第三章分層作業(yè)20　變壓器A級(jí) 必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理,以下說(shuō)法正確的是 (　　)A.原、副線圈纏繞在一個(gè)閉合鐵芯上,是為了減少磁場(chǎng)能的損失,有效地傳送電能B.鐵芯不用整塊金屬做成,是為了防止原、副線圈短路,造成危險(xiǎn)C.變壓器不改變交變電流的頻率,只改變電壓大小D.當(dāng)原線圈接入恒定電流時(shí),副線圈也有電壓輸出2.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的裝置示意圖如圖所示,軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個(gè)線圈,匝數(shù)比為2∶3,線圈M與直流電源、開關(guān)S1相連,線圈N與電阻R、開關(guān)S2相連。忽略一切損耗,將S1、S2閉合穩(wěn)定后,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.M、N線圈兩端電壓之比為3∶2B.M、N線圈兩端電壓之比為2∶3C.R中電流由a→bD.R中電流為03.在中學(xué)生科技展上,某同學(xué)呈現(xiàn)了如圖所示的自制實(shí)驗(yàn)裝置:兩個(gè)線圈A、B之間沒(méi)有導(dǎo)線相連,其中線圈A與手機(jī)的音頻輸出端相連,線圈B與音響輸入端相連,把線圈A插入線圈B時(shí),音響響起了手機(jī)上播放的歌曲。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A.該裝置的工作原理與變壓器相同B.線圈A中的電流是恒定電流C.將線圈A、B互換,音響播放效果會(huì)變D.線圈A中插入鐵芯,音響播放效果會(huì)更好4.如圖所示的自耦變壓器為理想變壓器,R為定值電阻,在ab兩端輸入正弦式交變電流,將滑片向下移動(dòng),使原線圈的匝數(shù)減少為原來(lái)的80%,則變壓器副線圈輸出電壓將會(huì)是原來(lái)的(　　)A.1.2倍 B.1.25倍C.0.8 D.0.755.(2023廣東清遠(yuǎn)部分名校模擬)某款手搖點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)如圖所示,其工作原理為手搖轉(zhuǎn)把使線圈中產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì),經(jīng)變壓器升壓后接在鋼針和金屬板上,當(dāng)鋼針和金屬板間的電壓達(dá)到臨界值時(shí)便可擊穿空氣而火花放電。下列說(shuō)法正確的是(　　)A.只要轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把就能產(chǎn)生電火花B.只要轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間夠長(zhǎng)就可以產(chǎn)生電火花C.只要轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)得夠快就能產(chǎn)生電火花D.產(chǎn)生電火花后,手搖轉(zhuǎn)把會(huì)更省力6.(2023廣東佛山高二期末)某種燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置原理圖如圖所示。轉(zhuǎn)換器把直流電壓轉(zhuǎn)換為最大值為5 V的正弦式交流電壓,加在一理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,當(dāng)鋼針與金屬板間的電壓大于5 000 V時(shí),就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。對(duì)此,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.圖中電壓表的示數(shù)為5 VB.圖中的變壓器為降壓變壓器C.該理想變壓器的匝數(shù)比應(yīng)小于D.要使點(diǎn)火裝置正常工作,轉(zhuǎn)換器輸出的一定為正弦式交變電流7.(2023浙江寧波北侖中學(xué)高二開學(xué)考試)如圖所示,一理想自耦變壓器線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的閉合鐵芯上,輸入端AB間加一正弦式交流電壓,在輸出端BP間連接了理想交流電流表、燈泡和滑動(dòng)變阻器,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置,可改變副線圈的匝數(shù),滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭標(biāo)記為Q,則(　　)A.只將Q向下移動(dòng)時(shí),燈泡的亮度變大B.只將Q向下移動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大C.只將P沿順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大D.只提高輸入端的電壓U時(shí),電流表的讀數(shù)變大B級(jí) 關(guān)鍵能力提升練8.