灯泡A能正常发光．5.如图所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想交流电流表和交流电压表．若将调压端的滑动头P向上移动，则()A．电压表V的示数变大B．变压器的输出功率变小C．电流表A的示数变小D．电流表A的示数变大解析：选BC.ab间为原线圈，当P向上移动时，原线圈匝数增多，原副线圈匝数比变大，由变压规律U1U2＝n1n2知，U1不变，U2变小，电压表V的示数变小，R不变，由P＝U2R可知，变压器的输出功率变小，A错、B对，由U1I1＝U2I2可以知道，I1变小，C对，D错．6.一理想变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝2202sinωtV，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于()A．440ΩB．4402ΩC．880ΩD．8802Ω解析：选C.当原线圈电流I1＝I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为I2＝n1n2I1＝n1n2I0＝12A副线圈的输出电压的有效值为U2＝n2n1U1＝n2n1×Um2＝440V因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin＝U2I2＝880Ω，故选项C正确．7.(2012·福建师大附中高二期末)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin100πtV，氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有()A．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB．开关接通后，电压表的示数为1002VC．开关断开后，电压表的示数不变D．开关断开前后，变压器的输入功率不变解析：选AC.由U1U2＝n1n2得，副线圈输出电压的最大值为U2＝n2U1n1＝5×2021V＝1002V，一个周期内有两次电压大于100V，故氖泡在一个周期内发光2次，而交变电压的周期T＝2πω＝2π100πs＝0.02s，所以氖泡发光频率为f＝2T＝100Hz，A正确．电压表示数为U2′＝U22＝10022V＝100V，B错误．开关断开后电压表示数不变，但输出功率变化，所以输入功率变化，C正确、D错误．8.如图所示的甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V．若分别在c、d两端及g、h两端加上110V的交流电压，则a、b间及e、f间的电压分别为()A．220V、220VB．220V、110VC．110V、110VD．220V、0V解析：选B.当a、b间接220V电压时，c、d间电压为110V，说明c、d间线圈的匝数为原线圈匝数的一半；反过来当c、d间接110V电压时，a、b间电压应为220V．当e、f间接220V电压时，g、h间电压为110V，说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当g、h间接110V电压时，e、g间没有电流，e、g间电压为零，所以e、f间电压与g、h间电压相等，均为110V.9.如图所示，理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输入电压和电流分别为U1和I1，两个副线圈的输出电压和电流分别为U2和I2、U3和I3，接在原、副线圈中的五个完全相同的灯泡均正常发光，则下列关系中正确的是()A．I1∶I2∶I3＝1∶2∶1B．U1∶U2∶U3＝1∶1∶2C．三个线圈匝数之比为n1∶n2∶n3＝5∶2∶1D．电源电压U1与原线圈两端电压U1′之比为5∶4解析：选AD.设灯泡正常发光时的电流为I0，电压为U0，由题图可知，I2＝2I0，I1＝I3＝I0，故A选项正确；U2＝U0，U3＝2U0，原线圈两端电压U1′＝U2I2＋U3I3I1＝4U0，则U1＝5U0，故D选项正确；n1n2＝U1′U2＝41，n2n3＝U2U3＝12，故B、C选项错误．10.(2011·高考福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝202sin50πtVB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W解析：选D.由题图知，Um＝202V，T＝0.02s，则ω＝2πT＝100πrad/s，输入电压u＝202sin100πtV，故选项A错误；由变压器的变压规律知：U1U2＝n1n2，故U2＝U1n2n1＝20×15V＝4V，由题中将S1接1，S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，选项B错误；此时P出＝U22R总，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，选项C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝U22R＝4220W＝0.8W，选项D正确．二、非选择题11.(2011·高考海南卷)如图，理想变压器原线圈与一10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比为________，流过灯泡b的电流为________A.解析：U1＝10V，根据小灯泡正常发光，则U2＝PR＝3V，Ia＝U2R＝0.1A，根据n1n2＝U1U2＝103，I2I1＝n1n2，所以I2＝n1n2I1＝0.3A，Ib＝I2－Ia＝0.2A.答案：10∶30.212.一理想变压器，原线圈匝数n1＝1100，接在电压为220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60W”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器副线圈的匝数n2是多少？通过原线圈的电流I1是多大？解析：因为11只并联的“36V，60W”灯泡正常发光，所以副线圈输出的电压必为36V．由U1/U2＝n1/n2，得n2＝U2U1n1＝36×1100220匝＝180匝．每只灯泡正常发光时的电流由P2′＝I2′U2′得I2′＝P2′U2′＝6036A＝53A副线圈中的电流I2＝11×I2′＝553A因I1I2＝n2n1，故I1＝n2n1I2＝1801100×553A＝3A.答案：180匝3A