2019-2020学年高中物理第五章交变电流4变压器课后检测含解析新人教版选修3-2 0 11页

变压器 记一记 变压器知识体系 辨一辨 ‎1.变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压．(√)‎ ‎2．电流通过铁芯从原线圈流到副线圈．(×)‎ ‎3．理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．(√)‎ ‎4．理想变压器是一个理想化模型．(√)‎ ‎5．学校中用的变压器工作时没有能量损失．(×)‎ ‎6．理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率．(×)‎ 想一想 ‎1.什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？‎ 提示：理想变压器是理想化的物理模型，忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．‎ ‎2．如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？‎ 提示：不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生．‎ ‎3．根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．‎ - 11 -‎ 提示：若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，将U1：U2：U3:…＝n1:n2:n3:…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋….‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　练一练 ‎1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　)‎ A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析：通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A项错误；因理想变压器无漏磁，故B项错误；由互感现象知C项正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D项错误．‎ 答案：C ‎2．(多选)如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和‎2.2 A．以下判断正确的是(　　)‎ A．变压器输入功率为484 W B．通过原线圈的电流的有效值为‎0.6 A C．通过副线圈的电流的最大值为‎2.2 A D．变压器原、副线圈匝数比n1n2＝113‎ 解析：变压器的输入功率等于输出功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，A项错误；由＝得＝＝＝，D项正确；由＝得I1＝I2＝×‎2.2 A＝‎0.6 A，B项正确；根据I＝得通过副线圈的电流的最大值I‎2m＝I2＝ A≈‎3.1 A，C项错误．‎ 答案：BD ‎3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2＝2:1，和Ⓐ均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB两端电压u1＝12 sin 100 πt(V)．下列说法正确的是(　　)‎ A．电流频率为100 Hz B.的读数为24 V C．Ⓐ的读数为‎0.5 A D．变压器输入功率为6 W ‎ 解析：根据u1＝12sin 100πt(V)及U＝知U1＝12 V，f＝＝50 Hz ，A项错误；根据＝得U2＝U1＝×12 V＝6 V，即的读数为6 V，B项错误；又I2＝＝ A＝‎1 A，即Ⓐ的读数为‎1 A，C项错误；根据P入＝P出及P出＝＝ W＝6 W，D项正确．‎ 答案：D ‎4．(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和‎10 A - 11 -‎ ‎，已知甲图中原、副线圈匝数比为1001，乙图中原、副线圈匝数比为110，则(　　)‎ A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V B．甲图是电流互感器，输电电流是‎100 A C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V D．乙图是电流互感器，输电电流是‎100 A ‎ 解析：根据＝，有U1＝U2＝×220 V＝22 000 V，故A项正确；题图甲是电压互感器，故B项错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C项错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比＝，有I1＝I2＝×‎10 A＝‎100 A，故D项正确．‎ 答案：AD 要点一 变压器的原理和电压、电流关系 ‎1.(多选)关于变压器，下列说法正确的是(　　)‎ A．变压器的工作原理是电磁感应 B．一切变压器的工作基础都是互感现象 C．各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作 D．只有交变电流接入变压器的原线圈中，变压器才能持续正常工作 解析：变压器的原线圈接交流电源时，有交变电流流过，引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化，在原、副线圈中都产生了感应电动势，所以变压器的工作原理是电磁感应，A项正确；有一种变压器叫自耦变压器，它只有一个线圈绕在铁芯上，但有三个抽头，可升压、也可降压，这种变压器的工作基础是自感，B项错误；变压器要想持续正常工作，原线圈必须接交变电流，若接直流，原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势，变压器不能持续正常工作，C项错误，D项正确．‎ 答案：AD ‎2．理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，下列说法中正确的是(　　)‎ A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1‎ B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1‎ D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1‎ 解析：对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比，A、B、C三项错误；理想变压器可以忽略各种损耗，故输入功率等于输出功率，D项正确．‎ 答案：D ‎3.‎ 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1:2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W，原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(　　)‎ A．U＝110 V，I＝‎‎0.2 A - 11 -‎ B．U＝110 V，I＝‎‎0.05 A C．U＝110 V, I＝‎‎0.2 A D．U＝110 V，I＝‎0.2 A 解析：在副线圈电路中，I2＝＝‎0.1 A，再根据＝，及＝，得U1＝110 V，I1＝‎0.2 A，故B、C、D错，A项正确．‎ 答案：A ‎4．用理想变压器给负载电阻R供电，变压器输入电压一定时，在下列四个办法中，哪种可以使变压器输出功率增加(　　)‎ A．增加变压器原线圈匝数，而副线圈匝数及负载电阻R保持不变 B．减小负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变 C．增加负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变 D．减小变压器副线圈匝数，而原线圈匝数和负载电阻保持不变 解析：由＝，当n1增加时，U2减小，P2＝，P2减小，A项错误；U1、n1、n2不变，则U2不变，R减小时，P2＝，P2增大，B项正确，C项错误；当n1、U1、R不变，n2减小时，则U2减小，由P2＝，P2会减小，D项错误．‎ 答案：B 要点二 变压器的动态分析 ‎5.如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(　　)‎ A．I1和I2表示电流的平均值 B．U1和U2表示电压的最大值 C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I2变大 解析：电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A、B两项错误．根据＝得U2＝U1，U1不变，则U2不变，滑片P向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I2变大，根据＝得I1＝I2，I1变大，故C项正确，D项错误．‎ 答案：C ‎6．(多选)如图所示，T为理想变压器，电流表Ⓐ、电压表均为理想交流电表．R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电，则(　　)‎ A．只将滑片P1下移时，电流表Ⓐ示数变小 B．只将滑片P2下移时，电压表示数变大 C．只增大交流电的电压时，电流表Ⓐ示数变大 - 11 -‎ D．只增大交流电的频率时，电压表示数不变 解析：只将滑片P1下移时，变压器副线圈输出电压U2减小，由U1I1＝可知，U1、R不变，I1减小，电流表Ⓐ示数变小，A项正确；只将滑片P2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U2不变，因此副线圈电路中的电流增大，R1两端的电压增大，R3两端的电压减小，电压表的示数减小，B项错误；只增大交流电的电压时，根据变压比公式可知，‎ 副线圈两端的电压增大，因此副线圈的电流增大，根据变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表Ⓐ示数增大，C项正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大，副线圈电路中的总电阻增大，总电流减小，R1两端的电压减小，R3两端的电压增大，电压表示数增大，D项错误．‎ 答案：AC 要点三 几种常见的变压器 ‎7.(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是(　　)‎ A．线圈匝数n1n2，n3>n4‎ C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路 D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路 解析：题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3