2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)10 變壓器 教科版選修3-2.doc

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課時(shí)分層作業(yè)(十) 變壓器 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (時(shí)間：15分鐘　分值：48分) 選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分) 1．在以下四種情況下，可以將電壓升高供給電燈的變壓器是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622077】 A　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D D　[A、C圖中原線(xiàn)圈接入恒定電流，變壓器不能工作，故A、C錯(cuò)誤；B圖中，原線(xiàn)圈匝數(shù)比副線(xiàn)圈匝數(shù)多，所以是降壓變壓器，故B錯(cuò)誤；D圖中，原線(xiàn)圈匝數(shù)比副線(xiàn)圈匝數(shù)少，所以是升壓變壓器，故D正確．] 2.一輸入電壓為220 V，輸出電壓為36 V的變壓器副線(xiàn)圈燒壞了，為獲知此變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線(xiàn)圈，用絕緣導(dǎo)線(xiàn)在鐵芯上新繞了5匝線(xiàn)圈，如圖2615所示，然后將原來(lái)線(xiàn)圈接到220 V交流電源上，測(cè)得新繞線(xiàn)圈的端電壓為1 V，按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為 (　　) 圖2615 A．1 100,360　　　　 B．1 100,180 C．2 200,180 D．2 200,360 B　[對(duì)新繞線(xiàn)圈的理想變壓器，根據(jù)變壓比公式得n1＝＝＝1 100，變壓器燒壞前，同理n2＝＝＝180，故B正確．] 3．(多選)如圖2616甲所示，一理想變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為2∶1，原線(xiàn)圈的電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖2616乙所示，副線(xiàn)圈電路中接有燈泡，額定功率為22 W；原線(xiàn)圈電路中接有電壓表和電流表．現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光．若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則 (　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 圖2616 A．燈泡的電壓為110 V B．副線(xiàn)圈輸出交流電的頻率為50 Hz C．U＝220 V，I＝0.2 A D．原線(xiàn)圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 100πt V ABD　[有效值為：U＝ V＝220 V，副線(xiàn)圈的電壓為U2＝U1＝110 V，電流為： A＝0.2 A，電流表示數(shù)為：0.2 A＝0.1 A，A正確，C錯(cuò)誤；原線(xiàn)圈的頻率為f＝ Hz＝50 Hz，變壓器不會(huì)改變頻率，故B正確；原線(xiàn)圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為：u＝220sin 100πt V，故D正確．] 4．理想升壓變壓器的原線(xiàn)圈接電流表A1和電阻R1后，接6 V恒定直流電流，如圖2617所示，當(dāng)副線(xiàn)圈的負(fù)載電阻R2變大時(shí)，以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖2617 A．輸出功率減小 B．A2讀數(shù)減小 C．A1讀數(shù)減小 D．A1讀數(shù)不為零，且保持不變 D　[根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器不能用來(lái)改變恒定直流電壓，因此副線(xiàn)圈上無(wú)電壓，無(wú)輸出功率，由于原線(xiàn)圈構(gòu)成直流通路，故電流表A1有恒定讀數(shù)，本題選項(xiàng)D正確．] 5．電阻為R的負(fù)載接到20 V直流電壓上消耗的電功率是P；用一個(gè)變壓器，原線(xiàn)圈接最大值為200 V的正弦交流電壓，副線(xiàn)圈接電阻為R的負(fù)載，要使負(fù)載上消耗的電功率為，則變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622078】 A．20∶1 B．10∶1 C．10∶1 D．1∶10 C　[原線(xiàn)圈輸入電壓U1＝100 V．根據(jù)題意，P＝，＝，解得U2＝10 V，由變壓器變壓公式得變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1，選項(xiàng)C正確．] 6．普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線(xiàn)路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，圖2618中電流互感器ab一側(cè)線(xiàn)圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線(xiàn)圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則(　　) 圖2618 A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，IabIcd C．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，IabIcd B　[電流互感器ab一側(cè)線(xiàn)圈匝數(shù)比cd一側(cè)線(xiàn)圈匝數(shù)少，根據(jù)電流關(guān)系得I1n1＝I2n2，所以Iab>Icd，電流表應(yīng)接在電流較小的一側(cè)，故選項(xiàng)B正確．] 7．(多選)一個(gè)理想變壓器副線(xiàn)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)(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622079】 A．增加原線(xiàn)圈的匝數(shù)n1　 B．