高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器精练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器精练，共7页。

1．下列各图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的灯泡相同，规格都是“220 V 40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，台灯中消耗功率最小的是( )
解析：选C 题目中提供了4种控制电路，A、B、D选项图中3种电路均采用变阻器分压，工作时电阻上都有额外的功率损耗，台灯消耗的功率大于20 W，C选项图中用理想变压器改变电压，因没有额外的功率损耗，这时台灯消耗的功率就等于20 W，为最小值。故选项C正确。
2．[多选]如图所示，动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流)，产生的电信号一般都不是直接送给扩音机，而是经过一个变压器之后再送给扩音机放大，变压器的作用是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，关于话筒内的这个变压器，下列说法正确的是( )
A．一定是升压变压器，由P＝UI可知，升压后，电流减小，导线上损失的电能减少
B．一定不是升压变压器，由P＝eq \f(U2,R)可知，升压后，导线上损失的电能会增加
C．一定是降压变压器，由I1＝eq \f(n2,n1)I2可知，降压后，电流增大，使到达扩音机的信号更强
D．一定不是降压变压器，由P＝I2R可知，降压后，电流增大，导线上损失的电能也会增加
解析：选AD 由题目所述“变压器的作用是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失”知，话筒输出线上的电流强度应尽量地小。升压变压器正好能提高副线圈中的电压而减小其电流强度，从而减少导线上损失的电能，故A、D项正确。
3．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器 ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则( )
A．ab接MN、cd接PQ，I ab＜Icd
B．ab接MN、cd接PQ，I ab＞Icd
C．ab接PQ、cd接MN，I ab＜Icd
D．ab接PQ、cd接MN，I ab＞Icd
解析：选B 电流互感器 ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据电流比I1∶I2＝n2∶n1可知，I ab＞Icd，电流表应接在电流较小一侧，B正确。
4.
理想降压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电源，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变小时，以下说法正确的是( )
A．输出功率增大
B．A2读数增大
C．A1读数增大
D．A1读数不为零，且保持不变
解析：选D 根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此本题变压器原线圈接在6 V恒定直流电源上，副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确。
5．用理想变压器向负载供电，变压器的输入电压不变，如图所示，如果负载电阻的滑动触头向上移动，则图中所有交流电表的示数及变压器输入功率的变化情况为( )
A．V1、V2不变，A1增大、A2减小，P增大
B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小
D．V1不变、V2增大，A1减小、A2增大，P减小
解析：选C 由于 V1示数不变，变压器的匝数不变，所以 V2示数不变，当负载电阻的滑动触头向上移动时，总电阻R总增大，总电流I总减小，导致电流表A1、A2示数减小，输入、输出功率减小，因此C正确。
6．如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数n1和副线圈匝数n2均可调节。原线圈两端接如图乙所示的交流电，副线圈接负载电阻R和理想交流电流表○eq \a\vs4\al( A)。则下列说法正确的是( )
A．原线圈所接交流电的瞬时值表达式为
u＝220eq \r(2)sin(50πt)V
B．增大n1，其他条件不变，变压器的输出电压变大
C．增大n2，其他条件不变，电流表的示数变大
D．增大R，其他条件不变，变压器的输入功率变大
解析：选C 由题图乙可知T＝0.02 s，所以f＝50 Hz，原线圈中交流电的瞬时值表达式为u＝220eq \r(2)sin(100πt)V，选项A错；根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)知，增大n1，U2减小，选项B错；增大n2，U2增大，电流表示数增大，C正确；增大R，电流表示数减小，变压器的输出功率减小，变压器的输入功率减小，D错误。
7．如图甲所示，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环型铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个55 Ω的电阻(图中未画出)，则( )
A．该交流电的电压瞬时值表达式为
u＝220eq \r(2)sin(25πt)V
B．该交流电的频率为50 Hz
C．流过电阻的电流接近于4 A
D．电阻消耗的功率接近于220 W
解析：选D 由题图乙可知正弦交流电的周期T＝0.04 s，则f＝eq \f(1,T)＝25 Hz，ω＝2πf＝50π rad/s，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝220eq \r(2)sin(50πt)V，A、B错误；从题图甲中可以看出，自耦变压器的副线圈的匝数约是原线圈匝数的eq \f(1,2)，故副线圈两端的电压约为110 V，流过电阻的电流约为2 A，C项错误；电阻消耗的功率P＝U2I2＝220 W，D项正确。
8．[多选]如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1 100，副线圈的匝数n2＝110，R0、R1、R2均为定值电阻，且阻值相同，电流表、电压表均为理想交流电表，原线圈接u＝220sin(314t)V的交流电压，起初开关S处于断开状态。下列说法正确的是( )
A．交流电压表的示数为22 V
B．当开关S闭合后，交流电压表的示数变小
C．当开关S闭合后，交流电流表的示数变大
D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大
解析：选BCD 变压器的输入电压的有效值为eq \f(220,\r(2)) V，则副线圈两端的电压有效值为eq \f(22,\r(2)) V，根据串联分压原理，开关S闭合前，交流电压表的示数为eq \f(11,\r(2)) V，选项A错误；当开关S闭合后，输出功率增大，流过R0的电流增大，R0两端的电压增大，则交流电压表的示数变小，原线圈输入功率增大，交流电流表的示数变大，选项B、C、D正确。
9.
