2019-2020学年高中物理第5章交变电流第4节变压器同步作业含解析 人教版选修3-2 6页

第4节 变压器 考点 对应题号 ‎1.变压器的工作原理 ‎1、4‎ ‎2.理想变压器的基本规律 ‎2、3、6、7、8、9、11、12‎ ‎3.理想变压器的动态分析 ‎1、3、5、10‎ ‎[基础训练]‎ ‎　‎ ‎1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2的示数为(　　)‎ A．3 mA　 B．0‎ C．48 mA D．与负载R的值有关 B　解析　当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，在原线圈中产生恒定不变的电流，铁芯中产生的磁场是不变的，穿过副线圈的磁通量不变，不能在副线圈中产生感应电流．‎ ‎2．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接220 V的正弦交流电源，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.20 A．下列判断正确的是(　　)‎ A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1‎ B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1‎ C．电流表A2的示数为0.10　A D．电流表A2的示数为0.40 A B　解析　初级线圈中的功率P1＝U1I1，P1＝P2＝IR，所以电流表A2的示数为I2＝＝ A＝1.0 A，选项C、D错误；初级线圈和次级线圈的匝数比＝＝，选项A错误，B正确．‎ ‎3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝10∶1，输出端电阻R＝50 Ω，把原线圈接入有效值为220 V、频率为50 Hz的正弦交流电源时(电表为理想电表)(　　)‎ 6‎ A．当X为电流表时，若电阻R增大，则原线圈中的电流将增大 B．当X为电流表时，电压表V的示数为22 V C．当X为电流表时，电流表的示数为0.44 A D．当X为二极管时，电压表V的示数为11 V B　解析　若电阻R增大，副线圈中的电流减小，原线圈中的电流也减小，选项A错误；根据公式＝，解得U2＝22 V，电压表测量的电压为有效值，所以电压表V的示数为22 V，选项B正确；当X为电流表时，电流表的示数为I2＝＝ A＝0.44 A，选项C错误；当X为二极管时，在一个周期内只有半个周期的时间有电流通过，此时由T＝·，解得U＝11 V，选项D错误．‎ ‎4．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器．下面的四个图中，能正确反映其工作原理的是(　　)‎ A　解析　　电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故选项B、D错误；同时，由I1n1＝I2n2知，要使I2n1，故选项A正确，C错误．‎ ‎5．(多选)如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，下列说法正确的是(　　)‎ A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线的等效电阻R两端的电压将增大 C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中的电流增大 BCD　解析　理想变压器不计原、副线圈的直流电阻，副线圈两端的电压UMN不受负载电阻的影响，保持不变，选项A错误．S接通后，副线圈回路的总电阻减小，电流I2增大，等效电阻R两端的电压增大，灯泡L1两端的电压减小，L1‎ 6‎ 中电流减小，选项B、C正确．又因UMN不变，I2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大，原线圈中电流I1增大，选项D正确．‎ ‎6．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则(　　)‎ A．U＝66 V　k＝ B．U＝22 V　k＝ C．U＝66 V　k＝ D．U＝22 V　k＝ A　解析　根据题意，副线圈电流是原线圈电流的3倍，副线圈回路中电阻两端的电压为U，则原线圈回路中电阻两端的电压为U，因为原线圈两端电压是副线圈两端电压的3倍，所以220 V＝U＋3U，解得U＝66 V，原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为＝，选项A正确．‎ ‎7．一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器的副线圈被烧坏．为获知此变压器原、副线圈的匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V．若按理想变压器进行分析，则该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　)‎ A．1 100　360 B．1 100　180‎ C．2 200　180 D．2 200　360‎ B　解析　由于理想变压器的电压比与原、副线圈匝数比的关系为＝，＝，所以对于改装后的变压器有＝，解得n1＝1 100(匝)，对于烧坏前的变压器有＝，解得n2＝180(匝)，选项B正确．‎ ‎8．(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接．已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈两端的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是(　　)‎ 6‎ A．电压表示数为1 100 V B．抽油烟机上电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V C．热水器的实际功率减小 D．变压器的输入功率增大 ACD　解析　由图乙知副线圈两端的电压的峰值为Um＝220 V，U2＝ ，则U1＝U2＝1 100 V，电压表测得原线圈两端的电压的有效值为1 100 V，选项A正确．由图乙知ω＝＝100 π rad/s，初相为零，故副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝Umsin ωt ＝ 220sin 100πt V，但定值电阻R会分得一部分电压，抽油烟机获得的电压会偏小，选项B错误．副线圈接通抽油烟机后，负载的总电阻减小，通过副线圈的电流I2＝增大，热水器两端的电压U并＝U2－I2R减小，故热水器的实际功率减小，选项C正确．由P1＝P2 ＝U2I2知，输出功率增大，则输入功率增大，选项D正确．‎ ‎[能力提升]‎ ‎9．如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为(　　)‎ A．2.2×103 W B．2.2×10－2 W C．2.2×108 W D．2.2×104 W C　解析　由电流互感器知高压输电线中电流I＝1 000 A，由电压互感器知高压输电线的电压U＝220×103 V，则高压输电线的送电功率P＝UI＝2.2×108 W，选项C正确．‎ ‎10．(多选)如图所示，一低压交流变压器中，原线圈接在有效值为36 V的交流电源上，变压器的原、副线圈都带有滑动头，通过上下调节P1、P2的位置，可以改变变压器的输出电压．图中L是一个小灯泡，R2是定值电阻，R1、 R3是滑动变阻器，若要增大灯泡L的亮度，可以采取的办法是(　　)‎ 6‎ A．P1、P2、P3不动，P4上移 B．P2、P3、P4不动，P1上移 C．P1、P3、P4不动，P2上移 D．P1、P2、P4不动，P3上移 ACD　解析　滑动变阻器R3的触头P4上移时，能使分压部分总电阻增大，灯泡两端的电压增大，使灯泡变亮，选项A正确；根据变压器的变压原理＝，要增大输出电压，需要使P1下移或P2上移，选项B错误，C正确；滑动变阻器R1是分压接法，P3上移可以使灯泡两端电压增大，灯泡功率增大，使灯泡变亮，选项D正确．‎ ‎11．如图所示的理想变压器原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A．求：‎ ‎(1)副线圈3的匝数n3；‎ ‎(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.‎ 解析　(1)变压比公式对于两个副线圈也适用，‎ 则有＝，n3＝＝匝＝275匝．‎ ‎(2)＝，n1＝n2＝×30匝＝550匝．‎ 理想变压器的输入功率等于输出功率 P1＝P2＋P3＝12 W＋0.4×110 W＝56 W，‎ 原线圈中电流I1＝＝ A≈0.255 A．‎ 答案　(1)275匝　(2)550匝　0.255 A ‎12．黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？‎ 6‎ 解析　电网两极间电场可看作匀强电场且Um＝Emd，由题意知空气被击穿时Um＝3 110 V，已知理想变压器电压关系为＝，峰值与有效值关系为U1m＝U1，由以上各式得≈，所以变压器次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.‎ 答案　10∶1‎ 6‎