物理选修34 变压器同步练习题

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电感、电容、变压器【同步导学】电感对交电流的作用 当交流电通过电感时，由于产生自感电动势，电感对电流阻碍作用，感抗用来表示阻碍作用的大小，感抗的大小与线圈的自感系数和交变电流的频率有关，自感系数和频率越大，感抗越大。电感对电流阻碍作用表现为：通直流、阻交流， 通低频、阻高频，在电工和电子技术中使用的扼流圈，就是利用电感阻碍交变电流的作用制成的。2、电容对交流电的作用当交流电压加在电容器的两极时，由于电容器不停地充、放电，致使电路产生持续的电流，好象有电流“通过”电容器，但电容器极板上已经有的电荷对后来的电荷有排斥，因而电容器对交流电有阻碍作用。容抗用来表示电容器对交流阻碍作用的大小，电容器的电容越大，电流频率越大，容抗容抗越小。电容对交流阻碍作用表现为：通交流，隔直流，通高频、阻低频。在电工和电子技术中使用的隔直电容器和高频旁路电容器，就是利用电容阻碍交变电流的作用制成的。例1 如图1所示，电流表内阻为零，电压表内阻无穷大，交流电源的电压，如果保持电压的有效值不变，只将电源的的频率改为100Hz,下列说法正确的是（ ）电流表示数增大 B、电压表示数增大C、灯泡变暗 D、灯泡变亮变式训练1 对于如图2所示的电路，下列说法正确的是（ ）A．双刀双掷开关S接上部时，灯泡亮度较大 B．双刀双掷开关S接下部时，灯泡亮度较大C．双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变大D．双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的铁芯抽出，在抽出的过程中，灯泡亮度变小变式训练2 在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于（ ）A．低频扼流圈的自感系数较大 B．高频扼流圈的自感系数较大C．低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流D．高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流例2 左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。在图3中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交流的混合信号，要求只输出低频交流信号。那么C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？ RVCu图 4 变式训练 3 如图4所示电路中，u是有效值为220V的交流电源，C是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法正确的是（ ）A、等于220V B、大于220V C、小于220V D、等于零【同步检测】1、如图所示为电子技术中常用的电路之一.“~”表示低频交流，“ ”表示高频交流，“—”表示直流，则下列叙述正确的是( )A.图a中后级输入只有交流成分 B.图b中后级输入只有直流成分C.图c中后级输入只有低频交流成分 D.图c中后级输入只有高频交流成分～V1V2V3第2题2、在图所示的交流电路中，保持电源电压一定，当交变电流的频率增大时，各交流电压表的示数将 ( )A．V1、V3增大，V2减小 B．V1不变，V2减小，V3增大C．V1不变，V2增大，V3减小 D．V1、V2、Y3都不变3、两个相同的白炽灯L1和L2，接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度大于灯L2的亮度.新电源的电压最大值和频率可能是（ ）A.最大值仍为Um，而频率大于f B.最大值仍为Um，而频率小于fC.最大值大于Um，而频率仍为f D.最大值小于Um，而频率仍为f4、如图所示，平行板电容器与灯泡串联后接在交变电源上，灯泡正常发光，则（ ）A．将介质板插入电容器中，灯泡将变暗 B．增大交变电流的频率，灯泡将变暗C．把电容器极板间距拉开一些，灯泡将变暗 D．把电容器两极板错开一些，灯泡将变暗5、关于感抗的理解，下列说法正确的是（ ）A、感抗是由于电流变化时线圈产生了自感电动势而对电流的变化产生的阻碍作用B、感抗仅与电源频率有关，与线圈自感系数无关C、电感产生感抗对交变电流有阻碍作用，但不会因此而消耗电能D、感抗和电阻等效，对任何交变电流都是一个确定的值.6、在电子技术中，从前一级装置输出的既有直流成分（工作电流），又有交流成分（信号电流）。如果我们希望输送到后一级装置的只有直流成分，电容器应该和后一级装置 ；如果我们希望输送到后一级装置的只有交流成分，电容器应该和后一级装置 （两空均填“串联”或“并联”）。1．变压器的工作原理 在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。理想变压器的磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。变压器只能改变交流电的电压及电流，不能改变交流电的频率。当变压器的原线圈输入恒定直流电时，铁心内磁通量不变，副线圈中无感应电动势产生，因此，输出电压总是为0。2．理想变压器电压跟匝数的关系各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有=……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。3．理想变压器电流跟匝数的关系原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况。一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：再根据……可得出：变压器上的电压是由原线圈决定的，无论变压器是否接负载，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。 例1 如图1所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比n1∶n2= 4∶1的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等，a、b加一定交流电压后，两电阻消耗的电功率之比为多少？两电阻两端电压之比为多少？变式训练1 交流电源的输出电压为V，一变压器原线圈接在该交流电源上，副线圈对三只相同规格的灯泡供电，电路如图2所示，灯泡规格为“10V 10W”，变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为10∶1，灯泡电阻视为定值，电流表内阻不计，求： （1）开关S断开时，电流表A的示数多大？ （2）开关S闭合时，灯泡L1消耗的功率多大？  