高二物理变压器检测试题(附参考答案)

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2.6 变压器 每课一练(粤教版选修3-2)
1.(双选)理想变压器工作时,原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是(  )
A.电压有效值 B.电流有效值
C.交变电流频率 D.交变电流电功率
2.如图10所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1,当导体棒l在匀强磁场中以速度v向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表 的示数是12 mA,则电流表 的示数为(  )
图10
A.3 mA B.0 mA
C.48 mA D.与负载R的值有关
3.(双选)在绕制变压器时,某人将两个线圈绕在如图11所示的变压器铁芯的左右两个臂上.当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂.已知线圈1,2的匝数之比n1∶n2=2∶1.在不接负载的情况下(  )
图11
A.当线圈1输入电压为220 V时,线圈2输出电压为110 V
B.当线圈1输入电压为220 V时,线圈2输出电压为55 V
C.当线圈2输入电压为110 V时,线圈1输出电压为220 V
D.当线圈2输入电压为110 V时,线圈1输出电压为110 V
4.(双选)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12甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的触头.下列说法正确的是(  )
图12
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,变压器的输入功率增加
5.一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1,则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是(  )
A.5 A,250 V,50 kW B.5 A,10 kV,50 kW
C.200 A,250 V,50 kW D.200 A,10 kV,2×103 kW
6.一理想变压器的原线圈上接有正弦式交变电压,其最大值保持不变,副线圈有可调电阻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
7.(双选)如图13所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为u=202sin 100πt V.氖泡在两端电压达到100 V时开始发光.下列说法中正确的有(  )
图13
A.开关接通后,氖泡的发光频率为100 Hz
B.开关接通后,电压表的示数为100 V
C.开关断开后,电压表的示数变大
D.开关断开后,变压器的输出功率不变
8.(双选)图14所示是霓虹灯的供电电路,电路中的变压器可视为理想变压器.已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2=120,加在原线圈的电压为u1=311sin 100πt V,霓虹灯正常工作的电阻R=440 kΩ,I1、I2表示原、副线圈中的电流.下列判断正确的是(  )
图14
A.副线圈两端电压6 220 V,副线圈中的电流14.1 mA
B.副线圈两端电压4 400 V,副线圈中的电流10 mA
C.I1D.I1>I2
9.如图15甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R1=20 Ω,R2=30 Ω,C为电容器.已知通过R1的正弦式交变电流如图乙所示,则(  )
图15
A.交变电流的频率为0.02 Hz
B.原线圈输入电压的最大值为2002 V
C.电阻R2的电功率约为6.67 W
D.通过R3的电流始终为零
10.如图16所示,理想变压器线圈匝数比n1∶n2=2∶1,分别接有相同的两只灯泡A和B,若在a、b间接正弦式交流电源,电源电压为U,则B灯两端电压为(  )
图16
A.0.5U B.2U C.0.2U D.0.4U
题 号12345678910
答 案
11.如图17所示的变压器的原线圈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:
图17
(1)副线圈3的匝数n3;
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
12.如图18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1.80×104 V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18
(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?
13.如图19所示,交流发电机电动势的有效值E=20 V,内阻不计,它通过一个R=6 Ω的指示灯连接变压器.变压器输出端并联24只彩色小灯泡,每只灯泡都是“6 V,0.25 W”,灯泡都正常发光,导线电阻不计.求:
图19
(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比;
(2)发电机的输出功率.
参考答案
课后巩固练
1.CD 2.B
3.BD [在不考虑原、副线圈内电阻的情况下,变压器原、副线圈电压之比(U1/U2)等于原、副线圈中产生的感应电动势之比(E1/E2).当给线圈1输入电压U1时,U1U2=E1E2=n1ΔΦ1Δtn2ΔΦ2Δt=n1ΔΦ1n2ΔΦ2=21×21=41.当给线圈2输入电压U2时,U2U1=E2E1=n2ΔΦ2Δtn1ΔΦ1Δt=n2ΔΦ2n1ΔΦ1=12×21=1.所以选项B、D正确.]
