魯科版物理選修3

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1.下面關(guān)于自耦變壓器的說(shuō)法中不正確的是()．

A．自耦變壓器一定有兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈B．自耦變壓器只有一個(gè)線圈C．自耦變壓器既可升壓也可降壓

D．自耦變壓器的缺點(diǎn)是使用不夠安全

解析：選A.自耦變壓器只有一個(gè)線圈，故A錯(cuò)誤，B正確；假使整個(gè)線圈作為原線圈接電源，繞組的一部分接負(fù)載，則成為降壓變壓器；反之則成為升壓變壓器，故C正確；自耦變壓器的缺點(diǎn)是低壓端和高壓端直接有電的聯(lián)系，使用不夠安全，故D正確．2.一個(gè)正常工作的理想變壓器的原副線圈中，以下哪個(gè)物理量不一定相等()．A．交變電流的頻率B．電流的有效值C．電功率D．磁通量的變化率

解析：選B.根據(jù)變壓器的工作原理知，原、副線圈中的交變電流的頻率相等，穿過(guò)原、副線圈的磁通量及變化狀況一致，即磁通量的變化率也相等；由于匝數(shù)不相等，則原副線圈中的電流(包括瞬時(shí)值、最大值、有效值)則一般不相等．B項(xiàng)正確．

3.一個(gè)理想變壓器副線圈上接一個(gè)電阻，欲使此電阻的電功率增大，可以采取的措施是(每次只改變一個(gè)因素)()

A．增加原線圈的匝數(shù)n1B．減少副線圈的匝數(shù)n2C．增大電阻值D．減少電阻值

22

U2U1n1U21n2

解析：選D.電阻消耗的功率P＝，而＝，所以P＝2，P要增大，減小n1或R，或

RU2n2n1R

增大n2均可．

4.為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖．保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓．某次檢測(cè)得到用戶電壓u2隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示．以下正確的是()

A．u2＝1902sin(50πt)VB．u2＝190sin(100πt)V

C．為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)下移D．為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)上移

解析：選D.由圖象可知，正弦式交變電壓的最大值為1902V，其周期為0.02s，可得其表達(dá)式為1902·sin(100πt)V，A、B錯(cuò)誤，又在u1、n2不變的前提下通過(guò)改變n1來(lái)使u2

u1n1增大，由＝可得應(yīng)使n1減小，故應(yīng)將P適當(dāng)上移，D選項(xiàng)正確．

u2n2

5.一臺(tái)理想變壓器，其原線圈的匝數(shù)為2200匝，副線圈的匝數(shù)為440匝，副線圈中接入一個(gè)100Ω的負(fù)載電阻，如下圖．

(1)當(dāng)原線圈接在44V直流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為多大？電流表示數(shù)為多大？

(2)當(dāng)原線圈接在220V交流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為多大？電流表示數(shù)為多大？此時(shí)輸入功率為多少？變壓器效率為多大？

解析：(1)原線圈接44V直流電源時(shí)，通過(guò)副線圈磁通量不變，副線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以電壓表、電流表示數(shù)都為零．

U1n1n2U1440×220(2)由＝得U2＝＝V＝44V

U2n2n12200U244

流過(guò)R電流I2＝＝A＝0.44A

R100則電壓表讀數(shù)為44V，電流表讀數(shù)為0.44A.輸出功率P出＝U2I2＝44×0.44W＝19.36W輸入功率P入＝P出＝19.36WP出

變壓器效率η＝＝100%.

P入

答案：(1)00(2)44V0.44A19.36W100%

一、選擇題

1.可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是()

解析：選C.根據(jù)變壓器的原理，只能對(duì)交變電壓升高(或降低)電壓，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律，要將電壓提高，原線圈的匝數(shù)應(yīng)少于副線圈的匝數(shù)，B、D錯(cuò)，A項(xiàng)中的電源為直流電源，不能變壓，應(yīng)選C.

2.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，以下說(shuō)法中正確的是()A．穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等

C．原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為10∶1

D．正常工作時(shí)，原、副線圈的輸入、輸出功率之比為10∶1

解析：選B.此題考察了對(duì)變壓器原理的把握，關(guān)鍵是要明確變壓器的變壓原理．對(duì)理想變壓器，A選項(xiàng)認(rèn)為無(wú)磁通量損漏，因而穿過(guò)兩個(gè)線圈的交變磁通量一致，磁通量變化率一致，因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，才有電壓與匝數(shù)成正比；對(duì)于理想變壓器，輸入功率等于輸出功率，正確選項(xiàng)只有B.

