| 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-2

第五章 交变电流

5.4 变压器

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生$e=220\sqrt{2}\sin 100\pi t(\text{V})$的正弦交变电流,线圈电阻不计,理想变压器的原、副线圈匝数之比为$20:1$$C$为电容器,$L$为直流电阻不计的自感线圈,$R_{1}$$R_{2}$均为定值电阻,其中$R_{1}=10\;\rm \Omega$,开关$\rm S$开始是断开的,则以下说法中错误的是$(\qquad)$

["

线圈的转速为$50\\;\\rm r/s$

","

交流电压表的示数为$11\\;\\rm V$

","

电阻$R_{1}$的功率等于$12.1\\;\\rm W$

","

闭合开关$\\rm S$后,变压器副线圈中的电流发生变化

"]
[["C"]]

$\rm A$.由题意表达式可得$\omega=100\pi \;{\rm rad/s}=2\pi n$

所以线圈的转速为$n=50\;\rm r/s$

$\rm A$正确,不满足题意要求;

$\rm B$.由题意表达式可知原线圈输入电压有效值为$U_{1}=220\;\rm V$

根据变压规律$\dfrac{U_{1}}{U_{2}}=\dfrac{n_{1}}{n_{2}}$

可的副线圈输出电压有效值为$U_{2}=11\;\rm V$

则交流电压表的示数为$11\;\rm V$,故$\rm B$正确,不满足题意要求;

$\rm C$.根据串联电路的规律,线圈$L$电压加上$R_{1}$的电压等于副线圈的电压$U_{2}$,即$R_{1}$的电压小于$11\;\rm V$,则有$P=\dfrac{U_{R_{1}}^{2}}{R_{1}}\lt \dfrac{11^{2}}{10}\ \text{W}=12.1\;\rm \text{W}$

$\rm C$错误,满足题意要求;

$\rm D$.闭合开关$\rm S$,电容器$C$$R_{2}$串联后与$R_{1}$并联,可知副线圈负载总电阻发生变化,则变压器副线圈中的电流发生变化,故$\rm D$正确,不满足题意要求。

故选:$\rm C$

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