物理选择性必修 第二册第3章 交变电流与远距离输电本章综合与测试课后作业题

专题强化练9　交变电流产生及描述、变压器的综合应用

选择题

1.(2020浙江杭州高级中学高三月考,)如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=400和n2=100的两个线圈,上线圈两端与u=51 sin 314t (V)的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是(　　)

A.2.0 V B.9.0 V 

C.12.7 V D.144.0 V

2.(2020北京大兴高三上期末,)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 sin 100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=110 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为4∶1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)

A.电流表的读数为2 A

B.原线圈的输入功率为27.5 W

C.电压表的读数为77.8 V

D.副线圈输出的交流电的周期为50 s

3.(2020河北石家庄高三上月考,)如图甲所示,理想变压器原线圈匝数n1=200匝,副线圈匝数n2=100匝,交流电压表和交流电流表均为理想电表,两个电阻R的阻值均为125 Ω,图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图像,下列说法正确的是(深度解析)

甲

乙

A.通过电阻的交流电频率为100 Hz

B.电压表的示数为250 V

C.电流表的示数为0.25 A

D.每个电阻R两端电压最大值为125 V

4.(2020河南南阳中学高三上期末,)如图所示,一个匝数为N=100匝、电阻不计的线框以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转,其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2=10∶1的理想变压器给阻值R=20 Ω的电阻供电,已知电压表的示数为20 V,从图示位置开始计时,则下列说法正确的是(　　)

A.t=0时刻线框内的电流最大

B.变压器原线圈中电流的有效值为10 A

C.穿过线框平面的最大磁通量为 Wb

D.理想变压器的输入功率为10 W

5.(2020安徽蚌埠高三上月考,)如图所示,理想变压器的原线圈和副线圈的匝数比为n1∶n2=4∶1,原线圈上串联有理想电流表A,副线圈上串联有二极管和电阻箱。二极管可认为正向电阻为0,反向电阻为无穷大。当原线圈输入电压为U0=16 sin 100πt (V)时,下列说法正确的是(　　)

A.当t=0.005 s时,副线圈的输出电压为4 V

B.当t=0.005 s时,副线圈的输出电压为4 V

C.如果使二极管短路,电流表的示数将扩大倍

D.如果将R阻值调为2 Ω,则电流表示数为0.25 A

6.(2020河南濮阳模拟,)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1,原线圈串联一个滑动变阻器(此时接入电路电阻最大),副线圈接有额定功率和额定电压均为“40 W　40 V”的两个灯泡a、b。现将变压器接入电压u=220 sin 314t (V)的交流电路中,S断开,调节滑动变阻器的阻值为R1时,b灯正常发光;S闭合,调节滑动变阻器的阻值为R2时,a、b两灯均正常发光。假设灯泡不会被烧坏,取π=3.14,下列说法正确的是(　　)

A.副线圈中电流的频率为20 Hz

B.R1的阻值为200 Ω

C.根据题意可知,S闭合时副线圈电路的功率是S断开时副线圈电路功率的2倍

D.R2的阻值是R1的阻值的2倍

答案全解全析

专题强化练9　交变电流产生及描述、变压器的综合应用

选择题

1.A　上面线圈两端交流电压的有效值为U1= V≈36 V,若两线圈之间无漏磁现象,则下面线圈的电压有效值为U2=U1=9 V,考虑到两线圈之间的漏磁情况,则次级电压有效值应该小于9 V,选项A正确,B、C、D错误。

2.B　原线圈电压有效值为U1=220 V,根据匝数比可得副线圈电压有效值U2=55 V,则副线圈电流有效值I2== A=0.5 A,则电流表的读数为I1=I2= A,选项A错误;原线圈的输入功率为P1=U1I1=220× W=27.5 W,选项B正确;电压表的读数为U2=55 V,选项C错误;副线圈输出的交流电的周期为T== s=0.02 s,选项D错误。

3.C　由题图乙知T=0.02 s,则f==50 Hz,变压器不改变交流电的频率,所以输出交流电的频率仍为50 Hz,选项A错误;由=可知,电压表的示数U2=U1=125 V,选项B错误;I2==0.5 A,又=,则电流表的示数I1=I2=0.25 A,选项C正确;每个电阻R两端电压最大值为UmR=0.5×125× V=62.5 V,选项D错误。

解题模板　计算变压器与交变电流图像综合问题的步骤

(1)首先观察交变电流的图像,其纵坐标表示的是电压U还是电流I。

(2)其次找出变压器原、副线圈的匝数比。

(3)然后判断原、副线圈所组成的电路需要求解的物理量是最大值还是有效值。

(4)最后根据变压器规律和串、并联电路的特点进行解题。

4.C　t=0时刻为中性面位置,故感应电动势为零,故感应电流为零,流过线圈的电流为零,选项A错误;副线圈中的电流I2== A=1 A,根据电流与匝数成反比,=,原线圈中电流的有效值I1=I2=×1 A=0.1 A,选项B错误;根据电压与匝数成正比,原线圈两端的电压U1=200 V,角速度ω=2πn=100π rad/s,线圈产生的最大感应电动势为200 V,而Em=NBSω,则最大磁通量Φ=BS== Wb= Wb,选项C正确;理想变压器输出功率P2=U2I2=20×1 W=20 W,输入功率等于输出功率,所以变压器的输入功率为20 W,选项D错误。

5.D　当t=0.005 s时原线圈输入电压u1=16 sin 100π×0.005 (V)=16 V,此时原线圈电压最大,电压的变化率为零,则此时副线圈产生的感应电动势为零,则此时副线圈输出电压为0,选项A、B错误;若使二极管短路,则输出功率加倍,输入功率加倍,而输入电压不变,则电流表的读数加倍,选项C错误;如果将R阻值调为2 Ω,则根据匝数比可知,副线圈电压最大值为4 V,有效值为4 V,则由能量关系可得×=U1I1T,即× W=(16 V)×I1,解得电流表示数为I1=0.25 A,选项D正确。

6.C　由表达式U=220 sin 314t (V)可知,T= s=0.02 s,f==50 Hz,理想变压器只改变交流电压,不改变频率,故副线圈中电流的频率为50 Hz,选项A错误;根据变压器原、副线圈的电压关系可知,灯泡正常发光时原线圈两端电压为U1=200 V,接入的交流电的电压有效值U=220 V,S断开时,有I2== A=1 A,则I1=0.2 A,在原线圈电路中有U=I1R1+U1,联立解得R1=100 Ω,同理有U=I1'R2+U1,联立解得R2=50 Ω,选项B、D错误;S闭合时,两灯泡均正常发光,副线圈电路功率为80 W,S断开时,b正常发光,副线圈电路功率为40 W,选项C正确。