1、九变压器(25分钟56分)选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分)1.(多选)为保证用户电压稳定在220 V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示,则下列选项正确的是()A.u2=190sin50t(V)B.u2=190sin100t(V)C.为使用户电压稳定在220 V,应将P适当下移D.为使用户电压稳定在220 V,应将P适当上移【解析】选B、D。由图像可知用户电压u2随时间t变化的曲线周期为T=0.02 s,则=100 rad/s,所以u2=Umsint=190s
2、in100t (V),故选项B正确,A错误;根据=可得用户电压为u2=u1,保持输入电压u1不变,图像显示用户所得电压偏低,要想保证用户电压稳定在220 V,应减小变压器原线圈匝数,即将P适当上移,故选项D正确,C错误。【加固训练】如图所示,可以将电压降低供给电灯的变压器是()A.甲图B.乙图 C.丙图 D.丁图【解析】选B。变压器不能改变恒定电流的电压,选项A、D错误,原线圈的匝数大于副线圈的匝数时才降压,所以选项B正确,C错误。2.(多选)电流互感器和电压互感器如图所示。其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数,a、b为两只交流电表,则()A.A为电流互感器,且n1n2,a是电压表C
3、.B为电流互感器,且n3n4,b是电压表【解析】选A、D。由题图可知,A串联在电路中是电流互感器,电路中是强电流,通过变压器变成弱电流,用电流表测量,因为电流之比等于线圈匝数的倒数之比,所以n1n4,b是电压表,故C错误,D正确。3.(多选)(2020三明高二检测)在如图甲所示的理想变压器的原线圈输入端a、b加如图乙所示的电压,图像前半周期为正弦部分,理想变压器原、副线圈匝数比为51,电路中电阻R1=5 ,R2=6 ,R3为定值电阻,开始时开关S断开,下列说法正确的是()A.电压表的示数为31.1 VB.电流表的示数为0.4 AC.闭合开关S后,电压表的示数变大D.闭合开关S后,电流表的示数变
4、大【解析】选A、D。a、b两端所加电压随时间变化如题图乙,在后半个周期中,电压恒定,则在这段时间内输出端不输出电压,只有前半个周期电压有输出,设电压有效值为U1,则T=,U1=110 V,故输出电压有效值U2= V=22 V=31.1 V,即电压表示数为31.1 V,故A正确;变压器初级功率等于次级功率,则I1U1=,解得I1= A,故B错误;输出端电压取决于输入电压和理想变压器的匝数比,不受输出端电路变化的影响,故闭合开关后,电压表的示数不变,但闭合开关后,理想变压器的输出端总电阻减小,输出电压不变,故输出电流增大,输出电流决定输入电流,故输入电流增大,电流表读数变大,故C错误,D正确。4.
5、 (多选)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为41,原线圈两端接入一正弦交流电源,副线圈电路中R为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理想电表,下列结论正确的是() A.若电压表读数为6 V,则输入电压的最大值为24 VB.若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表的读数减小到原来的一半C.若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输入功率也增加到原来的2倍D.若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的4倍【解析】选A、D。若电压表读数为6 V,由=可得输入电压的有效值U1=24 V,根据正弦交流电有效值与最大值的关系可得其最大值为24
6、V,A正确;若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,由=可得输出电压也增加到原来的2倍,由 I=,电流表示数也应增加到原来的2倍,B错误;若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,由 I=可知,输出电流减小到原来的一半,输入功率即P=IU也减小到原来的一半,C错误;若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,输出电压增大到原来的2倍,则由P=可知输出功率增加到原来的4倍,D正确。【加固训练】(多选)如图所示,理想变压器初级线圈的匝数为1 100,次级线圈的匝数为55,初级线圈两端a、b接正弦交流电源,在原线圈前串联一个电阻R0=121 的保险丝,电压表的示数为220 V,如果
7、负载电阻R=5.5 ,各电表均为理想电表,则() A.电流表的示数为1 A B.变压器的输出电压为5.5 VC.保险丝实际消耗的功率为1.21 WD.负载电阻实际消耗的功率为22 W【解析】选C、D。U2=V=11 V,I2=A=2 A,选项A、B错误;I1= A=0.1 A,=R0=0.12121 W=1.21 W,所以选项C正确;PR=R=225.5 W=22 W,选项D正确。5.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B= T。单匝矩形线圈面积S=1 m2,电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO匀速转动。线圈通过电刷与一理想变压器的原线圈相接,A为交流电流表。调整副线圈的滑动触头P,当变压器原、副线圈匝数