(多選)如圖所示的元件為可將220 V降為11 V的變壓器,該變壓器可視為理想變壓器,有a、b、c、d四個(gè)引線,b、c引線明顯比a、d引線粗。已知引線越粗能承載的電流越大,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.a、d端應(yīng)接入220 V交變電流B.該變壓器可以用于直流電變壓C.a、d端和b、c端線圈的匝數(shù)比為1∶20D.a、d端和b、c端電流大小之比為1∶209.(多選)(2023北京海淀高二期末)無(wú)線充電給我們生活帶來(lái)了很大的方便。手機(jī)無(wú)線充電器的示意圖如圖甲所示,其原理如圖乙所示,當(dāng)送電線圈接上220 V的正弦式交變電流后,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)從而使手機(jī)中的受電線圈中產(chǎn)生交變電流,該電流經(jīng)過(guò)其他裝置轉(zhuǎn)化為直流電給手機(jī)充電,該裝置實(shí)際上可等效為一個(gè)無(wú)漏磁的理想變壓器。設(shè)送電線圈的匝數(shù)為N1,受電線圈匝數(shù)為N2,N1∶N2=44∶1,若手機(jī)電阻為5 Ω,當(dāng)該裝置給手機(jī)充電時(shí),下列說(shuō)法正確的是(　　)A.流過(guò)送電線圈和受電線圈的電流之比為1∶44B.受電線圈兩端cd的輸出電壓為4 VC.充電時(shí)流過(guò)手機(jī)的電流為1 AD.保持ab端輸入電壓不變,若在充電時(shí)玩大型游戲(即增大手機(jī)用電功率),則受電線圈的輸出電流將變小10.(多選)(2023河北邯鄲期末)如圖所示,左側(cè)一單匝導(dǎo)電圓環(huán)半徑r=1.0 cm,導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)理想變壓器的原線圈相連,導(dǎo)電圓環(huán)的電阻不計(jì),圓環(huán)中有垂直于圓環(huán)平面向里的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為sin(10πt) T/s,變壓器的副線圈兩端與一個(gè)規(guī)格為“3 V　1.5 W”的小燈泡相連,小燈泡正常發(fā)光,則下列說(shuō)法正確的是(　　)A.變壓器原線圈上電壓的最大值為0.01 VB.副線圈上交變電流的頻率為50 HzC.原、副線圈的匝數(shù)比為1∶300D.導(dǎo)電圓環(huán)中電流的最大值為150 A11.(多選)某變壓器對(duì)稱鐵芯的示意圖如圖所示,已知原線圈匝數(shù)n1=40,副線圈匝數(shù)n2=20,電阻R1=40 Ω,電阻R2=25 Ω,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.當(dāng)原線圈接入正弦式交變電流時(shí),R1、R2消耗的電功率之比為2∶5B.當(dāng)原線圈接入正弦式交變電流時(shí),R1、R2消耗的電功率之比為1∶10C.原線圈接入交流電壓“u=220sin ωt(V)”時(shí),R1上的電壓為20 VD.原線圈接入交流電壓“u=220sin ωt(V)”時(shí),R2上的電壓為50 V12.(2023重慶一中高二期末)如圖所示,發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為 2L、寬為L,匝數(shù)為N,電阻不計(jì),放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為k,副線圈接有電阻R,當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求:(1)電阻R 兩端電壓的有效值;(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率。
參考答案分層作業(yè)20　變壓器1.AC　解析 原、副線圈纏繞在一個(gè)閉合鐵芯上,原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)幾乎全部沿鐵芯通過(guò)副線圈,漏磁很少,因此可以減少能量損失,故A正確;鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產(chǎn)生較多的熱量從而燒壞變壓器,故B錯(cuò)誤;變壓器原、副線圈中的磁通量的變化率相同,變化周期相同,匝數(shù)不同,所以原、副線圈中的交變電流的頻率相同,電壓不同,故C正確;由電磁感應(yīng)定律可知,只要輸入原線圈的電流發(fā)生變化,副線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),當(dāng)原線圈接入恒定電流時(shí),副線圈沒(méi)有電壓輸出,故D錯(cuò)誤。2.D　解析 根據(jù)題意可知,線圈M與直流電源相連,將S1、S2閉合穩(wěn)定后,線圈M產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),穿過(guò)線圈N的磁通量不變,則線圈N中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),無(wú)感應(yīng)電流。故選D。