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111 2013-2014學年高中物理 第五章第四節(jié) 變壓器知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2 1. (2013南充高二檢測)如圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路．當直導(dǎo)線AB在勻強磁場中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運動時，安培表A1的讀數(shù)是12毫安，那么安培表A2的讀數(shù)是(　　) A．0　　　　　　　　　　 B．3毫安 C．48毫安 D．與R值大小無關(guān) 解析：選A.當直導(dǎo)線AB在勻強磁場中沿導(dǎo)軌勻速向右做切割磁感線運動時，原線圈中產(chǎn)生恒定的電流，不能在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選A. 2．一個正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列哪個物理量不一定相等(　　) A．交流的頻率 B．電流的有效值 C．電功率 D．磁通量變化率 答案：B 3. (2012高考新課標全國卷)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分．一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，某副線圈匝數(shù)可調(diào)．已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900 匝；原線圈為1 100 匝，接在有效值為220 V的交流電源上．當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負載R上的功率為2.0 kW.設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1，負載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為(　　) 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：選B.對理想變壓器，原、副線圈功率相同，故通過原線圈的電流I1＝＝ A≈9.1 A，負載兩端電壓即為副線圈電壓，由＝，即＝，可得U2＝380 V，故選B. 4．一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭，下列說法正確的是(　　) A．副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz B．副線圈輸出電壓的有效值為31 V C．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小 D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增加 解析：選AD.由圖象甲可知原線圈輸入電壓的最大值：Um＝311 V，T＝210－2 s，則原線圈輸入電壓的有效值：U1＝＝220 V，f＝＝＝50 Hz，選項A正確；由＝可得：U2＝U1＝22 V，B錯誤．P向右移動時，副線圈的電阻減小，副線圈輸出電壓不變，所以副線圈的電流增大，原線圈的電流也增大，而匝數(shù)比不變，所以原、副線圈的電流比不變，C錯誤．P向右移動時，副線圈的電阻減小，副線圈輸出電壓不變，所以變壓器的輸出功率增加，D正確．故選AD. 5．如圖所示，一個變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220 V的市電上，向額定電壓為1.80104 V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光，為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12 mA`時，熔絲就熔斷． (1)熔絲的熔斷電流是多大？ (2)當副線圈電路中電流為10 mA時，變壓器的輸入功率是多大？ 解析：(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有U1I1＝U2I2，當I2＝12 mA時，I1即為熔斷電流，代入數(shù)據(jù)得I1＝0.98 A. (2)設(shè)副線圈中的電流為I′2＝10 mA時，變壓器的輸入功率為P1，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有P1＝I′2U2，代入數(shù)據(jù)，得P1＝180 W. 答案：(1)0.98 A　(2)180 W 一、選擇題 1．(多選)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，以下說法中正確的是(　　) A．穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1 B．穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等 C．原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為10∶1 D．正常工作時，原、副線圈的輸入、輸出功率比為1∶1 解析：選BD.理想變壓器無磁通量損漏，因而穿過兩個線圈的交變磁通量相同，磁通量變化率相同，因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正比；理想變壓器可以忽略熱損耗，故輸入功率等于輸出功率．故選BD. 2．(多選)(2013杭州一中高二月考)如圖所示，原、副線圈匝數(shù)比為2∶1的理想變壓器正常工作時(　　) A．原、副線圈磁通量之比為2∶1 B．原、副線圈電流之比為1∶2 C．輸入功率和輸出功率之比為1∶1 D．原、副線圈磁通量變化率之比為1∶1 解析：選BCD.理想變壓器原副線圈的磁通量總相等(無漏磁)，A錯誤，D正確；輸入功率總等于輸出功率，C正確；電流與匝數(shù)滿足＝，B正確．故選BCD. 3．(單選)如圖所示為理想變壓器．原線圈的匝數(shù)為1 000匝，兩個副線圈n2＝50匝，n3＝100 匝，L1是“6 V　2 W”的小燈泡，L2是“12 V　4 W”的小燈泡，當n1接上交變電壓時，L1、L2都正常發(fā)光，那么原線圈中的電流為(　　) A. A B. A C. A D. A 解析：選C.P出＝2 W＋4 W＝6 W，由P入＝P出，得I1U1＝6 W，又＝，所以U1＝U2＝6 V＝120 V，所以I1＝ A＝ A．故選C. 4. (單選)(2011高考浙江卷)如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1＝800和n2＝200的兩個線圈，上線圈兩端與u＝51sin 314t V的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是(　　) A．2.0 V B．9.0 V C．12.7 V D．144.0 V 解析：選A.由＝得U2＝，其中U1＝ V，得 U2＝ V≈9.0 V，因此題中兩線圈并非處于理想狀態(tài)，會出現(xiàn)漏磁，所以交流電壓表的讀數(shù)小于9.0 V，故選A. 5．