基礎(chǔ)篇
一、單選題
１.圖乙是降壓變壓器圖甲給用戶供電的電路示意圖，表示輸電線的總電阻、假設(shè)用戶端為純電阻用電器，總電阻為R。若變壓器視為理想變壓器、輸入電壓恒定，電表視為理想電表，當(dāng)用戶使用的用電器減少時，則（ ）
A．用戶總電阻R減少B．電壓表示數(shù)增大
C．用電器R兩端電壓升高D．電流表示數(shù)保持不變
【答案】C
【解析】當(dāng)用戶使用的用電器減少時，則用戶總電阻R變大，因V2的讀數(shù)由變壓器初級電壓和匝數(shù)比決定，可知V2讀數(shù)不變，次級電流減小，則R0的電壓減小，用電器R兩端電壓變大；因次級電流減小，則初級電流減小，即電流表A1示數(shù)減小。
故選：C。
２.如圖為日常生活中常見的電子打火灶點火裝置實物圖和原理圖。將1.5V直流電壓通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為正弦交變電壓，再將其加在匝數(shù)比n1∶n2= 1∶1000的理想變壓器的原線圈上，副線圈兩端就可獲得高壓引發(fā)電火花點燃燃?xì)?，下列說法正確是（ ）
A．放電針每隔0.01s點火一次 B．放電針之間交流電壓頻率100Hz
C．放電針之間電壓最高可達(dá)12000V D．原線圈兩端所接交流電壓表的讀數(shù)為6V
【答案】A
【解析】A．根據(jù)正弦交變電壓的表達(dá)式可知，通過變壓器交流電的周期不變，根據(jù)
，一個周期內(nèi)會出現(xiàn)兩次高壓，可知放電針每隔0.01s點火一次，A正確；
B．放電針之間交流電壓頻率，B錯誤；
C．原線圈兩端的最大電壓為6V，根據(jù)知，放電針之間的電壓最大值為6000V，C錯誤；
D．根據(jù)正弦交變電壓的表達(dá)式可知，電壓的最大值，則有效值，即電壓表的示數(shù)為，D錯誤。
故選：A。
３.近日，小米發(fā)布了“小感量十磁吸”無線充電預(yù)研技術(shù)——磁吸式無線充電，通過磁鐵的吸附力，把無線充電發(fā)射線圈和接收線圈緊密結(jié)合在一起，將大大降低能量損耗。某次測試中磁吸無線充電底座線圈接于u=220sin（100πt）（V）的交流電源，已知發(fā)射線圈和接收線圈匝數(shù)比為11：1，功率為50W。則（ ）
A．接收線圈的工作原理是電流的磁效應(yīng)
B．發(fā)射線圈連接直流電源也能實現(xiàn)無線充電
C．若不計能量損耗，接收線圈獲得的電壓最大值為20V
D．若不計能量損耗，通過接收線圈的電流有效值為2.5A
【答案】D
【解析】A．接收線圈的工作原理是電磁感應(yīng)原理，A錯誤；
B．底座線圈連接直流電源時因不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)，則不能實現(xiàn)無線充電，B錯誤；
C．接收線圈獲得的電壓有效值
最大值為
選項C錯誤；
D．功率為50W，根據(jù)功率的表達(dá)式得
，D正確。
故選：D。
4.變壓器上的原、副線圈之間并沒有導(dǎo)線直接連接，卻將電能從原線圈的電路輸送到副線圈的電路。在無線充電技術(shù)中，其中一種就是基于變壓器的原理產(chǎn)生的，只不過變壓器磁場的回路是鐵芯，而無線充電裝置磁場的回路是空氣。如圖所示是無線充電器正在對手機(jī)進(jìn)行無線充電。下列說法合理的是( )
A．在變壓器原、副線圈上不存在能量的轉(zhuǎn)化
B．在變壓器原線圈上電場能轉(zhuǎn)化成磁場能
C．手機(jī)必須與無線充電器貼合才能進(jìn)行無線充電
D．用無線充電器給手機(jī)充電的過程中是沒有能量損耗的
【答案】B
【解析】無線充電技術(shù)與變壓器都是利用電磁感應(yīng)原理，在變壓器原線圈上把電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，在副線圈上把磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，故A錯誤，B正確；當(dāng)受電線圈沒有對準(zhǔn)供電線圈(二者沒有完全重合)時，也有變化的磁場通過受電線圈引起磁通量變化，也可以進(jìn)行無線充電，故C錯誤；用無線充電器給手機(jī)充電的過程中是有能量損耗的，有一小部分磁場能在空間中耗散，故D錯誤。
故選：B。
提升篇
一、多選題
1．如圖所示，一理想變壓器輸入端接交流恒壓源，輸出端電路由R1、R2、R3三個電阻構(gòu)成。將該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由5∶1改為10∶1后( )
A．流經(jīng)R1的電流減小到原來的eq \f(1,4)
B．R2兩端的電壓增加到原來的2倍
C．R3兩端的電壓減小到原來的eq \f(1,2)
D．電阻上總的熱功率減小到原來的eq \f(1,4)
