高中物理3 变压器课后测评

这是一份高中物理3 变压器课后测评，共8页。
1．(2022·苏州市高二期中)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，电流表、电压表均为理想电表，R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)。原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电压u，下列说法不正确的是( )
A．电压u的频率为50 Hz
B．电压表的示数为22 V
C．照射R的光变强时，灯泡变暗
D．照射R的光变强时，电流表的示数变大
2.(2020·北京卷)如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin (ωt＋φ)的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后( )
A．电流表A2的示数减小
B．电压表V1的示数减小
C．电压表V2的示数不变
D．电流表A1的示数不变
3.(2022·南通市高二期末)在如图所示电路中，理想变压器原线圈接在交流电源上，调节滑动触头Q可以改变副线圈接入电路的匝数。R0为定值电阻，灯泡L和滑动变阻器R串联，P为滑动变阻器的滑片，A为理想交流电流表。闭合开关S，电流表A的示数为I。则( )
A．仅将P向下滑动，I增大
B．仅将Q向下滑动，灯泡变亮
C．仅将开关S断开，灯泡变亮
D．仅将开关S断开，变压器的输入功率增加
4.(2023·连云港市高二阶段练习)如图所示，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＝20eq \r(2)sin 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( )
A．开关闭合后，氖泡的发光频率为50 Hz
B．开关闭合后，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
5.如图所示，接入理想变压器中的四个规格相同的灯泡均正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为( )
A．1∶1∶1
B．3∶2∶1
C．6∶2∶1
D．2∶2∶1
6.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶4，a、b两端接到交流电源上，R1、R2为阻值相同的定值电阻，下列说法正确的是( )
A．副线圈两端电压是电源电压的eq \f(1,4)
B．流过R1的电流是流过R2电流的4倍
C．R1上的电功率是R2上电功率的eq \f(1,16)
D．R1上的电功率是R2上电功率的16倍
7．如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为n2、n3，理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I，L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不能计算出的物理量是(忽略温度对灯泡灯丝电阻的影响)( )
A．线圈A的匝数
B．灯泡L2两端的电压
C．变压器的输入功率
D．通过灯泡L1的电流
8．(2022·连云港市高二期末)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝10∶1，原线圈输入正弦式交流电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝10 Ω，电容器C的耐压值为22 V，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A．电容器C不会被击穿
B．副线圈两端电压变化的频率为5 Hz
C．滑片P滑至最下端时，电流表A1的示数为0.22 A
D．滑片P向下移动过程中，电流表A2示数增大，A1示数减小
9.一理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈接在电压为220 V的正弦式交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则( )
A．U＝66 V，k＝eq \f(1,9) B．U＝22 V，k＝eq \f(1,9)
C．U＝66 V，k＝eq \f(1,3) D．U＝22 V，k＝eq \f(1,3)
10．某供电示意图如图所示，若变压器为理想变压器，所有电表视为理想交流电表，当开关S闭合时，各电表示数变化情况为( )
A．A1示数减小
B．A2示数减小
C．V1示数增大
D．V2示数减小
11.(2022·南通市高二期末)如图所示，理想变压器原线圈接在一交流电源上，原线圈上串联一电阻R1，副线圈接一电阻箱，当电阻箱阻值调至R2时其功率最大，则原线圈与副线圈的匝数之比为( )
A.eq \f(R1,R2) B.eq \f(R2,R1)
C.eq \r(\f(R1,R2)) D.eq \r(\f(R2,R1))
12.理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是( )
A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶2
B．R1、R2、R3消耗的功率之比为4∶1∶4
C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2
D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶1
专题强化练12 变压器的综合问题
1．C [原线圈接入题图乙所示的正弦式交流电，周期T＝0.02 s，所以频率为f＝eq \f(1,T)＝50 Hz，故A正确，不符合题意；由题图乙可知原线圈电压最大值Um＝220eq \r(2) V
则有效值为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝220 V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可得电压表的示数为U2＝22 V，故B正确，不符合题意；R阻值随光强增大而减小，知副线圈电流增大，灯泡变亮，故C错误，符合题意；根据原、副线圈功率相等，所以原线圈输入功率增大，原线圈电流增大，所以电流表的示数变大，故D正确，不符合题意。]
2．A [闭合开关S后，右边两个电阻并联，总阻值变小，两并联电阻分到的电压变小，故V2示数减小，由欧姆定律得I2＝eq \f(U2,R)，I2减小，故A2示数减小，故A正确，C错误；由于原线圈两端电压不变，根据电压与匝数成正比知V1示数不变，故B错误；由于副线圈连接的总电阻变小，电流变大，故原线圈电流I1变大，即A1的示数变大，故D错误。]
3．A [匝数不变，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，U2不变，仅将P向下滑动，R减小，则副线圈电流增大，由eq \f(I,I2)＝eq \f(n2,n1)可知，I增大，A正确；仅将Q向下滑动，副线圈匝数减小，副线圈两端电压减小，经过灯泡的电流减小，根据P2＝I灯2R灯可知，灯泡的功率减小，灯泡变暗，B错误；仅将开关S断开，灯泡L及变阻器两端电压不变，灯泡亮度不变，C错误；仅将开关S断开，副线圈总电阻增大，总电流减小，变压器的输出功率减小，则输入功率减小，D错误。]