8、比为12时,副线圈电路中标有“36 V36 W”的灯泡正常发光。则下列判断错误的是() A.电流表的示数为2 AB.矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC.从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间的变化规律为e=18sin90t VD.若矩形线圈转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P适当下移【解析】选D。副线圈电路中标有“36 V36 W”的灯泡正常发光,说明副线圈中的电压为36 V,电流为I2= A=1 A根据=21=12解得原线圈的电压为18 V、电流为2 A,故矩形线圈产生电动势的有效值为18 V,电流表的示数为2 A,故A正确,不符合题意,B正确,不符合题意;根据Em=BS=
9、E=18 V解得=90 rad/s故从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间的变化规律为e=18sin90tV故C正确,不符合题意;若矩形线圈转速增大,则矩形线圈产生电动势的峰值增大,有效值增大,原线圈两端的电压增大,为使灯泡仍能正常发光,即副线圈两端的电压不变,需使副线圈的匝数变小,应将P适当上移,故D错误,符合题意。【加固训练】(多选)图甲是小型交流发电机的示意图,A为理想交流电流表,V为理想交流电压表。内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动,矩形线圈通过滑环接一理想变压器,原、副线圈匝数比为32,副线圈接有滑动变阻器,从某时刻开始计时,副线圈输出电压如图
10、乙所示,以下判断正确的是()A.电压表的示数为15 VB.副线圈输出电压瞬时值表达式u=10 sin(100t)VC.若滑片P的位置向上移动时,电流表读数将减小D.把发电机线圈的转速变为原来的一半,则变压器的输入功率将减小到原来的一半【解析】选A、B、C。由图乙知交流电电压峰值为10 V,有效值为10 V,根据电压与匝数成正比,电压表显示的为有效值15 V,故A正确;由图像知交流电的周期为0.02 s,角速度为=100 ,副线圈输出电压瞬时值表达式u=10sin(100t)V,故B正确;若P的位置向上移动,副线圈上的电阻增大,副线圈两端的电压不变,副线圈中电流减小,根据电流与匝数成反比知电流表
11、读数将减小,故C正确;若P的位置不变、R的大小不变,而把发电机线圈的转速变为原来的一半,则输出电压减小为原来的,则变压器的输入功率将减小到原来的,故D错误。6.(多选)某理想变压器副线圈两端的电压为U,若副线圈两端的电压变为,则可能的原因是()A.其他条件不变,原线圈两端的电压变为原来的2倍B.其他条件不变,原线圈两端的电压变为原来的C.其他条件不变,原、副线圈的匝数比变为原来的2倍D.其他条件不变,原、副线圈的匝数比变为原来的【解析】选B、C。当其他条件不变,原线圈两端的电压变为原来的2倍时,副线圈两端的电压变为2U;当原线圈两端的电压变为原来的时,副线圈两端的电压变为,故A项与题意不相符,
12、B项与题意相符;当其他条件不变,原、副线圈的匝数比变为原来的2倍时,副线圈两端的电压变为,当其他条件不变,原、副线圈的匝数比变为原来的时,副线圈两端的电压变为2U,故C项与题意相符,D项与题意不相符。7.(2020黄冈高二检测)在图甲所示的理想变压器a、b端加图乙所示的交变电压。已知变压器原、副线圈的匝数比为21,R1为热敏电阻(温度升高时,其电阻减小),R为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表。下列判断正确的是()A.电压表V1的示数为22 VB.R1处温度升高时,变压器的输出功率变大C.R1处温度升高时,V1示数变小,V2示数变小D.R1处温度升高时,V1示数不变,V2示数变大【解析】选B
13、。原线圈输入电压的有效值即电压表V1的示数U1= V=22 V,A错误;温度升高,电阻R1阻值减小,根据理想变压器的电压规律=可知副线圈两端电压U2恒定,根据P=可知副线圈两端功率增大,所以变压器的输出功率变大,B正确;原线圈两端电压U1和副线圈两端电压U2保持不变,所以电压表V1示数不变,副线圈总电阻减小,电流增大,则R分压增大,R1分压减小,所以电压表V2示数减小,C、D错误。故选B。(15分钟44分)8.(7分)(多选)如图甲所示,在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=Umsin t,在副线圈的输出端串接上一只理想整流二极管D和滑动变阻器R,则()A.当滑片P上移时,原线圈中的电流
14、I1变大B.当滑片P上移时,原线圈的输入功率变小C.当拿掉二极管后,副线圈中的交流电周期与原来相同D.保持滑片P不动,R上电流有效值是无二极管时的【解析】选B、C、D。由于原线圈两端电压不变,副线圈两端电压不变,当滑片P上移时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,所以副线圈中的电流变小,则原线圈中的电流变小,故A错误;由于原线圈中的电流变小,电压不变,所以功率变小,故B正确;有二极管存在时,副线圈中交变电流一个周期内只有半个周期有电流,但周期不变,拿掉二极管后,副线圈中交变电流的周期不变,故C正确;设副线圈两端电压为U0,有二极管时,根据电流的热效应得:T=,解得:R两端的电压为U1=,无二极管时
