PAGE7-第3節(jié)科學探究:變壓器課后篇鞏固提升必備學問基礎練1.(2024河南鄭州106中學期中)將輸入電壓為220V、輸出電壓為6V的志向變壓器改繞成輸出電壓為30V的變壓器,副線圈原來是30匝,原線圈匝數(shù)不變,則副線圈新增匝數(shù)為()A.120匝 B.150匝C.180匝 D.220匝解析由n1n2=U1U當U2'=30V時,n1所以n2'=150匝,故Δn2=n2'-n2=120匝。答案A2.(多選)(2024廣東茂名五校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示,志向變壓器原副線圈匝數(shù)比n1∶n2=5∶1,副線圈中接一線圈內(nèi)阻為10Ω的電動機,電壓表和電流表均為志向溝通電表,當原線圈接上如圖乙所示的正弦溝通電時,電流表A2的示數(shù)為1A,則下列說法正確的是()A.交變電流的頻率為50HzB.電動機的輸出功率為10WC.電流表A1的示數(shù)為5AD.電壓表的示數(shù)為220V解析由圖乙可如交變電流的周期為0.02s,則頻率f=50Hz,A項正確;由U1U2=n1n2得U2=44V,則電動機的輸出功率P出=U2I2-I22答案AD3.(2024安徽安慶期中)一志向自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈,在c、d間接定值電阻R。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時,c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中()A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2上升C.變壓器輸入功率增大D.變壓器輸入功率減小解析依據(jù)變壓器的電壓關系有U1U2=n1n2,當滑動觸頭M順時針轉(zhuǎn)動時,即n2減小時,電壓U2應當減小,即降低,由于n2<n1,所以U2答案D4.(2024北京海淀高三上學期期末)如圖所示,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,原、副線圈兩端的電壓分別為U1、U2,通過原、副線圈中的電流分別為I1、I2。若保持n1、n2和U1不變,且閉合開關S后兩燈泡均能發(fā)光。將開關S由閉合變?yōu)閿嚅_,則()A.U2增大 B.I1減小C.I2增大 D.變壓器的輸入功率增大解析依據(jù)U1n1=U2n2可知U2不變,選項A錯誤;將開關S由閉合變?yōu)閿嚅_,則次級電阻變大,次級電流I2減小,則初級電流I1答案B5.(多選)如圖所示,可調(diào)志向變壓器原線圈接交變電流,副線圈通過滑動觸頭P可變更其匝數(shù)。下列說法正確的是()A.僅增大R的阻值,通過燈泡L的電流將變大B.僅增大R的阻值,通過燈泡L的電流將變小C.僅將滑動觸頭P向下滑動,燈泡L兩端的電壓將變大D.僅將滑動觸頭P向下滑動,燈泡L兩端的電壓將變小解析僅增大電阻R時,由于匝數(shù)不變,輸出電壓不變,則由歐姆定律可知,通過燈泡的電流減小,故A錯誤,B正確;滑動觸頭向下滑動時,輸出端匝數(shù)減小,則輸出電壓減小,燈泡兩端的電壓減小,故C錯誤,D正確。答案BD6.(多選)(2024湖南懷化高三上學期期末)如圖所示的電路中,P為滑動變阻器的滑片。保持志向變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關S,下列說法正確的是()A.P向下滑動時,燈L變亮B.P向下滑動時,變壓器的輸出電壓不變C.P向上滑動時,變壓器的輸入電流減小D.P向上滑動時,變壓器的輸出功率變大解析由于志向變壓器輸入電壓不變,則副線圈電壓U2不變,滑片P滑動時,對燈泡電壓沒有影響,故燈泡亮度不變,則選項A錯誤;滑片P下滑,電阻變大,但副線圈電壓由原線圈電壓確定,則副線圈電壓不變,故選項B正確;滑片P上滑,電阻減小,電流I2增大,則原線圈輸入電流I1也增大,故選項C錯誤;此時變壓器輸出功率P2=U2I2將變大,故選項D正確。答案BD7.如圖所示,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=4∶1,當導體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時,電流表A1的示數(shù)是12mA,則電流表A2的示數(shù)為多大?解析導體棒向左勻速切割磁感線時,在線圈n1中通過的是恒定電流,不能引起穿過副線圈的磁通量的變更,在副線圈上無感應電動勢出現(xiàn),所以A2中無電流通過。答案A2中無電流通過關鍵實力提升練8.