4．B [原线圈的输入电压有效值为20 V，交变电压的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(ω,2π)＝eq \f(100π,2π) Hz＝50 Hz，所以副线圈两端的电压为U2＝eq \f(n2,n1)U1＝100 V，电压表的示数为100 V，因为氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，所以一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100 Hz，故A错误，B正确；开关断开前后，原线圈的输入电压不变，变压器原、副线圈的匝数比不变，故副线圈的输出电压不变，电压表示数不变，故C错误；开关断开后，电路消耗的功率减小，输出功率减小，输入功率也减小，故D错误。]
5．B [灯泡均正常发光，可得UA＝UB＝UC＝UD，所以U2＝2U3，由变压器的电压比eq \f(n2,n3)＝eq \f(U2,U3)＝eq \f(2U3,U3)＝eq \f(2,1)，所以n2＝2n3；同理，灯泡正常发光，功率相等，即PA＝PB＝PC＝PD，由P＝I2R，得IA＝IB＝IC＝ID，即I1＝I2＝I3，由U1I1＝U2I2＋U3I3，得n1I1＝n2I2＋n3I3，即n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，故B正确。]
6．C [原线圈两端电压等于电源电压，根据电压之比等于原、副线圈匝数之比可得eq \f(U2,U1)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(4,1)，即U2＝4U1，A错误；流过R1的电流I1＝eq \f(U1,R1)，流过R2的电流I2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(4U1,R1)＝4I1，B错误；根据电功率P＝I2R可得R1上的电功率是R2上电功率的eq \f(1,16)，C正确，D错误。]
7．A [由题意知线圈B两端的电压为U，设线圈C两端的电压为UC，则eq \f(UC,U)＝eq \f(n3,n2)，所以UC＝eq \f(n3,n2)U；通过L2的电流为I，则可以求出L2的电阻，L2与L1的电阻相同，所以可求出通过L1的电流；根据以上数据可以求出L1、L2的功率，可得变压器总的输出功率，它也等于变压器的输入功率；根据题意无法求出线圈A的匝数，故选A。]
8．C [根据原、副线圈电压的关系可知，副线圈电压的峰值为Umax＝311 V×eq \f(n2,n1)＝31.1 V，根据电路关系可知，电容器C两端的电压会超过耐压值22 V，电容器C会被击穿，A错误；理想变压器不改变交流电的频率，由题图乙可知交流电的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,0.02 s)＝50 Hz，则副线圈两端电压变化的频率也为50 Hz，B错误；原线圈电压的有效值为U1＝eq \f(311,\r(2)) V＝220 V，副线圈的电压有效值为U2＝U1×eq \f(n2,n1)＝22 V，滑片P滑至最下端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，电流表A2的示数为I2＝eq \f(U2,R0)＝2.2 A，根据理想变压器原、副线圈消耗电功率相等可得U1I1＝U2I2，解得I1＝0.22 A，即滑片P滑至最下端时，电流表A1的示数为0.22 A，C正确；电流表A2、A1的示数分别表示为I2＝eq \f(U2,R0＋R)，I1＝eq \f(U2I2,U1)，滑片P向下移动过程中，原、副线圈电压有效值保持不变，滑动变阻器阻值减小，则I2增大，I1也增大，即滑片P向下移动过程中，电流表A2示数增大，A1示数增大，D错误。]
9．A [原、副线圈两端电压比等于线圈匝数比，根据副线圈回路中电阻两端的电压为U，可知副线圈两端电压为U，原线圈两端电压为3U，通过副线圈的电流I2＝eq \f(U,R)，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)可得通过原线圈的电流I1＝eq \f(U,3R)，原线圈接有电压为220 V的交流电，则220 V＝3U＋eq \f(U,3R)·R，整理可得U＝66 V；根据P＝I2R，又因为电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝eq \f(1,9)，选项A正确。]
10．D [设原线圈左端输入的电压为U，变压器的匝数比为n1∶n2＝k，则在原线圈回路中有U＝I1R＋U1，根据变压器的规律有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，且U2＝I2R副，可得U＝I2·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(R,k)＋kR副))，当开关S闭合时，副线圈的总电阻R副减小，而U、R、k不变，故副线圈的电流I2增大，则原线圈的电流I1增大，由原线圈的电压U1＝U－I1R可知U1减小，故副线圈两端的电压U2也减小，故选D。]
11．C [设原线圈与副线圈的匝数之比为n，电源有效值为U，将变压器和电阻箱等效为一个电阻R，则当内外电阻相等时，输出功率最大，则最大输出功率为Pm＝eq \f(U2,4R1)，此时通过R1的电流为I1，则Pm＝I12R1，解得I1＝eq \f(U,2R1)，设副线圈电流为I2，则Pm＝I22R2，解得I2＝eq \f(U,2\r(R1R2))，所以原、副线圈匝数比n＝eq \f(I2,I1)＝eq \r(\f(R1,R2))，故选C。]
12．C [设三个定值电阻阻值为R，副线圈输出电流为I，则副线圈电压为IR，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)可知，原线圈输入电流为2I，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，原线圈输入电压为0.5IR，则电阻R3两端电压为IR，电阻R2两端电压为0.5IR，根据闭合电路欧姆定律可知IR2＝eq \f(0.5IR,R)＝0.5I，则流过电阻R1的电流IR1＝IR2＋2I＝2.5I，R1两端电压UR1＝IR1R＝2.5IR，则R1、R2、R3两端的电压之比为5∶1∶2，故A错误；根据P＝UI可知，R1、R2、R3消耗的功率之比为(2.5IR×2.5I)∶(0.5IR×0.5I)∶(IR×I)＝25∶1∶4，故B错误；根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为电阻R3消耗的功率，a、b间输入功率为三个电阻消耗的功率之和，则a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2，故C正确；a、b间输入电压为电阻R1、R2两端的电压，变压器输入电压为电阻R2两端的电压，则a、b间输入电压与变压器输入电压之比为6∶1，故D错误。]