2021学年高中物理分层作业十一变压器含解析新人教版选修32

-1-分层作业(十一)变压器[基础达标练]题组一理想变压器基本规律的应用1．(多选)对于理想变压器，下列说法正确的是()A．原线圈的输入功率随副线圈输出功率的增大而增大B．原线圈的输入电流随副线圈输出电流的增大而增大C．原线圈的电流不随副线圈输出电流的变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零2．将输入电压为220V，输出电压为6V的理想变压器改绕成输出电压为30V的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增匝数为()A．120B．150C．180D．2203．如图所示，原、副线圈匝数比为2:1的理想变压器正常工作时，以下说法不正确的是()A．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1:14．(多选)如图所示，一理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u＝32sin314tV的交变电流．原线圈匝数n1＝100匝，副线圈匝数n2＝200匝，则()A．将击穿电压为6V的电容器接在C、D两端，能正常工作B．把电磁打点计时器接在C、D两端，打点周期为0.02sC．把额定电压为6V的小灯泡接在C、D两端，小灯泡能正常工作-2-D．把交流电压表接在C、D两端时，电压表读数为8.48V5．钳形电流表的外形和结构如图甲所示．图甲中电流表的读数为1.2A，图乙中用同一电缆线绕了3匝，则()A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4AB．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0.4AC．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为3.6AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图乙的读数为3.6A6．如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，以50r/s的转速绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为1πT.矩形线圈通过滑环和电刷与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，原、副线圈匝数比为2:1，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，下列说法正确的是()A．副线圈两端交变电压的频率为25HzB．P上移时，电流表示数减小C．电压表示数为141.4VD．电阻消耗的功率为200W7．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1100匝、副线圈匝数n2＝30匝，原线圈与电流表A1串联后接在电压u1＝2202sin100πt(V)的交流电源上，电阻R＝12Ω，电流表A1、A2和电压表V2均为理想的交流电表，求：(1)三只电表A1、A2和V2的读数分别是多少？(2)电阻R在t＝30s时间内产生的热量是多少？-3-题组二理想变压器的动态分析问题8．用一理想变压器向一负载R供电．如图所示，当增大负载电阻R时，原线圈中的电流I1和副线圈中的电流I2之间的关系是()A．I2增大，I1也增大B．I2增大，I1却减小C．I2减小，I1也减小D．I2减小，I1却增大9．(多选)如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使()A．原线圈匝数n1增加B．副线圈匝数n2增加C．负载电阻R的阻值增大D．负载电阻R的阻值减小10．(多选)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压不变的交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是()A．A1的示数不变，A2的示数增大B．V1的示数不变，V2的示数减小C．V1的示数不变，V2的示数增大D．A1的示数增大，A2的示数减小[能力提升练]11．现用电压为380V的正弦式交变电流给额定电压为220V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的是()-4-12．下图所示为4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯相同，且都是“200V40W”．当灯泡所消耗的功率都调至20W时，台灯消耗的功率最小的是()13．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝2202sinπt(V)B．电压表的示数为220VC．变压器原、副线圈的匝数比为11:1D．变压器的输入功率为110W14．(多选)如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11Ω，电容器C的击穿电压为22V，移动滑动触头使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是()A．电压表的示数为220VB．原、副线圈的匝数比为10:1-5-C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin100πtV分层作业(十一)1．解析：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．答案：AB2．解析：由变压比n1n2＝U1U2，得n130＝2206，所以n1＝1100，当U′2＝30V时，n1n′2＝22030，所以n′2＝150匝，故Δn2＝n′2－n2＝120匝．所以A正确．答案：A3．解析：原、副线圈磁通量之比为1:1，A错误；电流与匝数成反比，所以原、副线圈电流之比为1:2，B正确；变压器的原线圈和副线圈的功率是相同的，所以原、副线圈中功率之比为1:1，C正确；理想变压器原线圈磁通量的变化率与副线圈中磁通量的变化率相同，所以原、副线圈磁通量变化率之比为1:1，D正确．答案：A4．解析：交变电流的周期T＝2πω＝0.02s，有效值U1＝3V，变压器不改变交变电流的频率，故B正确；由U1U2＝n1n2，得U2＝n2n1U1＝6V，变压器输出电压的峰值为62V，故大于电容器的击穿电压，A、D错误，C正确．答案：BC5．解析：钳形电流表的工作原理是电磁感应，所以它只能测交变电流，根据变压器的原理，I1n1＝I0n0，其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数，n0指待测电流导线的匝数，I1指外接电流．当在图乙中用同一电缆线绕了n′0＝3匝，则满足I2n1＝I0n′0，解得I2＝3I1＝3.6A.答案：C6．解析：矩形线圈以50r/s的转速转动，故频率为50Hz，变压器不改变电流的频率，A项错误；P上移时，原线圈的匝数减小，则导致副线圈电压增大，那么副线圈电流也增大，-6-则原线圈的电流会增大，B项错误；由于最大值Em＝nBSω＝100×1π×0.02×100πV＝200V，有效值是最大值的22倍，所以交流电压的有效值为U＝1002V，电压表示数为141.4V，C项正确；当原、副线圈匝数比为2:1时，副线圈的电压为502V，电阻消耗的功率为P＝U2副R＝100W，D项错误．答案：C7．解析：(1)由交流电压的瞬时表达式可知，原线圈电压U1＝220V，根据U1U2＝n1n2得：U2＝220×301100V＝6V所以V2的示数为6V.根据I2＝U2R得：I2＝612A＝0.5A，所以A2的示数为0.5A.根据I1I2＝n2n1得：I1＝301100×0.5A＝3220A＝0.014A，所以A1的示数为0.014A.(2)电阻R在t＝30s时间内产生的热量Q＝I22Rt＝90J答案：(1)0.014A0.5A6V(2)90J8．解析：当增大负载电阻R时，由欧姆定律I2＝U2R可得I2减小，又由于I1I2＝n2n1，I1＝n2•I2n1，所以I1也减小，选项C正确．答案：C9．解析：由U1U2＝n1n2，P出＝U22R可得P出＝U21n22n21R又因为P入＝P出，所以P入＝U21n22n21R分析可得选项B、D正确．答案：BD10．解析：当传感器R2所在处出现火情时，R2的电阻减小，导致电路的总电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流增大，即A1的示数增大；由于电源的电压不变，原、副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3两端的电压变大，R1两端的电压减小，通过R1的电流减小，即V2的示数减小，A2的示数要减小，B、D两项正确．答案：BD11．解析：由图可知，A、B中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D为升压变压器，电灯两端的电压要大于380V，不可行．答案：D12．解析：在通过电阻进行分压或分流的电路中，电阻本身将消耗能量，利用理想变压器使灯在工作时，变压器不损失能量，则这种可调台灯消耗的功率就最小，分析可知使灯的功率都调至20W时C电路消耗功率最小．答案：C-7-13．解析：由图象可知，ω＝2πT＝100π，故A错误；原线圈输入电压为220V，电压表示数为灯泡的额定电压U＝PR＝20V，故B错误；由B分析，结合电压之比公式得22020＝111，故C正确；变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故D错误．答案：C14．解析：电压表的示数等于交变电压的有效值，所以电压表的示数为U1＝Um2＝220V，选项A正确；电容器刚好不被击穿，所以副线圈电压的最大值为22V，有效值为U2＝222V＝112V，所以原、副线圈的匝数比为n1:n2＝U1:U2＝102:1，选项B错误；交变电流能“通过”电容器，所以电流表的示数大于R0上的电流，选项C错误；由u－t图象可知u＝311sin100πtV，选项D正确．答案：AD