人教物理选修3-2第五章第四节知能演练轻松闯关

1.(2012·湖北黄冈中学高二检测)如图5－4－8中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是()图5－4－8解析：选C.变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流变压，故选项A、D错误；由于电压与变压器线圈匝数成正比，副线圈匝数多于原线圈的变压器才能实现升压，所以选项B错误，选项C正确．2.对理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零解析：选AB.理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误．3.(2011·高考新课标全国卷)如图5－4－9所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()图5－4－9A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝1102V，I＝0.2AD．U＝1102V，I＝0.22A解析：选A.由变压原理n1n2＝U1U2可得U1＝110V，即电压表示数为110V．由P入＝P出，灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22W，I1＝22110A＝0.2A，故A正确．4.(2010·高考山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图5－4－10甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是()图5－4－10A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加解析：选AD.由图象可知原线圈输入电压的最大值：Um＝311V，T＝2×10－2s，则原线圈输入电压的有效值：U1＝Um2＝220V，f＝1T＝12×10－2s＝50Hz，选项A正确；由U1U2＝n1n2可得：U2＝n2n1U1＝22V，B错误．P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误．P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D正确．5.如图5－4－11所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA`时，熔丝就熔断．图5－4－11(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有U1I1＝U2I2，当I2＝12mA时，I1即为熔断电流，代入数据得I1＝0.98A.(2)设副线圈中的电流为I′2＝10mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1＝I′2U2，代入数据，得P1＝180W.答案：(1)0.98A(2)180W一、选择题1.理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有()A．交流电的频率B．磁通量的变化率C．功率D．交流电的峰值解析：选ABC.理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B、C项正确，变压器的原理是互感现象，其作用改变电压不改变频率，A项正确，因原、副线圈的匝数不同，故交流电的峰值不同，D项错误．2.(2012·杭州一中高二月考)如图5－4－12所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时()图5－4－12A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1解析：选BCD.理想变压器原副线圈的磁通量总相等(无漏磁)，A错D对；输入功率总等于输出功率，C对；电流与匝数满足n1n2＝I2I1，B对．3.理想变压器正常工作时，若增加接在副线圈两端的负载，则()A．副线圈中电流增大B．副线圈输出的电功率减小C．原线圈中电流不变D．原线圈输入的电功率增大解析：选AD.由于U1、U2不变，负载增加，用电器的总电阻减小，由I2＝U2R知I2增大，A对C错．由P＝UI解得P2＝U2I2，所以P2增大，P1增大，B错D对．4.如图5－4－13所示为理想变压器．原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100匝，L1是“6V2W”的小灯泡，L2是“12V4W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为()图5－4－13A.160AB.130AC.120AD.110A解析：选C.P出＝2W＋4W＝6W，由P入＝P出，得I1U1＝6W，又U1U2＝n1n2，所以U1＝n1n2U2＝100050×6V＝120V，所以I1＝6120A＝120A．故正确答案为C.图5－4－145.(2011·高考浙江卷)如图5－4－14所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A．2.0VB．9.0VC．12.7VD．144.0V解析：选A.由U1n1＝U2n2得U2＝n2U1n1，其中U1＝512V，得U2＝5142V≈9.0V，因此题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0V，故选项A正确．6.(2012·蚌埠二中高二期中)正弦式电流经过匝数比为n1n2＝101的变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如图5－4－15甲所示方式连接，R＝10Ω.图乙所示是R两端电压U随时间变化的图象，Um＝102V，则下列说法中正确的是()图5－4－15A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝2sin100πt(A)B．电流表A的读数为0.1AC．电流表A的读数为210AD．电压表的读数为102V解析：选B.因Um＝102V，根据题图乙，R两端电压U随时间变化的规律是u＝102cos100πt(V)，所以电压表的读数为10V，选项D错误；通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝u/R＝2cos100πt(A)，选项A错误；副线圈中电流有效值I2＝Im/2＝1A，根据变压器电流与匝数的关系I1∶I2＝n2∶n1可知，原线圈中电流I1＝0.1A，所以电流表A的读数为0.1A，选项B正确，C错误．图5－4－167.(2010·高考天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图5－4－16所示．当开关S闭合后()A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变解析：选AD.电源电压有效值不变，所以V1示数不变，原副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故V2示数不变，V1与V2示数的比值也不变，所以C错误，D正确；当开关S闭合后，副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中的电流增大，A2的示数增大，原副线圈的电流之比等于匝数反比，匝数之比不变，A1与A2示数的比值不变，所以A正确，B错误．8.(2012·浙江金华一中高二检测)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图5－4－17所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则()图5－4－17A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小解析：选BC.保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由U1U2＝n1n2知U2不变，当P向上滑动时，由I2＝U2R0＋R知I2减小，故电流表的读数变小，B正确，A错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由U1U2＝n1n2知，U2增大，由I2＝U2R＋R0知I2增大，故I1增大，C正确，D错误．9.(2011·高考山东卷)为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图5－4－18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()图5－4－18A．u2＝1902sin(50πt)VB．u2＝1902sin(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BD.由题图乙知交变电流的周期T＝2×10－2s，所以ω＝2πT＝100πrad/s，故u2＝Umsinωt＝1902sin(100πt)V，A错误，B正确．由U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1，欲使U2升高，n1应减小，P应上移，C错误，D正确．10.如图5－4－19甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝60Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则()图5－4－19A．交流电的频率为0.02HzB．原线圈输入电压的最大值为2202VC．通过R3的电流始终为零D．电阻R2的电功率约3.33W解析：选D.由题图乙可知交流电频率为50Hz，所以选项A错误；副线圈电压最大值U2＝I1R1＝20V，由n1n2＝U1U2可知U1＝200V，选项B错误；因电容器接交流电有充放电电流，所以通过R3的电流始终不为零，选项C错误；R1和R2并联，电阻R2的电功率P2＝U222/60W≈3.33W，选项D正确．二、非选择题11.如图5－4－20所示，交流发电机电动势的有效值E＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：图5－4－20(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．解析：(1)彩色小灯泡额定电流IL＝PU＝0.256A＝124A，次级线圈总电流I2＝24IL＝1A．变压器输入功率等于I1U1＝I2U2＝6W，变压器初级线圈电路中，利用闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝6I1＋6I1，代入E值解得I1＝13A(I′1＝3A应舍去，据题意是降压变压器，应I1＜I2＝1A)，所以n1n2＝I2I1＝31.(2)发电机输出功率P＝I1E＝6.67W.答案：(1)3∶1(2)6.67W12.如图5－4－21所示理想变压器输入的交流电压U1＝220V，有两组副线圈，其中n2＝36匝，标有“6V9W”、“12V12W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：图5－4－21(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；(2)原线圈中电流I1.解析：(1)由于两灯泡均正常发光所以有U2＝6V，U3＝12V根据原、副线圈电压与匝数的关系由U1U2＝n1n2，U2U3＝n2n3得n1＝U1U2n2＝2206×36＝1320(匝)n3＝U3U2n2＝126×36＝72(匝)．(2)由于P入＝P出，P出＝P2＋P3，所以P入＝P2＋P3即I1U1＝P2＋P3，则I1＝P2＋P3U1＝9＋12220A≈0.095A.答案：(1)1320匝72匝(2)0.095A