【答案】CD
【解析】變壓器原、副線圈的匝數(shù)比由5∶1改為10∶1，則副線圈的輸出電壓減小為原來的eq \f(1,2)，根據(jù)歐姆定律可知，流經(jīng)R1的電流減小到原來的eq \f(1,2)，故A錯誤；根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知，R2兩端的電壓減小到原來的eq \f(1,2)，故B錯誤；同理，R3兩端的電壓減小到原來的eq \f(1,2)，故C正確；副線圈總電阻不變，根據(jù)功率公式P＝eq \f(U2,R)可知，總功率減小到原來的eq \f(1,4)，故D正確。
故選：CD。
2.如圖所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是( )
A．原、副線圈匝數(shù)之比為9∶1
B．原、副線圈匝數(shù)之比為1∶9
C．此時a和b的電功率之比為9∶1
D．此時a和b的電功率之比為1∶9
【答案】AD
【解析】設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為9∶1，選項A正確，選項B錯誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI可知，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，選項C錯誤，選項D正確。
故選：AD。
3.如圖(a)所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為4∶1，RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想電表。原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示。下列說法正確的是( )
A．理想變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1
B．理想變壓器原、副線圈中的電流之比為1∶4
C．u隨t變化的規(guī)律為u＝51sin 50πt(V)
D．若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大
【答案】BD
【解析】理想變壓器輸入、輸出功率之比為1∶1，故選項A錯誤；理想變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，即eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,4)，故選項B正確；由題圖(b)可知，交流電壓最大值Um＝51 V，周期T＝0.02 s，角速度ω＝100π rad/s，則可得u＝51sin 100πt(V)，故選項C錯誤；熱敏電阻RT的溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，故選項D正確。
故選：BD。
4.某同學(xué)自制變壓器，原線圈為n1匝，在做副線圈時，將導(dǎo)線ab對折后并在一起，在鐵芯上繞n2圈，從導(dǎo)線對折處引出一個接頭c，連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開關(guān)，線圈電阻不計，原線圈接u1＝Umsin ωt的交流電源。下列說法正確的是( )
A．S接b時，電壓表示數(shù)為eq \f(\r(2)n2Um,n1)
B．S接c時，電壓表示數(shù)為eq \f(\r(2)n2Um,2n1)
C．S接c時，滑動觸頭P向下移動，變壓器輸入功率變大
D．S接c時，滑動觸頭P向上移動，變壓器輸入電流變大
【答案】BD
【解析】S接b時，副線圈屬于雙線繞法，不論原線圈中交變電流如何變化，副線圈中都不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以電壓表示數(shù)為零，選項A錯誤；S接c時，根據(jù)理想變壓器的電壓比關(guān)系U1∶n1＝U2∶n2，且U1＝eq \f(Um,\r(2))，解得U2＝eq \f(\r(2)n2Um,2n1)，選項B正確；S接c時，滑動觸頭P向下移動，連入電路的有效電阻增大，P入＝P出＝eq \f(U\\al(2,2),R)減小，選項C錯誤；滑動觸頭P向上移動，連入電路的有效電阻減小，副線圈中的電流I2＝eq \f(U2,R)增大，因U2I2＝U1I1，所以變壓器輸入電流I1變大，選項D正確。
故選：BD。