15、,R两端的电压为:U2=U0,根据I=可得:保持滑片P不动,R上电流有效值是无二极管时的,故D正确。9.(7分)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为101,电压表为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光的照射强度的增大而减小),L1、L2、L3是三个额定电压均为10 V的灯泡,其中L2、L3规格相同。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,三个灯泡均正常发光,设灯泡不会烧坏,下列说法正确的是()A.电路中电流1 s内改变50次方向B.灯泡L1、L2的电功率之比为15C.若将灯泡L1换为一个理想二极管,则电压表示数为11 VD.若将灯泡L1换为一个理想电流表,把照射R的光减弱,L2、L3仍然可能
16、正常发光【解析】选B、D。由图乙可知交流电的周期为T=210-2 s,所以频率为:f= Hz=50 Hz所以电路中电流1 s内改变100次方向,故A错误;理想变压器原、副线圈匝数比为101,故原、副线圈电流之比为:=又因为L2、L3规格相同,所以L2的电流等于副线圈电流的一半,所以有流过L1、L2电流之比为:=15因为三个灯泡均正常发光,电压相同,故由:P=UI可知电功率之比等于电流之比,即:=15故B正确;若将灯泡L1换为一个理想二极管,则根据二极管单向导电性可知输入电压图像为:根据有效值定义可得:=T解得有效值U=110 V;理想变压器原、副线圈匝数比为101,故副线圈电压为11 V,即电
17、压表示数为11 V,故C错误;若将灯泡L1换为一个理想电流表,则原线圈电压增加,副线圈电压增加;把照射R的光减弱,则其阻值增加,根据:I=可知副线圈电流可能不变,流过L2、L3的电流可能不变,即L2、L3仍然可能正常发光,故D正确。故选B、D。【加固训练】如图所示,匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度=100 rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220 V60 W”的灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,下列说法正确的是()A.在图示位置
18、线框中产生的感应电动势最大B.线框中产生电动势的有效值为250 VC.变压器原、副线圈匝数之比为2522D.允许变压器输出的最大功率为1 000 W【解析】选C。由题图可知,此时线框和磁场垂直,此时线框的磁通量最大,感应电动势为0,所以A错误;矩形闭合导线框 ABCD 在磁场中转动,产生的交流电的电压最大值Em=nBS=500.5100 V=250 V,所以交流电的有效值为250 V,所以B错误;由于电压与匝数成正比,所以变压器原、副线圈匝数之比为2522,所以C正确。由于熔断器允许通过的最大电流为10 A,所以允许变压器输出的最大功率P=UI=25010 W=2 500 W,所以D错误。10
19、.(7分)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为0.9 A,图乙中用同一电缆线绕了3匝,则()A.这种电流表能测直流电流,图乙的读数为0.9 AB.这种电流表能测交变电流,图乙的读数为0.3 AC.这种电流表能测交变电流,图乙的读数为2.7 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交变电流,图乙的读数为2.7 A【解析】选B。直流电不能产生互感作用,所以选项A、D错误;由变压器的电流与匝数的关系:=可得:I2=I1,其中n1=1,n2=3,I1=0.9 A,代入得:I2=0.3 A,选项B正确,C错误。11.(23分)如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V,副线
20、圈两端电压U2为220 V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V。问:(1)原线圈n1等于多少匝?(2)当开关S断开时,表A2的示数I2=5 A,则表A1的示数I1为多少?(3)当开关S闭合时,表A1的示数I1等于多少?【解析】把电压表看作一匝线圈,应用匝数之比等于电压之比求原线圈匝数;原线圈电流根据输入功率等于输出功率U1I1=U2I2来求解;应用欧姆定律和输入功率等于输出功率求副线圈电流,再根据输入功率等于输出功率求原线圈电流。(1)由电压与变压器匝数的关系可得:n1=n=1=1 650匝(2)当开关S断开时,由输入功率等于输出功率:U1I1=U2I2可得I1= A(3)当开关S断开时,有:RL=44 当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R,则有R=0.5RL=22 副线圈中的总电流为I2,则I2=10 A由U1I1=U2I2得:I1= A答案:(1)1 650匝(2) A(3) A关闭Word文档返回原板块
