課時跟蹤檢測（十一） 科學(xué)探究：變壓器

課時跟蹤檢測（十一）科學(xué)探究：變壓器A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中向左做勻速直線運(yùn)動切割磁感線時，電流表A1的示數(shù)為12mA，則電流表A2的示數(shù)為()A．3mA B．0C．48mA D．與負(fù)載R的值有關(guān)解析：選B當(dāng)導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動切割磁感線時，在原線圈中產(chǎn)生恒定不變的電流，鐵芯中產(chǎn)生的磁場是不變的，穿過副線圈的磁通量不變，不能在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。2.如圖是某手機(jī)的充電器，將它接到220V的市電上能給手機(jī)提供5V的充電電壓，說明該充電器內(nèi)的變壓器能夠()A．升高交流電壓 B．降低交流電壓C．升高直流電壓 D．降低直流電壓解析：選B將充電器接到220V的市電上能給手機(jī)提供5V的充電電壓，說明充電器內(nèi)的變壓器能夠降低電壓，又變壓器僅能用于交流用電，故選B。3.一個輸入電壓為220V、輸出電壓為12V的變壓器副線圈燒壞了，某同學(xué)拆掉燒壞的副線圈，在鐵芯上新繞了5匝線圈作為副線圈(如圖所示)，然后將原線圈接到110V交流電源上，將交流電流表與100Ω的電阻串聯(lián)后接在新繞線圈兩端，電流表的示數(shù)為5mA。按理想變壓器分析，該變壓器原來的副線圈匝數(shù)為()A．2200 B．1100C．60 D．0.30解析：選C新繞線圈兩端的電壓U2′＝IR＝0.5V，根據(jù)eq\f(U1′,\a\vs4\al(U2′))＝eq\f(n1,\a\vs4\al(n2′))，解得n1＝1100；同理，變壓器燒壞前，有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得n2≈60，故C正確，A、B、D錯誤。4.(多選)如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，原線圈兩端接入一正弦交流電源；副線圈電路中R為負(fù)載電阻，交流電壓表和交流電流表都是理想電表，下列說法正確的是()A．若電壓表讀數(shù)為6V，則輸入電壓的最大值為24eq\r(2)VB．若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，則電流表的讀數(shù)減小到原來的一半C．若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來的2倍，則輸入功率也增加到原來的2倍D．若保持負(fù)載電阻的阻值不變，輸入電壓增加到原來的2倍，則輸出功率增加到原來的4倍解析：選AD若電壓表讀數(shù)為6V，則輸入電壓U1＝eq\f(4,1)×6V＝24V是有效值，因此其最大值為24eq\r(2)V，A正確；若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍，則輸出電壓也增加到原來的2倍，電流表示數(shù)應(yīng)增加到原來的2倍，B錯誤；若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來的2倍，則輸出電流減小到原來的一半，輸入功率等于輸出功率，即P＝IU也減小到原來的一半，C錯誤；若保持負(fù)載電阻的阻值不變，輸入電壓增加到原來的2倍，則輸出電壓也增大到原來的2倍，則由P＝eq\f(U2,R)可知輸出功率增加到原來的4倍，D正確。5.(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈接一交流電源，副線圈回路中有一定值電阻R和兩個小燈泡L1、L2，最初開關(guān)S是斷開的，現(xiàn)閉合開關(guān)S，則()A．副線圈兩端電壓不變 B．燈泡L1變亮C．電流表A1示數(shù)變大 D．電阻R中的電流變小解析：選AC閉合開關(guān)S，副線圈兩端電壓不變，選項(xiàng)A正確；副線圈輸出電流增大，電阻R中的電流變大，燈泡L1兩端電壓降低，燈泡L1變暗，選項(xiàng)B、D錯誤；電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)C正確。6．(2022·重慶高考)低壓鹵素?zé)粼诩彝ル娐分惺褂脮r需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素?zé)糁苯油ㄟ^變壓器(視為理想變壓器)接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則()A．鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е禐?eq\r(2)VB．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶3C．流過鹵素?zé)舻碾娏鳛?.24AD．鹵素?zé)舻碾娮铻?68Ω解析：選B鹵素?zé)羯蠘?biāo)記的額定電壓12V即為鹵素?zé)魞啥说碾妷河行е?，A錯誤；根據(jù)理想變壓器的原理可知eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,12)＝eq\f(55,3)，B正確；流過鹵素?zé)舻碾娏鳛镮＝eq\f(P,U)＝eq\f(50W,12V)＝eq\f(25,6)A，C錯誤；鹵素?zé)羰欠蔷€性元件，電阻隨著電壓不同而改變，在正常工作時電阻為R＝eq\f(U,I)＝2.88Ω，D錯誤。7．(多選)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，變電所需適時進(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。以下結(jié)論正確的是()A．u2＝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(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BD由題圖乙知交變電流的周期T＝2×10－2s，所以ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故u2＝Umsinωt＝190eq\r(2)sin(100πt)V，A錯誤，B正確。由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1，欲使U2升高，n1應(yīng)減小，P應(yīng)上移，C錯誤，D正確。8．