(2024河北衡水中學聯(lián)考)如圖所示電路中,電阻a、b、c、d的阻值均為r,其他電阻不計,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,M、N間輸入的正弦式交變電流的電壓有效值為U,則電阻a中的電流有效值大小為()A.2U3r B.3U解析設電阻c中的電流為I,則副線圈兩端的電壓U2=Ir,流過副線圈的電流I2=2I;由n1n2=U1U2=I2I1,得原線圈兩端電壓U1=2Ir,流過原線圈的電流I1=I,則流過電阻b的電流Ib=U1r=2I,流過電阻a的電流Ia=I1+Ib=3I,電阻a兩端的電壓Ua=Iar=3答案B9.(多選)(2024江西南昌三中第三次模擬)如圖所示為某變壓器對稱鐵芯的示意圖,已知原線圈匝數(shù)n1=40匝,副線圈匝數(shù)n2=20匝,電阻R1=40Ω,電阻R2=25Ω。則下列說法正確的是()A.當原線圈接入正弦溝通電時,R1、R2消耗的電功率之比為2∶5B.當原線圈接入正弦溝通電時,R1、R2消耗的電功率之比為1∶10C.原線圈接入溝通電壓“u=2202sinωtV”時,R1上的電壓為20VD.原線圈接入溝通電壓“u=2202sinωtV”時,R2上的電壓為50V解析因該變壓器通過副線圈的磁通量是通過原線圈磁通量的一半,則U1U2=n1ΔΦ1Δtn2ΔΦ2Δt=41,故I1I2=14,依據(jù)P=I2R得:P1P2=116×40答案BCD10.(多選)(2024廣東五華高三上學期期末)如圖所示,志向變壓器的副線圈上通過輸電線接有三個燈泡L1、L2、L3,輸電線的等效電阻為R,原線圈接有一個志向電流表,起先時,開關S接通,當S斷開時,以下說法中正確的是()A.等效電阻R上消耗的功率變小B.原線圈兩端間的輸入電壓減小C.原線圈中電流表示數(shù)減小D.燈泡L1、L2變暗解析電流表是志向的電流表,所以原線圈兩端輸入電壓不變,當S斷開后,副線圈上的總電阻增大,電流減小,依據(jù)P=I2R知等效電阻R上消耗的功率變小,A正確,B錯誤;當S斷開后,副線圈上的總電阻增大,電流減小,依據(jù)變壓器原副線圈電流關系:n1I1=n2I2,可知輸入電流也減小,C正確;由于電流減小,輸電線上電壓損失減小,總的輸出電壓不變,所以燈泡L1和L2兩端電壓增大,變亮,D錯誤。答案AC11.(多選)(2024全國卷Ⅲ)在圖甲所示的溝通電路中,電源電壓的有效值為220V,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,R1、R2、R3均為固定電阻,R2=10Ω,R3=20Ω,各電表均為志向電表。已知電阻R2中電流i2隨時間t變更的正弦曲線如圖乙所示。下列說法正確的是()甲乙A.所用交變電流的頻率為50HzB.電壓表的示數(shù)為100VC.電流表的示數(shù)為1.0AD.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W解析本題以志向變壓器為背景,意在考查變壓器原理和描述交變電流的物理量。由題圖乙可得,交變電流的周期T=0.02s,頻率為f=1T=50Hz,選項A正確;R2中電流的最大值為2A,電流的有效值為I2=Im2=1A,R2與R3并聯(lián),兩端電壓相等,I2R2=I3R3,因為R2的電阻為R3的一半,所以R3電流的有效值為0.5A,電流表示數(shù)為0.5A,選項C錯誤;副線圈的電壓為U2=I2R2=10V,依據(jù)U1U2=n1n2可得,原線圈電壓的有效值為U1=100V,電壓表的示數(shù)為220V-100V=120V,選項B錯誤;副線圈的總功率為P2=I2答案AD12.圖甲為一志向變壓器,ab為原線圈,ce為副線圈,d為副線圈引出的一個接頭,原線圈輸入正弦式交變電壓的u-t圖像如圖乙所示。若只在ce間接一只Rce=400Ω的電阻,或只在de間接一只Rde=225Ω的電阻,兩種狀況下電阻消耗的功率均為80W。(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式。(2)求只在ce間接400Ω電阻時,原線圈中的電流I1。(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比nce解析(1)由題圖乙知ω=200πrad/s,電壓瞬時值uab=400sin200πtV。(2)電壓有效值U1=2002V,志向變壓器P1=P2,原線圈中的電流I1=P1U1,解得I1=(3)設ab間匝數(shù)為n1,則U1n1=Ucence,同理答案(1)uab=400sin200πtV(2)0.28A(3)413.如圖所示,志向變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,溝通電源電壓u1=311sin100πtV,F為熔斷電流為I0=1.0A的保險絲,負載為一可變電阻。(1)當電阻R=100Ω時,保險絲能否被熔斷?(2)要使保險絲不被熔斷,電阻R的阻值應不小于多少?變壓器輸出的電功率不能超過多少?解析原線圈電壓的有效值為U1=3112V=220V,由U1U2=n1n2得副線圈兩端的電壓U2(1)當R=100Ω時,副線圈中電流I2=U2R=11