4.AD [变压器不改变电压的频率,副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频率为f=1T=12×10-2 Hz=50 Hz;由U1U2=n1n2可得副线圈中电压的最大值31 V,故有效值为312 V;P向右移动时,输出电路中电压不变,电阻减小,电流增大,输出功率增大,变压器的输入功率等于输出功率,也增大,故正确的选项为A、D.]
5.A [设原线圈输入电压、电流、功率分别为U1、I1、P1,副线圈输出电压、电流、功率分别为U2、I2、P2,原、副线圈匝数分别为n1、n2.
由I1I2=n2n1知I1=n2n1I2=140×200 A=5 A.
由 U1U2=n1n2知U2=n2n1U1=140×10×103 V=250 V
输出功率P出=U2I2=250×200 W=50 kW]
6.B [副线圈的电压不变,当副线圈接的电阻R增大时,I2减小,P2减小,因为P1=P2,所以P1减小,I1=n2n1I2,I1也减小.]
7.AB [由U1U2=n1n2得:副线圈的输出电压u2=5u=1002sin 100πt V,此电源频率f0=50 Hz,而氖泡每个周期发光2次,则氖泡的发光频率f氖=2f0=100 Hz,A正确;电压表的示数应为副线圈输出电压的有效值,故U=U2m2=100 V,B正确;交变电流、电压的有效值不变,故电压表示数不变,C错;断开开关后,变压器的输出功率减小,D错.]
8.BD [原线圈电压有效值U1=Um2=3112 V=220 V,由U1U2=n1n2,可得U2=4 400 V,由欧姆定律可知I2=U2R=10 mA,由I1I2=n2n1可得:I1>I2,所以B、D两项正确.]
9.C [由题中图象可知该交变电流的周期为0.02 s,所以频率为50 Hz,A错误;因为变压器输出电压最大值为20×1 V=20 V,所以由变压比公式U1n1=U2n2知变压器原线圈电压的最大值为20×10 V=200 V,B错误;R2的功率P2=U2R2=202230 W=6.67 W,C正确;因为电容器存在充、放电现象,所以电阻R3中的电流不是始终为零,D错误.]
10.D [设原线圈电压为U1,电流为I1,副线圈电压为U2,电流为I2,则U1=U-I1RA,U1U2=n1n2,I1I2=n2n1,U2=I2RB,依题意,A、B完全相同,有RA=RB,联立以上各式,整理可得n2n1U1=n1n2(U-U1),即12U1=2(U-U1),
得U1=45U,U2=12U1=25U=0.4U]
11.(1)275匝 (2)550匝 0.255 A
解析 (1)变压比公式对于有两个副线圈的变压器也适用,则有
U2U3=n2n3,n3=n2U3U2=30×11012匝=275匝.
(2)同理由变压比公式得:n1n2=U1U2,n1=U1U2n2=22014×30匝=550匝.理想变压器的输入功率等于输出功率,即P1=P2+P3=12 W+0.4×110 W=56 W.原线圈中电流I1=P1U1=56220 A≈0.255 A
12.(1)0.98 A (2)180 W
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,有I1U1=I2U2
当I2=12 mA时,I1即为熔断电流,代入数据,得I1=0.98 A
(2)设副线圈中电流为I2′=10 mA时,变压器的输入功率为P1,根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有
P1=I2′U2,代入数据,得P1=180 W
13.(1)3∶1 (2)6.67 W
解析 (1)彩色小灯泡额定电流IL=PU=0.256 A=124 A,次级线圈总电流I2=24IL=1 A.变压器输入功率等于输出功率,有I1U1=I2U2=6 W,变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得E=U1+I1R=6I1+6I1,代入E值解得I1=13 A(I1=3 A应舍去,据题意是降压变压器,应I1

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