減少原線(xiàn)圈的匝數(shù)n1 C．增大電阻值 D．減少電阻值 BD　[電阻消耗的功率P＝，而＝，所以P＝，P要增大，減小n1或R即可．] 8．(多選)如圖2619，將額定電壓為60 V的用電器，通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上．閉合開(kāi)關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A．以下判斷正確的是(　　) 圖2619 A．變壓器輸入功率為484 W B．通過(guò)原線(xiàn)圈的電流的有效值為0.6 A C．通過(guò)副線(xiàn)圈的電流的最大值為2.2 A D．變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3 BD　[變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2＝2.260 W＝132 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由＝得＝＝＝，選項(xiàng)D正確；由＝得I1＝I2＝2.2 A＝0.6 A，選項(xiàng)B正確；根據(jù)I＝得副線(xiàn)圈上的電流的最大值I2m＝I2＝2.2 A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．] [能力提升練] (時(shí)間：25分鐘　分值：52分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1.如圖2620所示，一理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，電源電壓u＝220sin 314t V，原線(xiàn)圈電路中接入熔斷電流I0＝1 A的保險(xiǎn)絲，副線(xiàn)圈電路中接入一可變電阻R，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622080】 圖2620 A．電壓表的讀數(shù)為77 V B．當(dāng)可變電阻R的阻值變大時(shí)，電源的輸入功率變大 C．可變電阻R的阻值低于13.75 Ω時(shí)保險(xiǎn)絲將熔斷 D．副線(xiàn)圈的輸出功率一定是200 W C　[原線(xiàn)圈輸入電壓220 V，由變壓器變壓公式，副線(xiàn)圈輸出電壓即電壓表的讀數(shù)為55 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)可變電阻R的阻值變大時(shí)，變壓器輸出功率減小，電源的輸入功率變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；可變電阻R的阻值低于13.75 Ω時(shí)，變壓器輸出功率大于220 W，原線(xiàn)圈電路中電流大于保險(xiǎn)絲的熔斷電流I0＝1 A，保險(xiǎn)絲將熔斷，選項(xiàng)C正確；副線(xiàn)圈的輸出功率隨可變電阻的增大而減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 2. (多選)如圖2621所示，一理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線(xiàn)圈通過(guò)一理想電流表接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線(xiàn)圈的兩端．假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大．用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則(　　) 圖2621 A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小 C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大 D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍 BD　[變壓器的變壓比＝，其中U1、U2是變壓器原、副線(xiàn)圈兩端的電壓．U1＝Uab，由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，Ucd≠U2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；增大負(fù)載電阻R的阻值，負(fù)載的電功率減小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原線(xiàn)圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確；c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負(fù)載電阻R的阻值變小時(shí)，Uab不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E輸入＝E輸出，在一個(gè)周期T的時(shí)間內(nèi)，二極管未短路時(shí)有UabI1T＝＋0(U為副線(xiàn)圈兩端的電壓)，二極管短路時(shí)有UabI2T＝T，由以上兩式得I2＝2I1，選項(xiàng)D正確．] 3．(多選)如圖2622(a)左側(cè)調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R＝55 Ω，、為理想電流表和電壓表，若原線(xiàn)圈接入如圖2622(b)所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110 V，下列表述正確的是(　　) (a)　　　　　　　　　　(b) 圖2622 A．電流表的示數(shù)為2 A B．原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1∶2 C．電壓表的示數(shù)為電壓的有效值 D．原線(xiàn)圈中交變電壓的頻率為100 Hz AC　[電流表的示數(shù)為：I＝＝ A＝2 A，A正確；原、副線(xiàn)圈的電壓比等于匝數(shù)比，所以匝數(shù)比為2∶1，B錯(cuò)誤；電壓表的示數(shù)指交變電壓的有效值，C正確；由(b)知交變電壓的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，D錯(cuò)誤．] 4．圖2623甲中理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開(kāi)關(guān)．