高中物理人教版 (新课标)选修34 变压器当堂达标检测题

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江苏省新沂市王楼中学高中物理选修3-2《5.4 变压器》课时跟踪训练 (时间30分钟，满分60分) 一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内) 1．理想降压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电源，如图1所示，当副线圈的负载电阻R2变小时，以下说法正确的是 (　　) A．输出功率增大 B．A2读数增大 C．A1读数增大 D．A1读数不为零，且保持不变 解析：根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此本题变压器原线圈接在6 V恒定电流电源上，副线圈上无电压，无输出功率，无读数，由于原线圈构成直流通路，故有恒定读数，本题选项D正确。 答案：D 2．如图2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地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12 mA，那么安培表A2的读数为 (　　) 图2 A．0　　　　　　　　　　　 B．3 mA C．48 mA D．与R大小有关 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、副线圈中无法发生互感现象，副线圈输出电压应为零，故安培表A2的读数为0。 答案：A 3．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图3甲所示，副线圈所接电路如图3乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是(　　) 图3 A．副线圈输出电压的频率为50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为31 V C．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：由图像可知原线圈输入电压的最大值：Um＝311 V，T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值：U1＝eq \f(Um,\r(2))＝220 V，f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,2×10－2 s)＝50 Hz，选项A正确。 由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得：U2＝eq \f(n2,n1)U1＝22 V，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。 答案：AD 4．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4所示。当开关S闭合后(　　) 图4 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：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。 答案：AD 5．如图5所示为理想变压器，原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈的匝数分别为50匝和100匝，L1是“6 V，2 W”的小灯泡，L2是“12 V，4 W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么， 原线圈中的电流为 (　　) 图5 A.eq \f(1,60) A　　　　　　　　　 B.eq \f(1,30) A C.eq \f(1,20) A D.eq \f(1,10) A 解析：原线圈上电压为U1＝eq \f(n1,n2)U2＝20×6 V＝120 V。副线圈上总的输出功率为P出＝PL1＋PL2＝2 W＋4 W＝6 W。故原线圈上输入功率P入＝P出＝6 W，原线圈上电流I1＝eq \f(P入,U1)＝eq \f(1,20) A。 答案：C 6．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时 (　　) A．I1减小，P1增大　　　 B．I1减小，P1减小 C．I2增大，P2减小 D．I2增大，P2增大 解析：当R增大时，副线圈中的电流I2＝eq \f(U2,R)，则I2减小；功率P2＝eq \f(U\o\al( 2,2),R)，则P2减小，又因为P1＝P2，则P1减小，I1减小，所以选项B正确。 答案：B 7．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图6所示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是 (　　) 图6 A．输出电压的最大值为36 V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz 解析：由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得，输出电压的最大值为36eq \r(2) V，A选项错误；原、副线圈中电流之比eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(9,55)，故B选项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等，C错误；由图像易知D选项正确。 答案：D 8．(2012·新课标卷)自耦变压器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7 图7 所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100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，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(　　) 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 解析：对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝eq \f(P,U1)＝eq \f(2 000,220) A≈9.1 A，负载两端电压即为副线圈电压，由eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)，即eq \f(220,1 100)＝eq \f(U2,1 900)，可得U2＝380 V，故B对。 答案：B 二、非选择题(本题共2小题，每小题10分，共20分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位) 9.变压器副线圈电路中有电阻R＝7.26 Ω，消耗功率为6 W。另有一匝线圈接有电压表，读数U0＝50 mV。原线圈两端电压为u＝311sin 100πt V。求原、副线圈的匝数和铁芯内的磁通量变化率的表达式(如图8所示)。 图8 解析：由题中条件可知该变压器每匝线圈感应电压有效值为50 mV。由P2＝eq \f(U\o\al(2,2),R)可得U2＝6.6 V，即可得n2＝eq \f(6.6,0.05)匝＝132匝。由原线圈上电压表达式可知交流电压U1的有效值为U1＝220 V，再由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得原线圈匝数n1＝4 400匝。 铁芯内磁通量的变化率即单匝线圈的感应电动势，其最大值为0.05 eq \r(2) V，表达式为 eq \f(ΔΦ,Δt)＝0.05 eq \r(2)sin 100πt Wb/s。 答案：4 400匝　132匝　eq \f(ΔΦ,Δt)＝0.05 eq \r(2)sin 100πtWb/s 10．如图9所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V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12 mA时，熔丝就熔断。 图9 (1)熔丝的熔断电流是多大？ (2)当副线圈电路中电流为10 mA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， 则U1I1＝U2I2。 当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流， I1＝eq \f(U2,U1)I2＝0.98 A。 (2)当副线圈电流为I2′＝10 mA时，变压器的输入功率为P1，所以P1＝P2＝I2′U2＝180 W。 答案：(1)0.98 A　(2)180 W