3.B　解析 該裝置的工作原理是電磁感應(yīng),與變壓器的工作原理相同,故A正確;線圈A中的電流是變化的電流,變化的電流激發(fā)了變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)在線圈B中激發(fā)了變化的電流,故B錯(cuò)誤;將線圈A、B互換,會(huì)改變磁通量,從而改變音響播放效果,故C正確;線圈A中插入鐵芯,能增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度,音響播放效果會(huì)更好,故D正確。本題要求選擇錯(cuò)誤的,故選B。4.B　解析 由知U2=U1,所以當(dāng)n1'=n1時(shí),變壓器副線圈輸出電壓U2'=U2,即變壓器副線圈輸出電壓將會(huì)是原來(lái)的1.25倍,故B正確。5.C　解析 只有鋼針和金屬板間的電壓達(dá)到臨界值,才能火花放電,所以轉(zhuǎn)把必須達(dá)到一定的速度,A、B錯(cuò)誤,C正確;產(chǎn)生電火花后線圈中存在電流,安培力會(huì)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),所以手搖轉(zhuǎn)把會(huì)更吃力,D錯(cuò)誤。6.C　解析 圖中電壓表的示數(shù)為U1=V,故A錯(cuò)誤;由題意可知變壓器副線圈的輸出電壓大于原線圈的輸入電壓,則變壓器為升壓變壓器,故B錯(cuò)誤;根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比可得,故C正確;只要轉(zhuǎn)換器輸出變化的電流,點(diǎn)火裝置就可能正常工作,故轉(zhuǎn)換器輸出的不一定為正弦式交變電流,故D錯(cuò)誤。7.D　解析 根據(jù)變壓器原理有,只將Q向下移動(dòng)時(shí),原、副線圈匝數(shù),原線圈輸入電壓U不變,則副線圈輸出電壓U2不變,燈泡的亮度保持不變,故A錯(cuò)誤;只將Q向下移動(dòng)時(shí), 副線圈輸出電壓U2不變,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大,根據(jù)I=可知通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流減小,通過(guò)燈泡的電流不變,則電流表的讀數(shù)變小,故B錯(cuò)誤;只將P沿順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí),副線圈匝數(shù)減少,則副線圈輸出電壓減小,通過(guò)燈泡和滑動(dòng)變阻器的電流均減小,故電流表的讀數(shù)變小,故C錯(cuò)誤;只提高輸入端的電壓U時(shí),原、副線圈匝數(shù)不變,則副線圈輸出電壓增大,通過(guò)燈泡和滑動(dòng)變阻器的電流均增大,故電流表的讀數(shù)變大,故D正確。8.AD　解析 根據(jù)輸入功率和輸出功率相等,由P=UI得,接220V的線圈電流小,接11V的線圈電流大,b、c引線明顯比a、d引線粗,已知引線越粗能承載的電流越大。b、c引線能承載的電流大,接11V的線圈,所以a、d端應(yīng)接入220V交變電流,A正確;變壓器工作原理是互感現(xiàn)象,不可以用于直流電變壓,B錯(cuò)誤;a、d端和b、c端線圈的匝數(shù)比,C錯(cuò)誤;根據(jù)I1U1=I2U2,a、d端和b、c端電流大小之比,D正確。9.AC　解析 流過(guò)送電線圈和受電線圈的電流之比等于送電線圈和受電線圈的匝數(shù)的反比,即,解得流過(guò)送電線圈和受電線圈的電流之比為,故A正確;根據(jù),代入數(shù)據(jù)解得受電線圈兩端cd的輸出電壓為U2=5V,故B錯(cuò)誤;充電時(shí)流過(guò)手機(jī)的電流為I2=A=1A,故C正確;保持ab端輸入電壓不變,受電線圈的輸出電壓不變,則若在充電時(shí)玩大型游戲(即增大手機(jī)用電功率),則受電線圈的輸出電流將變大,故D錯(cuò)誤。10.CD　解析 變壓器原線圈上電壓的最大值為U1m=Em=S=×π×(10-2)2V=0.01V,A錯(cuò)誤;副線圈上交變電流的頻率為f==5Hz,B錯(cuò)誤;原線圈電壓有效值為U1=V=0.01V,原、副線圈的匝數(shù)比為,C正確;輸出電流有效值為I2=A=0.5A,則輸入電流有效值I1=I2=150A,則導(dǎo)電圓環(huán)中電流的最大值為I1m=150A,D正確。11.BCD　解析 因該變壓器通過(guò)副線圈的磁通量是通過(guò)原線圈磁通量的一半,則,故,根據(jù)P=I2R得,故A錯(cuò)誤,B正確;原線圈接入交流電壓u=220sinωt(V)時(shí),U=220V,設(shè)R1兩端電壓為U1',R2兩端電壓為U2',則有,解得U1'=20V,U2'=50V,故C、D正確。12.答案 (1)　(2)解析 (1)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω=N·B·L·2L·ω=2NBL2ω交變電動(dòng)勢(shì)的有效值U1=NBL2ω由變壓器的變壓比得=k解得U2=。(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率等于副線圈中電阻R產(chǎn)生的熱功率,則有P=代入數(shù)據(jù)解得P=。

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3 變壓器

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