人教版 (新课标)选修34 变压器综合训练题

这是一份人教版 (新课标)选修34 变压器综合训练题，共8页。

[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端．已知三个灯泡均正常发光．该变压器原、副线圈的匝数之比为( )
A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2
B [三灯泡都正常发光，则电流相等，由此可知变压器的原、副线圈的电流比eq \f(I1,I2)＝eq \f(1,2)，由于输入、输出功率相等，P1＝P2，得eq \f(U1,U2)＝eq \f(I2,I1)，得eq \f(U1,U2)＝eq \f(2,1)＝eq \f(n1,n2)，B正确．]
2．如图所示，一输入电压为220 V、输出电压为36 V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，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V，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．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
B [由U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3，可得n1＝eq \f(U1,U3)n3＝1 100匝，n2＝eq \f(U2,U1)n1＝180匝，B选项正确．]
3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶3，次级回路中连入三个均标有“36 V 40 W”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36 V 40 W”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
A [副线圈两端的电压U2＝3U＝3×36 V＝108 V．由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得，原线圈两端电压U1＝eq \f(n1U2,n2)＝eq \f(1×108,3) V＝36 V，所以灯泡A能正常发光．]
4．(多选)如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R.调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后( )
A．原线圈中的电流之比为4∶1
B．副线圈中的电流之比为2∶1
C．变压器的输入功率之比为4∶1
D．变压器的输出功率之比为1∶2
ABC [使副线圈匝数变为原来的一半，即n′2＝eq \f(n2,2)，根据公式eq \f(U1,U′2)＝eq \f(n1,n′2)及eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得副线圈两端的电压变为原来的eq \f(1,2)，所以副线圈中的电流变为原来的eq \f(1,2)，B正确；根据公式eq \f(I1,I′2)＝eq \f(n′2,n1)及eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，可得eq \f(I1,\f(1,2)I2)＝eq \f(\f(1,2)n2,n1)，原线圈中的电流将变为原来的eq \f(1,4)，所以A正确；根据P＝I2R，副线圈中消耗的电功率变为原来的eq \f(1,4)，所以变压器的输出功率之比为4∶1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，所以C正确，D错误．]
5．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1 ，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U.原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则( )
A．U＝66 V，k＝eq \f(1,9) B．U＝22 V，k＝eq \f(1,9)
C．U＝66 V，k＝eq \f(1,3) D．U＝22 V，k＝eq \f(1,3)
A [设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,3)，故k＝eq \f(I\\al(2,1)R,I\\al(2,2)R)＝eq \f(1,9).设原线圈两端的电压为U1，则eq \f(U1,U)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(3,1)，故U1＝3U，而原线圈上电阻分担的电压为eq \f(1,3)U，故eq \f(U,3)＋3U＝220 V，解得U＝66 V，选项A正确．]
6．如图所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L1、L2，原线圈接有定值电阻R，导轨和金属棒MN的电阻不计．现使金属棒沿轨道向右匀速运动，乙图中金属棒移动速度大于甲图中金属棒的移动速度，则在棒运动的过程中( )
A．L1、L2都发光，L2比L1亮
B．L1、L2都不发光
C．L2发光，L1不发光
D．L1发光，L2不发光
D [变压器只改变变化电流的电压，不改变恒定电流的电压，在金属棒MN移动的过程中，题图甲中金属棒产生的电动势变化，其原线圈中的电流是变化的，故L1两端会产生电压，L1亮；而题图乙中导体棒产生的电动势不变化，其原线圈中的电流是不变的，故L2两端没有电压，L2不亮，故D正确，A、B、C错误．]
二、非选择题(14分)
7．如图所示的理想变压器原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A．求：
(1)副线圈3的匝数n3；
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
[解析] (1)变压比公式对于两个副线圈也适用，则有eq \f(U2,U3)＝eq \f(n2,n3)，则n3＝eq \f(n2U3,U2)＝eq \f(30×110,12)匝＝275匝．
(2)由eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)，则n1＝eq \f(U1,U2)n2＝eq \f(220,12)×30匝＝550匝．
理想变压器的输入功率等于输出功率
P1＝P2＋P3＝12 W＋0.4×110 W＝56 W.
原线圈中电流I1＝eq \f(P1,U1)＝eq \f(56,220) A≈0.255 A.
