高二物理必修一變壓器測(cè)試題及答案[1]

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1.(2011年濟(jì)南高二檢測(cè))理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,以下說(shuō)法中正確的是(  )
A.穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1
B.穿過(guò)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(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為10∶1
D.正常工作時(shí)原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1∶1
解析:選BD.對(duì)理想變壓器,B選項(xiàng)認(rèn)為無(wú)磁通量損漏,因而穿過(guò)兩個(gè)線圈的磁通量相同,磁通量變化率相同,因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正比;D選項(xiàng)可以認(rèn)為忽略熱損耗,故輸入功率等于輸出功率.
2.(2011年包頭高二檢測(cè))理想變壓器正常工作時(shí),若增加接在副線圈兩端的負(fù)載,則(  )
A.副線圈中電流增大
B.副線圈輸出的電功率減小
C.原線圈中電流不變
D.原線圈輸入的電功率增大
解析:選AD.由于U1、U2不變,負(fù)載增加,用電器的總電阻減小,由I2=U2R知I2增大,A對(duì)C錯(cuò).由P=UI解得P2=U2I2,所以P2增大,P1增大,B錯(cuò)D對(duì).
3.如圖5-4-9所示為理想變壓器.原線圈的匝數(shù)為1000匝,兩個(gè)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(dāng)n1接上交變電壓時(shí),L1、L2都正常發(fā)光,那么原線圈中的電流為(  )

圖5-4-9
A.160 A B.130 A
C.120 A D.110 A
解析:選C.P出=2 W+4 W=6 W,由P入=P出,得I1U1=6 W,又U1U2=n1n2,所以U1=n1n2U2=100050×6 V=120 V,所以I1=6120 A=120 A.故正確答案為C.
4.如圖5-4-10所示,理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2,輸電線的等效電阻為R.開始時(shí),開關(guān)S斷開.當(dāng)S接通時(shí),以下說(shuō)法中正確的是(  )

圖5-4-10
A.副線圈兩端M、N的輸出電壓減小
B.副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大
C.通過(guò)燈泡L1的電流減小
D.原線圈中的電流增大
解析:選BCD.由于輸入電壓不變,所以當(dāng)S接通時(shí),理想變壓器副線圈M、N兩端輸出電壓不變.并聯(lián)燈泡L2,總電阻變小,由歐姆定律知,流過(guò)R的電流增大,電阻上的電壓UR=IR增大.副線圈輸出電流增大,根據(jù)輸入功率等于輸出功率I1U1=I2U2得,I2增大,原線圈輸入電流I1也增大.UMN不變,UR變大,所以UL1變小,流過(guò)燈泡L1的電流減。
5.如圖5-4-11所示,一個(gè)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1.80×104 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(guò)12 mA`時(shí),熔絲就熔斷.

圖5-4-11
(1)熔絲的熔斷電流是多大?
(2)當(dāng)副線圈電路中電流為10 mA時(shí),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(dāng)I2=12 mA時(shí),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(shí),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.對(duì)理想變壓器可作出的判斷是(  )
A.高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導(dǎo)線粗
B.低壓線圈匝數(shù)少、電流小、導(dǎo)線細(xì)
C.高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導(dǎo)線細(xì)
D.低壓線圈匝數(shù)少、電流大、導(dǎo)線粗
解析:選D.由變壓規(guī)律U1U2=n1n2高壓線圈匝數(shù)多,由變流規(guī)律I1I2=n2n1,匝數(shù)多的電流小,導(dǎo)線細(xì);匝數(shù)少的電流大,導(dǎo)線粗,故選D.
2.一臺(tái)理想變壓器的副線圈有100 匝,輸出電壓為10 V,則鐵芯中磁通量的變化率的最大值為(  )
A.10 Wb/s B.14.1 Wb/s
C.0.14 Wb/s D.28.2 Wb/s
解析:選C.由E=n•ΔΦΔt知
ΔΦΔt=1nEm=1100×102 Wb/s=0.14 Wb/s.
3.(2010年高考重慶卷)一輸入電壓為220 V,輸出電壓為36 V的變壓器副線圈燒壞.為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù),某同