3.一輸入電壓為220V，輸出電壓為36V的變壓器副線圈燒壞，為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈．如下圖，然后將

原來(lái)線圈接到220V交流電源上，測(cè)得新繞線圈的端電壓為1V，按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為()

A．1100，360B．1100，180C．2200，180D．2200，360

解析：選B.對(duì)新繞線圈的理想變壓器，根據(jù)變壓比公式得

n3U15×220n1U21100×36n1＝＝＝1100，同理，變壓器燒壞前，n2＝＝＝180，B正確．

U31U12204.(2023·安溪一中高二期末)如下圖，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶3，次級(jí)回路中聯(lián)入三個(gè)均標(biāo)有“36V，40W〞的燈泡，且均正常發(fā)光，那么，標(biāo)有“36V，40W〞的燈泡A()

A．正常發(fā)光B．將被燒毀C．比另三個(gè)燈暗D．無(wú)法確定

解析：選A.副線圈兩端的電壓U2＝3U＝3×36V＝108V

U1n1n1U21×108由＝得，原線圈兩端電壓U1＝＝V＝36V，所以燈泡A能正常發(fā)光．U2n2n235.如下圖是一臺(tái)理想自耦變壓器，在a、b之間接正弦交流電，A、V分別為理想交流電流表和交流電壓表．若將調(diào)壓端的滑動(dòng)頭P向上移動(dòng)，則()

A．電壓表V的示數(shù)變大B．變壓器的輸出功率變小C．電流表A的示數(shù)變小D．電流表A的示數(shù)變大

解析：選BC.ab間為原線圈，當(dāng)P向上移動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)增多，原副線圈匝數(shù)比變大，U1n1U2

由變壓規(guī)律＝知，U1不變，U2變小，電壓表V的示數(shù)變小，R不變，由P＝可知，U2n2R變壓器的輸出功率變小，A錯(cuò)、B對(duì)，由U1I1＝U2I2可以知道，I1變小，C對(duì)，D錯(cuò)．6.一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶2，電源電壓u＝2202sinωtV，原線圈電

路中接入一熔斷電流I0＝1A的保險(xiǎn)絲，副線圈中接入一可變電阻R，如下圖，為了使保險(xiǎn)絲不致熔斷，調(diào)理R時(shí)，其阻值最低不能小于()

A．440ΩB．4402ΩC．880ΩD．8802Ω

解析：選C.當(dāng)原線圈電流I1＝I0時(shí)，副線圈中的電流(即副線圈中電流的有效值)為n1n11I2＝I1＝I0＝A

n2n22

副線圈的輸出電壓的有效值為n2n2UmU2＝U1＝×＝440V

n1n12因此副線圈電路中負(fù)載電阻的最小值為Rmin＝

U2＝880Ω，應(yīng)選項(xiàng)C正確．I2

7.(2023·福建師大附中高二期末)如下圖，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝202sin100πtV，氖泡在兩端電壓達(dá)到100V時(shí)開始發(fā)光，以下說(shuō)法中正確的有()

A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100HzB．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為1002VC．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)不變

D．開關(guān)斷開前后，變壓器的輸入功率不變

U1n1解析：選AC.由＝得，副線圈輸出電壓的最大值為

U2n2

n2U15×202U2＝＝V＝1002V，一個(gè)周期內(nèi)有兩次電壓大于100V，故氖泡在一個(gè)周期

n112π2π2內(nèi)發(fā)光2次，而交變電壓的周期T＝＝s＝0.02s，所以氖泡發(fā)光頻率為f＝＝100

Tω100πHz，A正確．電壓表示數(shù)為U2′＝U21002

＝V＝100V，B錯(cuò)誤．開關(guān)斷開后電壓表示數(shù)22

不變，但輸出功率變化，所以輸入功率變化，C正確、D錯(cuò)誤．

8.如下圖的甲、乙兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時(shí)，測(cè)得c、d間與g、h間的電壓均為110V．若分別在c、d兩端及g、h兩端加上110V的交流電壓，則a、b間及e、f間的電壓分別為()

A．220V、220VB．220V、110VC．110V、110VD．220V、0V

解析：選B.當(dāng)a、b間接220V電壓時(shí)，c、d間電壓為110V，說(shuō)明c、d間線圈的匝數(shù)為原線圈匝數(shù)的一半；反過(guò)來(lái)當(dāng)c、d間接110V電壓時(shí)，a、b間電壓應(yīng)為220V．當(dāng)e、f間接

220V電壓時(shí)，g、h間電壓為110V，說(shuō)明g、h間電阻為e、f間電阻的一半；當(dāng)g、h間接110V電壓時(shí)，e、g間沒(méi)有電流，e、g間電壓為零，所以e、f間電壓與g、h間電壓相等，均為110V.

