高中物理人教版2第五章交變電流第5章4

第五章4知能綜合訓練(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)eq\x(◎必做部分)1．關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A．通有正弦交變電流的原線圈產生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等C．穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈解析：對各個選項分析如下：選項個性分析綜合點評A錯誤正弦交變電流的大小時刻改變，在原線圈中產生的磁通量也時刻變化互感現象是變壓器的工作基礎，因此前面所學互感現象的有關規(guī)律在這里也適用B正確理想變壓器鐵芯無漏磁現象C正確變壓器的工作原理是互感現象，原線圈中變化的電流引起鐵芯中磁通量的改變，從而在副線圈中產生感應電動勢，鐵芯中沒有電流D錯誤答案：BC2．如圖所示為一理想變壓器和負載電阻R，下列哪些做法可增加變壓器的輸入功率()A．只減少副線圈匝數B．只減少原線圈匝數C．只增加副線圈匝數D．只減小R的阻礙解析：根據P＝eq\f(U2,R)得，保持R不變時，可增加U來使功率增加，方法是減少原線圈匝數或增加副線圈匝數，故選項A錯B、C對．增加功率的另一種方法是保持U不變，減小R的阻值，故選項D對．答案：BCD3．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路．當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速地向右做切割磁感線運動時，安培表A1的讀數為12mA，那么安培表A2的讀數為()A．0 B．3mAC．48mA D．與R大小有關解析：導線AB切割磁感線產生的感應電動勢為E感＝Blv.由于B、l、v三個量均不變，故感應電動勢為一定值，原線圈中電流恒為12mA，變壓器原、副線圈中無法發(fā)生互感現象，副線圈輸出電壓應為零，故安培表A2的讀數為0.答案：A4．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數之比為20∶1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220V,60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則()A．電流表的示數為eq\f(3\r(2),220)A B．電源輸出功率為1200WC．電流表的示數為eq\f(3,220)A D．原線圈端電壓為11V解析：由燈泡正常發(fā)光，可知副線圈電壓為220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，原線圈電壓U1＝20×220V＝4400V，D錯．又因輸入功率等于輸出功率，P1＝P2＝60W，故B錯．電流表讀數為有效值，原線圈中電流I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(60,4400)A＝eq\f(3,220)A，故A錯，C正確．答案：C5．如圖所示的理想變壓器，原副線圈的匝數比n1∶n2＝1∶2，U1＝220eq\r(2)sinωtV，n1＝1100匝，以下說法中正確的是()A．穿過原、副線圈磁通量的變化率之比為1∶2B．穿過原、副線圈磁通量的變化率的最大值相等，均為\r(2)VC．原、副線圈每一匝產生的電動勢有效值相等，均為VD．原、副線圈電動勢的瞬時值之比為1∶2解析：對于理想變壓器，由于沒有磁通量損耗，所以穿過兩個線圈的磁通量相同，磁通量的變化率相同．根據E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)得磁通量的變化率的最大值即為每一匝產生的電動勢的最大值：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)))m＝eq\f(220\r(2),1100)V＝\r(2)V．所以每一匝產生的電動勢的有效值為V．瞬時值不滿足eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)的關系．答案：BC6．理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開始時，開關S斷開，當S接通時，以下說法中正確的是()A．副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B．副線圈輸電線等效電阻R兩端的電壓將增大C．通過燈泡L1的電流減小D．原線圈中的電流增大解析：理想變壓器不計原、副線圈的直流電阻，副線圈兩端的電壓UMN不受負載電阻的影響，保持不變，故選項A錯誤．S接通后，副線圈回路的總電阻減小，故副線圈回路中電流I2增大．因此，等效電阻R兩端的電壓增大，導致燈泡L1兩端的電壓減小，L1中電流減小，因此選項B、C正確．又因UMN不變，I2增大，變壓器的輸出功率增大，輸入功率也隨之增大．原線圈中電流I1增大，因此選項D也正確．答案：BCD7．調壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構造如圖所示，線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，A、B間加上正弦交流電壓U，移動滑動觸頭P的位置，就可以調節(jié)輸出電壓，在輸出端連接了滑動變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為Q，則()A．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數變大B．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數變小C．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數變大D．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數變小解析：保持P的位置不動，U2不變，將Q向下移動時，R變大，故電流表讀數變小；保持Q的位置不動，R不變．將P沿逆時針方向移動時，n2變大，U2變大，故電流表的讀數變大．答案：BC8．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數之比為4∶1，原線圈接入一電壓為U＝U0sinωt的交流電源，副線圈接一個R＝Ω的負載電阻，若U0＝220eq\r(2)V，ω＝100πrad/s.則下述結論正確的是()A．副線圈中電壓表的讀數為55VB．副線圈中輸出交流電的周期為eq\f(1,100π)sC．原線圈中電流表的讀數為0.5D．