(單選)如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，在原線圈ab兩端加上電壓為220sin 100πt V的正弦交變電流．當原線圈中ab兩端的電壓為100 V的瞬間，副線圈兩端理想交流電壓表的讀數(shù)為(　　) A．220 V B．22 V C．22 V D．10 V 解析：選C.交流電壓表的讀數(shù)為交變電壓的有效值．由U1＝220 V，n1∶n2＝10∶1得U2＝U1＝22 V，故選C. 6．(單選)一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶2，電源電壓U＝220sin ωt V，原線圈電路中接入一熔斷電流I0＝1 A的保險絲，副線圈中接入一可變電阻R，如圖所示，為了使保險絲不致熔斷，調(diào)節(jié)R時，其阻值最低不能小于(　　) A．440 Ω B．440 Ω C．880 Ω D．880 Ω 解析：選C.本題的關(guān)鍵是要知道保險絲熔斷電流I0＝1 A為電流的有效值． 當原線圈電流I1＝I0時，副線圈中的電流(即副線圈中電流的有效值)為I2＝I1＝I0＝ A， 副線圈的輸出電壓有效值為U2＝U1＝＝440 V. 因此副線圈電路中負載電阻的最小值為Rmin＝＝880 Ω.故選C. 7．(多選)(2011高考廣東卷)圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中R＝55 Ω，A、V為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110 V，下列表述正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)為2 A B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶2 C．電壓表的示數(shù)為電壓的有效值 D．原線圈中交變電壓的頻率為100 Hz 解析：選AC.由題圖乙可知原線圈兩端電壓的有效值U1＝220 V，由＝，可得原副線圈匝數(shù)之比＝＝＝2∶1，故B錯誤．電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)都為有效值，故C正確．電流表示數(shù)I＝＝ A＝2 A，故A正確．由題圖乙可知T＝0.02 s，所以交變電壓的頻率為f＝＝ Hz＝50 Hz，D錯誤．故選AC. 8．(多選)(2011高考山東卷)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V，變電所需適時進行調(diào)壓，圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖．保持輸入電壓u1不變，當滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓．某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖乙所示．以下正確的是(　　) A．u2＝190sin(50πt) V B．u2＝190sin(100πt) V C．為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當下降 D．為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當上移 解析：選BD.根據(jù)題圖乙可知交變電壓的最大值Um＝190 V和周期T＝0.02 s，結(jié)合正弦交變電壓的瞬時值表達式u＝Umsin ωt，可知B正確，A錯誤；根據(jù)變壓器的變壓比＝，U1、n2不變，提高U2只能減小n1，所以P應(yīng)上移，D正確，C錯誤．故選BD. ☆9.(單選)理想變壓器如圖所示，副線圈接有三個燈泡，原線圈與一個燈泡串聯(lián)在交流電源上，若四個燈泡完全相同且都正常發(fā)光，則電源兩端的電壓U1與燈泡兩端的電壓U2之比為(　　) A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 解析：選D.原、副線圈中電流比為I1∶I2＝1∶3，則 I1(U1－U2)＝I2U2得U1＝4U2，所以＝，故選D. ☆10.(多選)(2013浙江金華一中高二檢測)有一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖所示，在副線圈兩輸出端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，在原線圈上加一電壓為U的交流電，則(　　) A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小 解析：選BC.保持Q的位置不動，副線圈匝數(shù)不變，由＝知U2不變，當P向上滑動時，由I2＝知I2減小，故電流表的讀數(shù)變小，B正確，A錯誤；保持P的位置不動，將Q向上滑動時，副線圈的匝數(shù)增多，由＝知，U2增大，由I2＝知I2增大，故I1增大，C正確，D錯誤．故選BC. 二、非選擇題 11．如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓U1＝3 300 V，副線圈的輸出電壓U2＝220 V，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表的示數(shù)U0＝2 V，則： (1)原、副線圈的匝數(shù)各是多少？ (2)當S斷開時，A2的示數(shù)I2＝5 A，那么A1的示數(shù)是多少？ 解析：電壓表示數(shù)U0是一匝線圈上的電壓． (1)根據(jù)變壓比＝及＝，有n1＝n0＝1匝＝1 650匝，n2＝n0＝1匝＝110匝． (2)對理想變壓器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2 I1＝I2＝5 A≈0.33 A. 答案：(1)1 650匝　110匝　(2)0.33 A 12．(2011高考江蘇卷)如圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的ut圖象如圖乙所示．若只在ce間接一只Rce＝400 Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225 Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W. (1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式； (2)求只在ce間接400 Ω電阻時，原線圈中的電流I1； (3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比. 解析：(1)由乙圖可知ω＝200π rad/s 電壓瞬時值：uab＝400sin 200πt(V)． (2)電壓有效值U1＝＝200(V) 理想變壓器P1＝P2 原線圈中的電流I1＝＝0.28 A. (3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1，根據(jù)變壓器規(guī)律有＝，＝，由題意有：＝，聯(lián)立可得：＝＝. 答案：(1)uab＝400sin 200πt V (2)0.28 A　(3) 111