强化训练(10) 交变电流、变压器问题
时间：60分钟
满分：100分
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中，1～6小题只有一项符合题目要求，7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
1．[2017·福州质检]某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称为“5 V 10 W”的电动机供电；电源内阻不计，下列说法正确的是( )
A．电动机的内阻为2.5 Ω B．电动机的发热功率为10 W C．通过电动机的电流为2 A D．通过电动机的电流为22 A 答案 C
解析 由图知该电源电动势最大值为Em＝52 V，则有效值E＝5 V，通过电动机的电流
P105
为I＝＝ A＝2 A，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻r< Ω＝2.5 Ω，电动机的发热
U52
功率P热＝Ir 2．[2017·江西八校联考]将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B，方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN匀速转动。导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P、电阻为r的小灯泡并正常发光。电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法中正确的是( ) 2 2rPA．半圆形硬导线的转速为22 πRBB．半圆形硬导线的转速为22 πRBπRBC．线圈从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为 2 rPrD．线圈从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为零 答案 A 解析 转动的半圆形导线切割磁感线，产生感应电动势直接给灯泡供电，因灯泡此时正常发光，则其功率为P，电阻为r，设线圈转速为n，则感应电动势的有效值E有 ＝ B·πR2·2πn2 12 U22rP22 ，由公式P＝得：U＝E有＝Pr，可求得：n＝22，则A正确、B错误；线 RπRBB·πR2 r1 2 πRB＝，则C、D错误。 2r2 ΔΦ 圈从图示位置转90°的过程中通过灯泡的电荷量q＝＝r3．[2015·江苏高考]一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电压改变为110 V。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( ) A．200 C．1600 答案 B B．400 D．3200 U1n1U2110 解析 由变压器变压比＝，可知n2＝n1＝×800＝400，B正确。 U2n2U1220 4．[2015·广东高考]如图所示为加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管。视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变。调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V，调节前后( ) A．副线圈中的电流比为1∶2 B．副线圈输出功率比为2∶1 C．副线圈的接入匝数比为2∶1 D．原线圈输入功率比为1∶2 答案 C 2 220110 解析 设加热管电阻为R，对于副线圈，I2＝，I2′＝，则调节前后I2∶I2′＝2∶ RRU2 1，A错误。由P＝可知，调节前后副线圈输出功率之比为4∶1，B错误。原副线圈电压之 R比为匝数之比，电压减为原来一半，则副线圈匝数也减为原来的一半，C正确。理想变压器副线圈功率等于原线圈功率，则原线圈输入功率之比为4∶1，D错误。 5. [2016·江西萍水二模]如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10000 V以上的电压，火花塞中产生火花。下列说法中正确的是( ) A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制 B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压 C．变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压 D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数 答案 A 解析 汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12 V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C错误；由＝可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数n1必须小于副线圈的匝数n2，所以D错误；由 U1n1 U2n2 I1n2 ＝及n2>n1所以I1>I2，故选A。 I 2n1 6．[2016·河北邢台质检]如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则( ) A．发电机产生的交流电的频率是100 Hz B．降压变压器输出的电压有效值是340 V C．输电线的电流仅由输送功率决定 3 D．仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小 答案 D 1 解析 由乙图可知交流电的周期T＝0.02 s，则频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交流电 T的周期与频率，则A错误。由乙图可知Um＝340 V，有效值U＝ Um 2 <340 V，则B错误。输电 线的电流由输送功率和输送电压共同决定，则C错误。当仅增加升压变压器的副线圈匝数时，则输电电压增大，由P＝UI可知，输电电流减小，再由P＝IR可知输电线上损失的功率减小，则D正确。 7．[2017·河南开封模拟]如图所示，T为理想变压器，原、副线圈匝数比为5∶1。A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压U＝2202sin314t(V)，则下列说法正确的是( ) 2 A．当光照增强时，电压表V1示数为442 V，保持不变 B．当光照增强时，电压表V2示数变大 C．通过电流表A1的电流方向每秒变化100次 D．当光照增强时，电流表A1、A2示数同时变大 答案 CD 解析 原线圈两端电压有效值为220 V，原、副线圈匝数比为5∶1，所以副线圈两端电压有效值为44 V，电压表V1示数为44 V，保持不变，A错误；当光照增强时，R3的电阻减小，总的电阻减小，电路的总电流要变大，R1两端的电压变大，副线圈两端的电压不变，所以电ω 压表V2示数变小，B错误；交变电流的频率f＝＝50 Hz，所以通过电流表A1的电流方向 2π每秒变化100次，C正确；当光照增强时，副线圈中的电流变大，又因为＝，故A1、A2的示数都要变大，D正确。 8.如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是( ) I1n2I2n1 4 A．P向下滑动时，灯L变亮 B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变 C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小 D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大 答案 BD 解析 由于U1保持不变，副线圈的输出电压U2也不变，B项正确；P向下滑动时，灯泡L两端的电压不变，灯泡的亮度不变，A项错误；P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻 U22 变小，副线圈电路的总电阻R变小，根据P2＝可知，变压器的输出功率变大，D项正确； R由P1＝U1I1＝P2可知，变压器的输入电流增大，C项错误。 9．[2016·江西六校联考]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上u1＝2202sin100πt(V)的交变电压，并将开关接在a处。则( ) A．t＝0.01 s时，电流表 的示数为0 B．若单刀双掷开关接a，则电压表示数为22 V C．若单刀双掷开关接a，再将滑动变阻器滑片P向下移，电压表示数变大 D．若仅将单刀双掷开关由a拨向b，变压器的输入功率变大 答案 BD 解析 电流表的示数为有效值，A错误；根据瞬时值表达式为u1＝2202sin100πt V，原线圈的电压最大值为2202 V，其有效值为220 V，由电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为22 V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为22 V，B正确；电压表示数由原线圈电压与匝数比决定，则滑动变阻器滑片P向下移，电压表示数不变，C错误；将单刀双掷开关由a拨向b，则原线圈匝数减少，副线圈电压变大，输出功率变大，则输入功率 5