[多选]钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( )
A．该测量仪可测量直流电的电流
B．载流导线中电流大小I0＝eq \f(I,n)
C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流
D．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变大
解析：选CD 钳形电流测量仪实质上是一个升压变压器，只能测量交流电的电流，故A错误；根据eq \f(I0,I)＝eq \f(n,1)，得载流导线中电流大小I0＝nI，故B错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的电流将小于实际电流，故C正确；根据n1I1＝n2I2，若将载流导线在铁芯上多绕几匝，即n1变大，I1、n2不变，则钳形电流测量仪的示数I2 将变大，故D正确。
10．[多选]如图甲所示，一理想变压器原线圈可通过移动滑动触头P的位置改变线圈接入电路的匝数，b为原线圈的中点，当P接a时，原、副线圈的匝数比为10∶1，线圈L的直流电阻不计，若原线圈所接电源电压如图乙所示，则( )
A．当P接a时，灯泡B两端的电压为22 V，频率为50 Hz
B．只将P由a向b滑动时，变压器的输入功率增大
C．只增大电源的频率，灯泡B变亮
D．只将滑动变阻器R的滑片M向上滑动时，灯泡B亮度不变
解析：选BD 由题图乙可知，T＝0.02 s，由f＝eq \f(1,T)知频率为50 Hz，U1＝220 V，当P接a时，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，U2＝22 V，但由于线圈L对交流有阻碍作用，所以灯泡B两端的电压小于22 V，选项A错误；只将P由a向b滑动时，n1减小，U2增大，变压器的输出功率增大，变压器的输入功率增大，选项B正确；只增大电源的频率，线圈L感抗变大，灯泡B变暗，选项C错误；只将滑动变阻器R的滑片M向上滑动时，R增大，由变压器输出电压、频率不变，可知灯泡B亮度不变，选项D正确。
B级—选考提能
11．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈接入图乙所示的不完整的正弦电流，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是( )
A．R处出现火警时电压表示数增大
B．R处出现火警时电流表示数减小
C．图乙中电压的有效值为220 V
D．电压表的示数为11eq \r(2) V
解析：选D 由eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(220\r(2),\r(2))))2,R)·eq \f(T,2)＋0＝eq \f(U\\al(2,1),R)T，题图乙中电压有效值U1＝110eq \r(2) V，由 eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得电压表示数U2＝11eq \r(2) V，C错误，D正确；R处出现火警时，R电阻变小，副线圈电流增大，原线圈电流也随之增大，电流表示数增大，但电压表示数不变，A、B错误。
12．如图所示是一种理想自耦变压器的示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头。AB间接交变电压U，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光。下列说法正确的是( )
A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大
B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗
C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器输入功率变大
D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗
解析：选C P不动，则变压器输出电压不变，将Q向右移动，滑动变阻器R接入电路的电阻变大，据P出＝eq \f(U\\al(2,2),R＋R灯)得变压器的输出功率变小，则输入功率也变小，选项A错误；P不动，输出电压不变，将Q向左移动，滑动变阻器R接入电路的电阻变小，变压器的输出功率变大，据P出＝I2U2得I2变大，两灯均变亮，选项B错误；Q不动，滑动变阻器R接入电路的电阻不变，将P沿逆时针方向移动，则变压器输出电压变大，据P出＝eq \f(U\\al(2,2),R＋R灯)得变压器的输出功率变大，则输入功率也变大，选项C正确；P、Q都不动，变压器输出电压不变，断开开关S，负载总电阻变大，变压器的输出功率变小，输出电流变小，滑动变阻器R分得的电压变小，所以L1两端的电压变大，L1将变亮，选项D错误。
13.
如图所示为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u＝220sin(100πt)V，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R2为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R1为定值电阻，C为电容器。下列说法正确的是( )
A．交流电压表的示数是110 V
B．交流电的频率为100 Hz
C．通过R1的电流始终为零
D．当R2处温度升高时，交流电压表的示数不变，交流电流表的示数变大
解析：选D 原线圈所接交变电压的有效值为U1＝eq \f(220,\r(2)) V，由理想变压器的变压比公式eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1,2)×eq \f(220,\r(2)) V＝55eq \r(2) V，选项A错误；由交变电压的瞬时值表达式u＝220sin (100πt)V可知，该交变电流的频率f＝eq \f(100π,2π) Hz＝50 Hz，选项B错误；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过电阻R1，选项C错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，交流电压表的示数不变，当R2处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以交流电流表的示数变大，选项D正确。
14．[多选]某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成如图所示电路。S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1＝Umsin ωt的交流电源。下列说法正确的是( )
A．S接b时，电压表示数为eq \f(\r(2)n2Um,n1)
B．S接c时，电压表示数为eq \f(\r(2)n2Um,2n1)
C．S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大
D．S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大
解析：选BD S接b时，副线圈属于双线绕法，不论原线圈中交变电流如何变化，副线圈中都不会产生感应电动势，所以电压表示数为零，选项A错误；S接c时，根据理想变压器的电压比关系U1∶n1＝U2∶n2，且U1＝eq \f(Um,\r(2))，解得U2＝eq \f(\r(2)n2Um,2n1)，选项B正确；S接c时，滑动触头P向下移动，连入电路的有效电阻增大，P入＝P出＝eq \f(U\\al(2,2),R)减小，选项C错误；滑动触头P向上移动，连入电路的有效电阻减小，副线圈中的电流I2＝eq \f(U2,R)增大，因U2I2＝U1I1，所以变压器输入电流I1变大，选项D正确。