某同學(xué)選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，變壓器原線圈兩端所接的電源應(yīng)是電壓為12V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓______；然后再保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是________(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“類比法”)。解析：變壓器不能改變直流電的電壓，故電源應(yīng)為低壓交流電源；由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知，U2＝eq\f(n2,n1)U1，原線圈的匝數(shù)n1不變，增加副線圈的匝數(shù)n2，則副線圈兩端的電壓增大；如果n2不變，n1增大，則U2減??；上述實(shí)驗(yàn)采用的探究方法是控制變量法。答案：交流電源增大減小控制變量法9.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等。a、b兩端加一定交流電壓后，求兩電阻消耗的電功率之比和兩電阻兩端電壓之比。解析：變壓器原、副線圈電流之比eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,4)設(shè)流過電阻A的電流I1＝I，則流過電阻B的電流I2＝4I所以兩電阻消耗的電功率之比eq\f(PA,PB)＝eq\f(I12R,I22R)＝eq\f(I2R,16I2R)＝eq\f(1,16)兩電阻兩端電壓之比eq\f(UA,UB)＝eq\f(I1R,I2R)＝eq\f(1,4)。答案：eq\f(1,16)eq\f(1,4)B組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．(多選)泡沫塑料、海綿等是包裝家電常用到的材料。尤其是白色的泡沫塑料，切割很容易，但保證切割面光滑就很難。針對這個問題，某校一同學(xué)自制了一個配有理想變壓器的泡沫切割器，該切割器的電熱絲(純金屬絲)參數(shù)為“44V8.8W”，切割器工作時，由于家庭電路電壓不穩(wěn)，電路電壓在200V～250V之間變化，則()A．當(dāng)電壓為250V時，電熱絲中交流電的頻率最大B．當(dāng)電壓變化時變壓器原、副線圈兩端電壓比值不變C．當(dāng)電路電壓為220V時，通過電熱絲的電流為0.2A，此時變壓器原線圈中的電流為0.04AD．當(dāng)電路的電壓增加時，原線圈的輸入功率可能不變解析：選BC家庭電路交流電的頻率是由發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定的，與電壓無關(guān)，故頻率不變，選項(xiàng)A錯誤；變壓器原、副線圈兩端電壓比值等于原、副線圈的匝數(shù)比，則當(dāng)電壓變化時變壓器原、副線圈兩端電壓比值不變，選項(xiàng)B正確；電熱絲的電阻R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(442,8.8)Ω＝220Ω，當(dāng)通過電熱絲的電流為0.2A時，由于變壓器輸入功率和輸出功率相等，則變壓器原線圈中的電流為I1＝eq\f(I22R,U1)＝0.04A，選項(xiàng)C正確；當(dāng)電路的電壓增加時，次級線圈消耗的功率增加，則原線圈的輸入功率增加，選項(xiàng)D錯誤。11.(多選)如圖為某款電吹風(fēng)的電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點(diǎn)。可動的扇形金屬觸片P可同時接觸兩個觸點(diǎn)。觸片P處于不同位置時，電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹熱風(fēng)和吹冷風(fēng)等不同的工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器的兩個線圈的匝數(shù)。該電吹風(fēng)的各項(xiàng)參數(shù)如下表所示。下列說法正確的是()熱風(fēng)時輸入功率460W冷風(fēng)時輸入功率60W小風(fēng)扇額定電壓60V正常工作時小風(fēng)扇輸出功率52WA.吹冷風(fēng)時觸片P與觸點(diǎn)b、c接觸B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3C．可由表格中數(shù)據(jù)計(jì)算出小風(fēng)扇的內(nèi)阻為60ΩD．若把電熱絲截去一小段后再接入電路，電吹風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)時的功率將變小，吹冷風(fēng)時的功率不變解析：選AB當(dāng)電吹風(fēng)機(jī)送出來的是冷風(fēng)時，電路中只有電動機(jī)工作，觸片P與觸點(diǎn)b、c接觸，故A正確。根據(jù)變壓器的原線圈、副線圈的匝數(shù)與電壓的關(guān)系得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U0,U)＝eq\f(220V,60V)＝eq\f(11,3)，故B正確。小風(fēng)扇消耗的功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率和小風(fēng)扇內(nèi)阻的熱功率，P熱＝P入－P出＝(60－52)W＝8W，電流I＝eq\f(P入,U)＝1A，由P熱＝I2·R得R＝8Ω，故C錯誤。根據(jù)公式P＝eq\f(U2,R)可知，電熱絲兩端電壓不變，把電熱絲截去一小段后再接入電路，電阻變小，電吹風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)時的功率將變大，故D錯誤。12.如圖甲是交流發(fā)電機(jī)，其發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動。若一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(2\r(2),π)T。為了用此發(fā)電機(jī)所發(fā)出的交流電帶動兩個標(biāo)有“220V,11kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個理想變壓器，電路如圖乙所示。(1)能否計(jì)算輸出電壓有效值？若能，怎樣計(jì)算。(2)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大？解析：(1)可以。線圈轉(zhuǎn)動的角速度：ω＝2πf＝2π×50