同學(xué)拆下燒壞的副線圈,用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈.如圖5-4-12所示,然后將原線圈接到220 V交流電源上,測(cè)得新繞線圈的端電壓為1 V,按理想變壓器分析,該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為(  )

圖5-4-12
A.1100,360 B.1100,180
C.2200,180 D.2200,360
解析:選B.對(duì)新繞線圈的理想變壓器,根據(jù)變壓比公式得
n1=n3U1U3=5×2201=1100,同理,變壓器燒壞前,n2=n1U2U1=1100×36220=180,B正確.
4.如圖5-4-13所示,MN和PQ為兩光滑的電阻不計(jì)的水平金屬導(dǎo)軌,N、Q接理想變壓器,理想變壓器的輸出端接電阻元件R、電容元件C,導(dǎo)軌上垂直放置一金屬棒ab.今在水平導(dǎo)軌部分加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則下列說(shuō)法中正確的是(IR、Ic均為有效值)(  )

圖5-4-13
A.若ab棒勻速運(yùn)動(dòng),則IR ≠ 0,Ic=0
B.若ab棒勻速運(yùn)動(dòng),則IR=0,Ic=0
C.若ab棒在某一中心位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),則IR ≠ 0,Ic ≠ 0
D.若ab棒做勻加速運(yùn)動(dòng),則IR ≠ 0,Ic=0
解析:選BCD.ab勻速切割時(shí)產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì),原線圈中有穩(wěn)恒電流,副線圈不產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故副線圈電流為零,A錯(cuò),B正確;若ab棒在某一中心位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),原線圈中產(chǎn)生周期性變化的電流,副線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,副線圈電流不為零,電容器進(jìn)行充放電,故C正確;當(dāng)ab勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)均勻增加,原線圈中電流均勻增加,產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻增強(qiáng),副線圈中產(chǎn)生穩(wěn)定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),副線圈兩端電壓不變,因而電容器不會(huì)充放電.故D選項(xiàng)也正確.
5.(2011年湛江市模擬)如圖5-4-14所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1,原線圈接正弦式交流電源,副線圈接入“220 V,60 W”燈泡一只,且燈泡正常發(fā)光.則(  )

圖5-4-14
A.電流表的示數(shù)為32220A
B.電源輸出功率為1200 W
C.電流表的示數(shù)為3220 A
D.原線圈兩端電壓為11 V
解析:選C.副線圈電壓U2=220 V,電流I2=PU2=311 A,則原線圈兩端電壓U1=201×U2=4 400 V,電流I1=120×I2=3220 A,所以電流表示數(shù)為3220 A,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,C正確.電源輸出功率為60 W,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.
6.(2011年湛江高二檢測(cè))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(guò)滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié),如圖5-4-15所示,在副線圈兩輸出端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,在原線圈上加一電壓為U的交流電,則(  )

圖5-4-15
A.保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大
B.保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變小
C.保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大
D.保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變小
解析:選BC.保持Q的位置不動(dòng),副線圈匝數(shù)不變,由U1U2=n1n2知U2不變,當(dāng)P向上滑動(dòng)時(shí),由I2=U2R0+R知I2減小,故電流表的讀數(shù)變小,B正確,A錯(cuò)誤;保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),副線圈的匝數(shù)增多,由U1U2=n1n2知,U2增大,由I2=U2R+R0知I2增大,故I1增大,C正確,D錯(cuò)誤.
7.(2011年蕪湖高二檢測(cè))如圖5-4-16,電路中有四個(gè)完全相同的燈泡,額定電壓均為U,變壓器為理想變壓器,現(xiàn)在四個(gè)燈泡都正常發(fā)光,則變壓器的匝數(shù)比n1∶n2和電源電壓U1分別為(  )

圖5-4-16
A.1∶2 2U B.1∶2 4U
C.2∶1 4U D.2∶1 2U
解析:選C.設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為I,則I1=I,I2=2I.由n1n2=I2I1得n1n2=21.由U1′U2=n1n2得U1′=n1n2U2=2U.故U1=4U,C正確.
8.如圖5-4-17甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖,下列說(shuō)法中正確的是(  )

