高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流4 变压器综合训练题

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4　变压器 一、单项选择题 1．(2011年汕尾调研)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致( D ) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．升压变压器副线圈中的电流变小 B．升压变压器副线圈两端的电压变小 C．高压输电线路的电压损失变小 D．降压变压器副线圈两端的电压变小 2．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为n1＝600，n2＝120，电源电压U1＝220 V，原线圈中串联一个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则( A ) A．负载功率不能超过44 W B．负载功率不能超过88 W C．副线圈电流有效值不能超过0.1 A D．副线圈电流有效值不能超过0.2 A 3．(2011年潮汕四校联考)如图5－4－10所示M为理想变压器，电源电压不变．当变阻器的滑动头P向上移动时，读数发生变化的电表是( A ) 图5－4－10 A．A1 B．V1 C．V2 D．四个表都发生变化 解析：滑片P向上移，负载电阻减小，而输入电压U1不变，则输出电压U2也不变，而负载变化，故输出电流I2发生变化，输入电流I1随之改变． 4．如图5－4－11所示为理想变压器，三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V　5 W”，L4标有“5 V　10 W”，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2为 ( A ) 图5－4－11 A．2∶1 B．1∶1 C．3∶2 D．1∶2 解析：由所有灯均正常发光可以得出，输出电压为U2＝10 V，输出电流为I2＝2 A，输入电流为I1＝1 A，则n1∶n2＝2∶1. 二、双项选择题 5．用理想变压器给负载供电时，在输入电压不变的情况下( BC ) A．只减少副线圈的匝数，可增加变压器的输入功率 B．只增加副线圈的匝数，可增加变压器的输入功率 C．只减少负载的电阻值，可增加变压器的输入功率 D．只增大负载的电阻值，可增加变压器的输入功率 解析：减少副线圈的匝数，其余保持不变，减小了输出电压，则输出电流减小，输出功率变小，输入功率变小．增大副线圈的匝数，正好相反．输入电压不变，匝数不变，则输出电压不变，减小负载的电阻值，则输出电流增大，输出功率增大．增大负载的电阻值，正好相反． 6．(2010年汕头检测)如图甲，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则( AC ) 　　 图5－4－12 A．变压器的输入电压最大值是220 eq \r(2) V B．正弦交变电流的周期是1×10－2 s C．变压器的输入功率是1×103 W D．电压表的示数是100 eq \r(2) V 解析：由图象知，输入电压最大值为220 eq \r(2) V，周期为0.02 s，输入功率由P输入＝P输出＝eq \f(U\o\al(2,输出),R)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)U输入))2,R)＝1×103 W，电压表测输出电压为100 V. 7．一理想变压器原线圈接交流电源，副线圈接电阻，则下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍( CD ) A．次级线圈的匝数增加为原来的2倍 B．初级线圈的匝数增加为原来的2倍 C．负载电阻变为原来的eq \f(1,2)倍 D．副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍 解析：副线圈的匝数变为原来的两倍，使得输出电压变为原来的两倍，电阻增大为原来的2倍，使得负载电流不变，使输出功率变为原来的2倍，输入功率也就变为原来的2倍；电阻减小为原来的eq \f(1,2)倍，使输出电流增大为原来的2倍，输出功率变为原来的2倍，输入功率也就变为原来的2倍． 8．如图5－4－13，理想变压器的原、副线圈分别接着完全相同的灯泡L1、L2，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，交流电源电压为U，则( AC ) 图5－4－13 A．灯L1两端的电压为eq \f(U,5) B．灯L1两端的电压为eq \f(3U,5) C．灯L2两端的电压为eq \f(2U,5) D．灯L2两端的电压为eq \f(U,2) 解析：设原线圈电压为U1，则副线圈电压为eq \f(U1,2)，因副线圈电流是原线圈的2倍，所以L2电压是L1电压的2倍，即灯L1两端电压为eq \f(U1,4).由U＝eq \f(U1,4)＋U1得U1＝eq \f(4U,5).所以灯L2电压U2＝eq \f(U,2)＝eq \f(2U,5)，灯L1电压为eq \f(U1,4)＝eq \f(U,5). 9．如图5－4－14所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2 分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是( BC ) 图5－4－14 A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小 B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2 减小 C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1 增大 D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1 减小 解析：U1不变，S由b切换到a，副线圈电压增大；电阻不变，输出电流增大，输出功率增大，由I1＝eq \f(n2I2,n1)知，输入电流也增大．由a切换到b，正好相反．将P向上滑动，电阻减小，输出电流增大，匝数比不变，输入电流也增大． 三、非选择题 10．如图5－4－15所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1，交流电源电压U1＝220 V，F为熔断电流I0＝1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻． (1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？ (2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值最小值为多少？变压器输出的电功率不能超过多少？ 图5－4－15 解：(1)eq \f(U1,U2)＝eq \f(2,1)，则得U2＝eq \f(1,2)U1＝110 V，I2＝eq \f(U2,R)＝1.1 A，I1＝eq \f(n2I2,n1)＝0.55 A，所以保险丝不会熔断． (2)当保险丝不被熔断，输入电流的最大值为I0＝1.0 A，所对应的电阻就是最小电阻，输出的功率是最大功率．则有I2＝eq \f(n1I0,n2)＝2.0 A，Rmin＝eq \f(U2,I2)＝55 Ω，P2＝P1＝ U1I0＝220 W. 11．如图5－4－16所示，理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1＝1760 匝、n2＝288 匝、n3＝8000匝，电源电压为U1＝220 V．n2上连接的灯泡的实际功率为36 W，测得初级线圈的电流为I1＝0.3 A，求通过n3的负载R的电流I3. 图5－4－16 解：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)、eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3)得U2＝eq \f(n2,n1)U1＝36 V， U3＝eq \f(n3,n1)U1＝1000 V； 由U1I1＝U2I2＋U3I3和I2＝1 A可得I3＝0.03 A. 12．一理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝、n3＝600匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是I2＝1 A、I3＝4 A，求原线圈中的电流强度． 解：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一个副线圈的情况，本题有两个副线圈，应根据理想变压器无能量损失来分析，由于理想变压器无能量损失，所以有P1＝P2＋P3(P1为原线圈输入功率，P2、P3分别为两只副线圈的输出功率) 根据电功率公式有I1U1＝I2U2＋I3U3① 又因为eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，U2＝eq \f(n2,n1)U1② eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3)，U3＝eq \f(n3,n1)U1 ③ 把②③代入①整理得I1n1＝I2n2＋I3n3 所以I1＝eq \f(n2I2＋n3I3,n1)＝eq \f(1×60＋4×600,1 100) A＝2.24 A. 13．某理想变压器的原、副线圈按如图5－4－17所示电路连接，图中电表均为理想交流电表，且R1＝R2，开关S原来闭合．现将S断开，则电压表的示数U、电流表的示数I、电阻R1上的功率P1、变压器原线圈的输入功率P的变化情况分别是( A ) 图5－4－17 A．U增大 B．I增大 C．P1减小 D．P增大 14．如图5－4－18所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电，副线圈接入“220 V　60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( B ) 图5－4－18 A．电流表的示数为eq \f(3 \r(2),220) A B．电流表的示数为eq \f(3,220) A C．电源输出功率为1 200 W D．原线圈端电压为11 V 解析：变压器输入功率等于输出功率60 W，输入电压等于4400 V，则输入电流即电流表的示数为eq \f(3,220) A；电源情况不明，其输出功率不能确定．