[答案] (1)275匝 (2)550匝 0.255 A
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．如图所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑动触头P来改变．副线圈连接交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则( )
A．保持P的位置不动，将R的阻值增大，电流表的读数变小
B．保持P的位置不动，将R的阻值增大，R0的电功率变大
C．保持R的阻值不变，将P向上滑动，电流表的读数变大
D．保持R的阻值不变，将P向上滑动，R0的电功率变大
A [保持P的位置不动，即原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)不变，故副线圈两端的电压U′恒定，将R的阻值增大时，由I＝eq \f(U′,R＋R0)可知，副线圈中的电流变小，故电流表的读数变小，A正确；由P0＝I2R0可知，R0的电功率减小，B错误；保持R的阻值不变，将P向上滑动时，原线圈的匝数n1增大，由U′＝eq \f(n2,n1)U可知，副线圈上的电压变小，由I＝eq \f(U′,R＋R0)可知，副线圈中的电流变小，C错误；由P0＝I2R0可知，R0的电功率减小，D错误．]
2．如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时( )
A．A1的读数变大，A2的读数变大
B．A1的读数变大，A2的读数变小
C．A1的读数变小，A2的读数变大
D．A1的读数变小，A2的读数变小
A [当滑动触头下移时，R3变小，R总变小，I＝eq \f(U,R总)，U不变，I变大，由原、副线圈中电流与匝数成反比，可知A1的示数变大，U并＝U－UR1变小，通过R2的电流变小，IA2＝I－IR2变大，A2的示数变大．]
3．如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为5∶1.原线圈接入最大值一定的正弦交流电，副线圈电路中一个定值电阻与电容器并联，电压表和电流表均为理想交流电表，电流表A1、A2及电压表V的示数分别为I1、I2、U2，定值电阻的阻值为R，其消耗的功率为P，电容器的电容为C，所带的电荷量为Q，则它们的关系为( )
A．Q＝CU2 B．I2＝eq \f(U2,R)
C．P＝5I1U2 D.eq \f(I1,I2)＝eq \f(1,5)
D [由于电容器两端电压是变化的，即电容器不断的被充电和放电，故其电荷量不是一个定值，故不能用公式Q＝CU2来计算，故选项A错误；根据题意I2是副线圈的总电流，而eq \f(U2,R)只是通过电阻R的电流，由于电容器不断充电和放电，故I2＞eq \f(U2,R)，P＜5I1U2，故选项B、C错误；根据变压器的相关规律：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,5)，故选项D正确．]
4．(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
BD [根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题．变压器的变压比eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误；增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误；根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T＝eq \f(U2,R)·eq \f(T,2)＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝eq \f(U2,R)T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V．求：
(1)原线圈n1等于多少匝？
(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5 A．则电流表A1的示数I1为多少？
(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？
[解析] (1)由电压与变压器匝数的关系可得：eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝U，则n1＝1 650匝．
(2)当开关S断开时，有：U1I1＝U2I2，I1＝eq \f(U2I2,U1)＝eq \f(1,3) A.
(3)当开关S断开时，有：RL＝eq \f(U2,I2)＝44 Ω.
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝eq \f(RL,2)＝22 Ω，副线圈中的总电流I2′＝eq \f(U2,R′)＝10 A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝eq \f(U2I2′,U1)＝eq \f(2,3) A.
[答案] (1)1 650匝 (2)eq \f(1,3) A (3)eq \f(2,3) A
6．(14分)如图所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V 60 W”的电灯用电．求：
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；
(2)接通电路时次级线圈的端电压；
(3)每盏灯的实际功率．
[解析] (1)设空载时次级线圈的端电压为U2，则
eq \f(U2,U1)＝eq \f(n2,n1)
解得U2＝eq \f(n2,n1)U1＝220 V
因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，电流I2＝0，则
P＝I2U2＝0.
(2)接通电路后，100盏电灯并联的总电阻为
R外＝eq \f(R,100)＝eq \f(\f(U\\al(2,额),P额),100)≈8.07 Ω
次级线圈中的电流
I′2＝eq \f(U2,R外＋R内)＝eq \f(220,8.07＋0.2) A＝26.6 A
次级线圈的端电压U′2＝I′2R外＝214.66 V.
(3)每盏灯的实际功率
P′＝eq \f(I′2,100)U′2＝eq \f(26.6,100)×214.66 W＝57.1 W.
[答案] (1)220 V 0 (2)214.66 V (3)57.1 W