圖5-4-17
A.線圈匝數(shù)n1<n2,n3<n4
B.線圈匝數(shù)n1>n2,n3<n4
C.甲圖中的電表是電壓表,輸出端不可以短路
D.乙圖中的電表是電流表,輸出端不可以斷路
解析:選BCD.甲圖中原線圈并聯(lián)在電路中,應(yīng)為電壓互感器,為降壓變壓器,n1>n2,甲圖中的電表為電壓表;乙圖中原線圈串聯(lián)在電路中,為電流互感器,是升壓變壓器,n3<n4,乙圖中電表為電流表,

故選項(xiàng)B、C、D正確.
9.(2009年高考四川卷)如圖5-4-18甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,R1=20 Ω,R2=30 Ω,C為電容器.已知通過(guò)R1的正弦式交流電如圖乙所示,則(  )

圖5-4-18
A.交流電的頻率為0.02 Hz
B.原線圈輸入電壓的最大值為2002 V
C.電阻R2的電功率約為6.67 W
D.通過(guò)R3的電流始終為零
解析:選C.由圖象可知該交流電的周期為0.02 s,所以頻率為50 Hz,A錯(cuò)誤;因?yàn)樽儔浩鬏敵鲭妷鹤畲笾禐?0×1 V=20 V,所以變壓器原線圈電壓的最大值為20×10 V=200 V,B錯(cuò)誤;R2的功率P2=U2R2=202302W=6.67 W,C正確;因?yàn)殡娙萜骺梢酝ㄟ^(guò)交流電,所以電阻R3中的電流不是始終為零,D錯(cuò)誤.
二、非選擇題
10.如圖5-4-19所示,自耦變壓器輸入端A、B接交流電源,其電壓有效值UAB=100 V,R0=40 Ω,當(dāng)滑動(dòng)片處于線圈中點(diǎn)位置時(shí),C、D兩端電壓的有效值UCD為________V,通過(guò)電阻R0的電流有效值為________A.

圖5-4-19
解析:當(dāng)滑片處于線圈中點(diǎn)時(shí)由變壓比公式得,UCD=2UAB=200 V,通過(guò)R0的電流I=UCD/R0=5 A.
答案:200 5
11.黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備,它發(fā)出的紫外線能夠引誘害蟲飛近黑光燈,然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”.

圖5-4-20
如圖5-4-20是高壓電網(wǎng)的工作電路,高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220 V的交流電壓變成高壓,高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5 cm,已知空氣在常溫常壓下的擊穿電壓為6220 V/cm,為防止空氣被擊穿而造成短路,變壓器的次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過(guò)多少?
解析:電網(wǎng)兩極間電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)Um=Emd
由題意,空氣被擊穿時(shí)Em=6220 V/cm
由理想變壓器電壓關(guān)系U1mUm=n1n2
由峰值與有效值關(guān)系U1m=2U1
由以上各式:得n1n2=110.
所以次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過(guò)10∶1.
答案:10∶1
12.如圖5-4-21所示理想變壓器輸入的交流電壓U1=220 V,有兩組副線圈,其中n2=36匝,標(biāo)有“6 V 9 W”、“12 V 12 W”的電燈分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光,求:

圖5-4-21
(1)原線圈的匝數(shù)n1和另一副線圈的匝數(shù)n3;
(2)原線圈中電流I1.
解析:(1)由于兩燈泡均正常發(fā)光,
所以有U2=6 V,U3=12 V
根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系,
由U1U2=n1n2,U2U3=n2n3得
n1=U1U2n2=2206×36=1320(匝),
n3=U3U2n2=126×36=72(匝).
(2)由于P入=P出,P出=P2+P3,所以P入=P2+P3,
即I1U1=P2+P3,則
I1=P2+P3U1=9+12220A≈0.095 A.
答案:(1)1320匝 72匝
(2)0.095 A


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