9.如下圖，理想變壓器原線圈中正弦式交變電源的輸入電壓和電流分別為U1和I1，兩個(gè)副線圈的輸出電壓和電流分別為U2和I2、U3和I3，接在原、副線圈中的五個(gè)完全一致的燈泡均正常發(fā)光，則以下關(guān)系中正確的是()

A．I1∶I2∶I3＝1∶2∶1B．U1∶U2∶U3＝1∶1∶2

C．三個(gè)線圈匝數(shù)之比為n1∶n2∶n3＝5∶2∶1

D．電源電壓U1與原線圈兩端電壓U1′之比為5∶4

解析：選AD.設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為I0，電壓為U0，由題圖可知，I2＝2I0，I1＝I3＝I0，U2I2＋U3I3

故A選項(xiàng)正確；U2＝U0，U3＝2U0，原線圈兩端電壓U1′＝＝4U0，則U1＝5U0，

I1n1U1′4n2U21

故D選項(xiàng)正確；＝＝，＝＝，故B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤．

n2U21n3U32

10.(2023·高考福建卷)圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20

Ω，L1、L2為規(guī)格一致的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光．以下說(shuō)法正確的是()

A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝202sin50πtVB．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大

D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W

2π

解析：選D.由題圖知，Um＝202V，T＝0.02s，則ω＝＝100πrad/s，輸入電壓u＝202

TU1n1U1n220×1

sin100πtV，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由變壓器的變壓規(guī)律知：＝，故U2＝＝V＝4V，

U2n2n15由題中將S1接1，S2閉合時(shí)，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2的額定電壓為4V，當(dāng)只斷開

S2后，副線圈兩端電壓不變，此時(shí)副線圈的負(fù)載為L(zhǎng)1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，

2U2選項(xiàng)B錯(cuò)誤；此時(shí)P出＝，副線圈負(fù)載R總增大，故P出減小，又P入＝P出，故原線圈的

R總

U2422輸入功率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)S1換接到2后，副線圈的負(fù)載僅是電阻R，故P＝＝W

R20

＝0.8W，選項(xiàng)D正確．二、非選擇題11.(2023·高考海南卷)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(lián)兩個(gè)小燈泡a和b，小燈泡a的額定功率為0.3W，正常發(fā)光時(shí)電阻為30Ω，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過(guò)原線圈的電流為0.09A，可計(jì)算出原、副線圈的匝數(shù)比為________，流過(guò)燈泡b的電流為________A.

U2n1U110

解析：U1＝10V，根據(jù)小燈泡正常發(fā)光，則U2＝PR＝3V，Ia＝＝0.1A，根據(jù)＝＝，

Rn2U23I2n1

＝，所以I1n2

n1I2＝I1＝0.3A，Ib＝I2－Ia＝0.2A.

n2

答案：10∶30.2

12.一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100，接在電壓為220V的交流電源上，當(dāng)它對(duì)11只并聯(lián)的“36V，60W〞燈泡供電時(shí)，燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)n2是多少？通過(guò)原線圈的電流I1是多大？解析：由于11只并聯(lián)的“36V，60W〞燈泡正常發(fā)光，所以副線圈輸出的電壓必為36V．由36×1100U2U1/U2＝n1/n2，得n2＝n1＝匝＝180匝．

U1220每只燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流由P2′＝I2′U2′得P2′605

I2′＝＝A＝A

3U2′36

55

副線圈中的電流I2＝11×I2′＝A

3I1n2n218055因＝，故I1＝I2＝×A＝3A.I2n1n111003答案：180匝3A

＝0.8W，選項(xiàng)D正確．二、非選擇題11.(2023·高考海南卷)如圖，理想變壓器原線圈與一10V的交流電源相連，副