例2 用理想变压器给负载（所有负载都是并联的）供电，下列措施哪些可以增加变压器的输入功率（ ）A．只增加原线圈的匝数 B. 只减少负载C. 只增加负载 D. 只增加副线圈的匝数变式训练２ 图3示为一理想变压器的电路图，图中S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器R的滑动头，Ul为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则下列说法中正确的是（ ）A．若保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大B．若保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率将增大C．若保持U1不变，S接在a处，使P向上滑时，I1将增大D．若保持P位置不变，S接在a处，使Ul增大时，I1将增大 例3 将电阻R1和R2如图4甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2：1，若其它条件不变，只将R1和R2改成如图4乙接法，R1和R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：（1）两组副线圈的匝数之比；（2）I1和I2之比。变式训练3 理想变压器原线圈1接U1=220V交流电压，副线圈2的输出电压U2=6V，电流I2=4A，副线圈3输出电压为U3=250V，电流I3=0.4A，如图所示。若n2为24匝，则原线圈中电流I1为多少？副线圈n3匝数为多少？第13题n112n2I23n3I3【同步检测】1、对于理想变压器，下列说法正确的是（ ）A、原线圈中的电流随着输出功率的增加而增大 B、原线圈的输入功率随着副线圈回路电流的增大而增大C、原线圈的电压随副线圈的输出功率的增加而增大 D、原线圈用细导线绕制，副线圈用粗导线绕制2、一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中一定相等的是（ ）A、交流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率3、理想变压器在使用中，下列说法中正确的是（ ）A、原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的增大而增大B、原线圈中输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增大而增大第4题U1n1Rn2C、当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流D、当副线圈空载（断路）时，原线圈上的电压为零4、如图所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行的办法是（ ） A、原线圈的匝数n1增加到原来的2倍 B、副线圈的匝数n2增加到原来的2倍 C、负载电阻的阻值R变为原来的2倍 D、n2和R都变为原来的2倍5、一理想变压器，原副线圈的匝数比n1：n2=1：2，电源电压，原线圈电路中接人一熔断电流I0=1A的保险丝，副线圈中接人一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于（ ）ab第6题图A.440Ω B.440Ω， C.880Ω D.880Ω6、如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则（ ）A、a为电流表，b为电压表 B、a为电压表，b为电流表C、路输送电功率是2200W D、线路输送电功率是2.2×106W7、如图所示，在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在图示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，另一半通过中间臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2=2：1，在不接负载的情况下（ ） A.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220VD.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V例1解答 由交流电源的电压可知，电源的的频率为50Hz，将频率增大为100Hz，致使感抗增大，电流表示数减小，灯泡变暗，电压表示数增大，故选B、C。例2解答 电容的作用是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”，由容抗的决定因素可看出：左图中的C1必须用电容小些的，才能使高频交流顺利通过，而低频不易通过，这种电容器叫高频旁路电容器。右图中的C2一般用电容大的，使低频交流电很容易通过，只有直流成分从电阻上通过，这种电容器叫隔直电容器。变式训练1A 2 A D 3C 【同步检测】 1.BC 2.C 3. ABC 4.B 6.变亮 例1解答 ∵n1∶n2= 4∶1 ∴U1∶U2= 4∶1 U1是原线圈两端的电压，U2是副线圈输出电压。设原、副线圈中电流分别为I1、I2，、由输入功率与输出功率相等，得：U1I1=U2I2 即I1∶I2= 1∶4则两电阻上消耗的电功率之比P1∶P2=I12R∶I22R=1∶16 电阻两端的电压之比UA∶UB=I1R∶I2R = 4∶1例2解答 变压器的输入功率由输出功率决定，只增加原线圈的匝数，或只减少副线圈的匝数，致使原、副线圈的匝数比增加，使副线圈的输出电压减少，输出功率减少，而使输入功率随之减少，A错D对；只减少负载，意味着总电阻增加，输出电流减小，输出功率减小，而使输入功率随之减少，C对B错。故选CD。例3解答（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有 R1=2R2……（1）设三组线圈的匝数分别是n1 ,n2 ,n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得U2=U U3=U乙图中R1和R2上的功率之比为1 : 8 即 8 ……（2）联列（1）式和（2）式解得 =（2）设甲图中输出功率为P1，则P1=（）2/（R1+R2）设乙图中输出 功率为P2，则P2=（）2/R1+（）2/R2以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为，根据P=IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1：I2=2：3变式训练1（1）0.05A; (2)4.4w 2AD 3 A 1000匝 1.A 2.ACD 3.A 4. D 5.C 6.BD 7.BD