原線圈中的輸入功率為110eq\r(2)W解析：因交流電的峰值U0＝220eq\r(2)V，則它的有效值U＝eq\f(U0,\r(2))＝220V，所以電壓表的讀數U2＝eq\f(n2,n1)U1＝55V，A正確；交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝s，B錯誤；副線圈中的電流I2＝eq\f(U2,R)＝2A，故電流表的讀數I1＝eq\f(n2,n1)I2＝0.5A，C正確；P入＝P出＝U2I2＝110W，D錯誤．答案：AC9．如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有三只燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R，原線圈接有一個理想的電流表，并接在有效值不變的交流電源上．開始時開關S接通，當S斷開時，以下說法正確的是()A．原線圈兩端P、Q間的輸入電壓減小B．等效電阻R上消耗的功率變大C．原線圈中電流表示數變大D．燈泡L1和L2變亮解析：原線圈兩端P、Q間的輸入電壓取決于電源，故不變，A錯；因原線圈兩端的電壓不變，原、副線圈的匝數比不變，所以副線圈兩端的電壓不變，當S斷開時，副線圈電路中的總電阻變大，電流減小，R兩端的電壓減小，故R的消耗功率減小，B錯；副線圈兩端的電壓不變，R兩端的電壓減小，L1和L2兩端的電壓增大，L1和L2變亮，D對；副線圈電路中電流減小，原、副線圈的匝數比不變，故原線圈中的電流減小，C錯．答案：D10．圖(a)左側的調壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中R＝55Ω，eq\a\vs4\al(○)A、eq\a\vs4\al(○)V為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖(b)所示的正弦交變電壓，電壓表的示數為110V，下列表述正確的是()A．電流表的示數為2B．原、副線圈匝數比為1∶2C．電壓表的示數為電壓的有效值D．原線圈中交變電壓的頻率為100Hz解析：由I＝eq\f(U,R)得，I＝eq\f(110,55)A＝2A，A正確．理想變壓器中eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(\f(Um,\r(2)),U2)＝eq\f(220,110)＝eq\f(2,1)，B錯誤．測量交流電時電表示數均為有效值，C正確．由題圖(b)知T＝s，由f＝eq\f(1,T)得，f＝50Hz，D錯誤．答案：AC11．為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，變電所需適時進行調壓，圖甲為調壓變壓器示意圖．保持輸入電壓u1不變，當滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓，某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖乙所示．以下正確的是()A．u1＝190eq\r(2)sin(50πt)VB．u2＝190eq\r(2)sin(100πt)VC．為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應將P適當下移D．為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應將P適當上移解析：由u2－t圖象知u2m＝190eq\r(2)V，T＝2×10－2s故ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故u2＝190eq\r(2)sin(100πt)V．選項A錯誤，選項B正確．由變壓器電壓與匝數關系eq\f(u1,u2)＝eq\f(n1,n2)得u2＝eq\f(n2u1,n1)，可減小n1以使u2的有效值增大至220V，即將P適當上移，故選項C錯誤，選項D正確．答案：BD12．如圖所示，50匝矩形閉合導線框ABCD處于磁感應強度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.5m2，線框電阻不計．線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝200rad/s勻速轉動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V60W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10A，A．圖示位置穿過線框的磁通量變化率不為零B．線框中產生交變電壓的表達式為u＝500eq\r(2)sin200tVC．變壓器原、副線圈匝數之比為50∶11D．允許變壓器輸出的最大功率為2200W解析：圖示位置穿過線框的磁通量最大，但由于沒有邊切割磁感線，所以無感應電動勢磁通量的變化率為零，A選項錯誤；線框中交變電壓u＝NBSωsinωt＝500eq\r(2)sin200tV，B選項正確；變壓器原、副線圈匝數之比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(500,220)＝eq\f(25,11)，C選項錯誤；變壓器輸出的最大功率等于輸入的最大功率P＝UI＝500×10W＝5000W，D選項錯誤．答案：Deq\x(◎選做部分)13．圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖．轉換器將直流電壓轉換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數分別為n1、n2，為交流電壓表．當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體．以下判斷正確的是()A．電壓表的示數等于5VB．電壓表的示數等于eq\f(5,\r(2))VC．實現點火的條件是eq\f(n2,n1)>1000D．實現點火的條件是eq\f(n2,n1)<1000解析：由題u－t圖象知，交流電壓的最大值Um＝5V，所以電壓表的示數U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V，故選項A錯誤，選項B正確；根據eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,U1)，變壓器副線圈電壓的最大值U2m＝5000V時，有效值U2＝eq\f(U2m,\r(2))＝eq\f(5000,\r(2))V，所以點火的條件eq\f(n2,n1)>eq\f(\f(5000,\r(2))V,\f(5,\r(2))V)＝1000，故選項C正確，選項D錯誤．答案：BC14.如圖，理想變壓器原線圈與一10V的交流電源相連，副線圈并聯兩個小燈泡a和b.小燈泡a的額定功率為W，正常發(fā)光時電阻為30Ω.已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的電流為0.09A，可計算出原、副線圈的匝數比為________，解析：根據P＝eq\f(U2,R)和P＝I2R得燈泡a兩端的電壓U2＝eq\r(PR)＝eq