5.交流發(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。在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電動機(jī)之間接一個理想變壓器，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1，電動機(jī)線圈電阻為R，電路如圖所示。理想電壓表讀數(shù)為U，理想電流表讀數(shù)為I，電動機(jī)帶動一質(zhì)量為m的重物勻速上升。若電動機(jī)因摩擦造成的能量損失不計，下列說法正確的是( )
A．發(fā)電機(jī)的最大電動勢為 eq \r(2) U
B．流經(jīng)電動機(jī)的電流為 eq \f(U,5R)
C．電動機(jī)的熱功率為I2R
D．重物勻速上升的速度為 eq \f(UI－25I2R,mg)
【答案】AD
【解析】輸出電壓的有效值為E＝U，E＝ eq \f(Em,\r(2)) ，解得線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢最大值為Em＝ eq \r(2) U，選項A正確；由變壓器的電壓關(guān)系： eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) ，解得U2＝ eq \f(U,5) ，因為電動機(jī)是非純電阻，故不適用歐姆定律，選項B錯誤；理想變壓器副線圈電流為I2＝ eq \f(n1,n2) I1＝5I，電動機(jī)的熱功率為PR＝25I2R，選項C錯誤；副線圈消耗的功率等于電動機(jī)消耗的功率，即P2＝mgv＋PR，則有UI＝mgv＋25I2R，解得v＝ eq \f(UI－25I2R,mg) ，選項D正確。
故選：AD。
非選擇題：
1.黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”。如圖所示是高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220 V的正弦式交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5 cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿場強(qiáng)為6 220 V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的次、初級線圈匝數(shù)比不得超過多少？
【答案】10∶1
【解析】電網(wǎng)兩極間電場可看作勻強(qiáng)電場且Um＝Emd，由題意知空氣被擊穿時Em＝6 220 V/cm，已知理想變壓器電壓關(guān)系為eq \f(U1m,Um)＝eq \f(n1,n2)，峰值與有效值關(guān)系為U1m＝eq \r(2)U1，由以上各式得eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,10)，所以變壓器次、初級線圈匝數(shù)比不得超過10∶1。
2.如圖為某人設(shè)計的電吹風(fēng)電路圖，a、b、c、d為四個固定觸點?？蓜拥纳刃谓饘儆|片P可同時接觸兩個觸點。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)三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)。該電吹風(fēng)的各項參數(shù)如表所示。
(1)吹冷風(fēng)時觸片P位于怎樣的位置？
(2)由表格中數(shù)據(jù)計算出小風(fēng)扇的內(nèi)阻是多少？
(3)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2是多少？
【答案】(1)觸片P與觸點b、c接觸 (2)8 Ω (3)11∶3
【解析】(1)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)自己工作，觸片P與觸點b、c接觸；
(2)小風(fēng)扇消耗的功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率和線圈上的熱功率，則小風(fēng)扇的電流I＝ eq \f(P,U) ＝ eq \f(60,60) A＝1 A，
則I2r＝P－P出＝60 W－52 W＝8 W，
解得小風(fēng)扇的內(nèi)阻是r＝8 Ω
(3)根據(jù)變壓器的原線圈、副線圈的匝數(shù)與電壓的關(guān)系 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(220,60) ＝ eq \f(11,3)
熱風(fēng)時輸入功率
460 W
冷風(fēng)時輸入功率
60 W
小風(fēng)扇額定電壓
60 V
正常工作時小風(fēng)扇輸出功率
52 W

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