原線(xiàn)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2623乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光．下列說(shuō)法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖2623 A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20 sin 50πt (V) B．只斷開(kāi)S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開(kāi)S2后，原線(xiàn)圈的輸入功率增大 D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W D　[由圖乙知周期為0.02 s，因此輸入電壓的表達(dá)式u＝20sin 100πt V，A錯(cuò)；只斷開(kāi)S2，L1、L2兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，B錯(cuò)；只斷開(kāi)S2，負(fù)載電阻變大，功率變小，C錯(cuò)；S1換接到2后，據(jù)P＝和＝得R消耗的功率為0.8 W，故選D.] 5．如圖2624甲所示理想自耦變壓器的原線(xiàn)圈接有如圖2624乙所示的正弦式交變電壓，副線(xiàn)圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線(xiàn)圈始終接觸良好，下列判斷正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 圖2624 A．交變電源的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u＝U0cos 100πt　 B．若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，則電阻R消耗的電功率增大 C．若僅使電阻R增大，則原線(xiàn)圈的輸入電功率增大 D．若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則通過(guò)A處的電流一定增大 AB　[由題圖乙可得交變電源的周期為T(mén)＝0.02 s，最大值為U0，則電源的電壓u＝U0cos(t)＝U0cos 100πt，選項(xiàng)A正確；由＝，若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，即n2增大，則副線(xiàn)圈的輸出電壓U2增大，電阻R消耗的電功率P＝增大，選項(xiàng)B正確；若僅使電阻R增大，輸出電壓U2一定，則輸出電功率P＝減小，原線(xiàn)圈的輸入電功率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向B端滑動(dòng)，則輸出電壓U2減小，輸出和輸入的電功率減小，通過(guò)A處的電流I1＝一定減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 6．如圖2625所示，MN和PQ為處于同一平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好．N、Q端接理想變壓器的原線(xiàn)圈，理想變壓器的輸出端有三組副線(xiàn)圈，分別接有電阻元件R、電感元件L和電容元件C.在水平金屬導(dǎo)軌之間加一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．若用IR、IL、LC分別表示通過(guò)R、L和C的電流，則下列判斷中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622081】 圖2625 A．在ab棒勻速運(yùn)動(dòng)且ab棒中電流達(dá)到穩(wěn)定后，IR≠0、IL≠0、IC＝0 B．在ab棒勻速運(yùn)動(dòng)且ab棒中電流達(dá)到穩(wěn)定后，IR≠0、IL＝0、IC＝0 C．如果ab棒在某一中心位置附近做非勻變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，那么IR≠0、IL≠0、IC≠0 D．如果ab棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，那么IR≠0、IL≠0、IC≠0 C　[當(dāng)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，變壓器輸出電壓為0，故IR、IL、IC均為0，A、B均錯(cuò)誤；當(dāng)ab棒做非勻變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，變壓器輸出交變電壓，所以三個(gè)電路中均有電流，C正確；當(dāng)ab棒做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，變壓器輸出恒定電壓，所以電阻、電感器中有電流，電容器處于斷路，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 二、非選擇題(16分) 7．如圖2626所示，匝數(shù)n＝100的正方形線(xiàn)圈abcd固定在豎直平面內(nèi)，與電阻R1、理想變壓器連成電路．在線(xiàn)圈的中心水平放置一個(gè)條形磁鐵，使磁鐵繞豎直方向的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使線(xiàn)圈內(nèi)的磁通量Φ＝sin 100πt (Wb)．已知線(xiàn)圈的電阻r＝4 Ω，R1＝46 Ω，R2＝10 Ω，其余導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì)．變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1.求： 圖2626 (1)線(xiàn)圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值Em； (2)若斷開(kāi)S2，閉合S1，求磁鐵從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，通過(guò)R1的電荷量q； (3)斷開(kāi)S1，閉合S2，求R2消耗的功率P. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622082】 【解析】　(1)Em＝nBSω＝nΦmω 解得Em＝200 V. (2)q＝Δt，＝，＝n 解得q＝ C. (3)E＝，E＝U1＋I(xiàn)1r，U2＝I2R2，＝，I1n1＝I2n2 P＝IR2 聯(lián)立解得P≈238 W. 【答案】　(1)200 V　(2) C　(3)238 W