高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器课时提升作业（九）新人教版选修3-2

1、课时提升作业 九 变压器一、不定项选择题1.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列的哪个物理量一定相等()A.交变电流的电压B.交变电流的电流C.输入和输出的电功率D.没有物理量相等【解析】选C。变压器可以改变原、副线圈中的电压和电流,因此原、副线圈中的电压和电流一般是不相同的,所以A、B错;由于理想变压器不消耗能量,故原线圈输入功率等于副线圈输出功率,C对D错。2.(2017台州高二检测)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=41,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的示数是12 mA,则电流表A2的示数为()A.3 mAB.0C.48 mAD.与

2、负载R的值有关【解析】选B。本题考查了变压器的工作原理,关键要清楚交变电流能通过变压器,而恒定电流不能通过变压器。导体棒向左匀速切割磁感线时,在线圈n1中通过的是恒定电流,不能引起穿过线圈n2的磁通量变化,在副线圈n2上无感应电动势出现,所以A2中无电流通过。3.(2017绍兴高二检测)如图所示,理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计。当S闭合时()A.电流表A1的读数变大,电流表A2的读数变小B.电流表A1的读数变大,电流表A2的读数变大C.电流表A1的读数变小,电流表A2的读数变小D.电流表A1的读数变小,电流表A2的读数变大【解析】选B。当S闭合后,变压器副线圈中的输电回路的电

3、阻减小,而输出电压不变。由I2=得I2增大,即电流表A2的读数增大,即输出功率变大。由U1I1=U2I2可知,I1变大,即电流表A1的读数也增大,选项B正确。【补偿训练】如图,一理想变压器原、副线圈的匝数比为12;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;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=110V,I=0.2AB. U=110V,I=0.05AC. U=110V,I=0.2AD. U=110V,I=0.2A【解析】选A。在副线圈电路中,I2=0.1A,再根据=及=,得U1=110V,I1=

4、0.2A,故B、C、D错,A正确。4.(2017金华高二检测)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为1.2A。图乙中用同一电缆线绕了3匝,则()A.这种电流表能测直流电流,图乙的读数为2.4 AB.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为0.4 AC.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图乙的读数为3.6A【解析】选C。钳形电流表实际上是一个变压器,电流表接在副线圈上,图甲中原线圈的匝数为1匝,电流表的读数为1.2A;图乙中用同一电缆线绕了3匝,根据变压器的电流关系=,可知电流表的读数为3.6A。5.图甲中理想变压器原、副线圈

5、的匝数之比n1n2=51,电阻R=20,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是()A.输入电压u的表达式u=20sin(50t)VB.只断开S2后,L1、L2均正常发光C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W【解析】选D。由图象知T=0.02s,=100rad/s,u=20sin(100t)V,A项错误;由于副线圈两端电压不变,故只断开S2,两灯串联,电压为额定值的一半,不能正常发光,B项错误;只断开S2,副线圈电路

6、电阻变为原来的2倍,由P=知副线圈消耗功率减小,则原线圈输入功率也减小,C项错误;输入电压额定值U1=20V,由=及PR=得PR=0.8W,D项正确。【补偿训练】 (多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为101,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是()A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.P向右移动时,原、副线圈的电流比减小D.P向右移动时,变压器的输出功率增加【解析】选A、D。由题图可知原线圈输入电压的最大值Um=311V,周期T=210-2s,则原线圈输入电压的有效值U1=220V,频率f=5

7、0Hz,A正确;由=可得U2=U1=22V,B错误;P向右移动时,副线圈的电阻减小,副线圈输出电压不变,所以副线圈的电流增大,原线圈的电流也增大,而匝数比不变,所以原、副线圈的电流比不变,C错误;P向右移动时,副线圈的电阻减小,副线圈输出电压不变,所以变压器的输出功率增加,D正确。6.(2016江苏高考)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高C.U2U

8、1,U2降低D.U2U1,U2升高【解析】选C。从图中看到,原线圈匝数对应整个部分,而副线圈匝数对应的是一部分,所以该变压器为降压变压器。根据理想变压器电压和匝数的关系=,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,副线圈的匝数变少,U2降低。7.一输入电压为220V,输出电压为36V的变压器副线圈烧坏了,为获知此变压器原副线圈匝数,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,然后将原来线圈接到220V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为1V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A.1100,360B.1100,180C.2200,180D.2200

9、,360【解析】选B。对新绕线圈的理想变压器,根据变压比公式得n1=1100,变压器烧坏前,同理n2=180,故B正确。8.(2014山东高考)如图,将额定电压为60V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220V和2.2 A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113【解题指南】解答本题应从以下两点分析:(1)在交流电路中交流电表均测量交变电流的有效值。(2)根据理想变压器的电

10、压、电流关系去计算原、副线圈的匝数比,原线圈中的电流。【解析】选B、D。变压器副线圈电流表的读数2.2A为有效值,故选项C错误;原线圈电压表的读数220V也为有效值,由变压器的电压关系=,可得=,D正确;由变压器的电流关系=,可得通过原线圈的电流为I1=I2=2.2A=0.6 A,故B正确;变压器的输入功率为P=U1I1=2200.6W=132W,选项A错误。二、非选择题9.如图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,副线圈匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220sin100t(V),电阻R=44,电压表、电流表为理想电表。求:(1)电压表示数。(2)电流表A1的示数。【解析】(1)

11、理想变压器的电压比等于线圈匝数比,即=,其中原线圈电压的有效值U1=220V,U2=U1=44V。(2)副线圈电流I2=1A,由于电流比与线圈匝数成反比,即=,所以I1=I2=0.2A。答案:(1)44V(2)0.2A10.如图所示,灯泡L1接在变压器初级电路中,灯泡L2、L3、L4接在变压器次级电路中。变压器为理想变压器,交变电流电源电压为U,L1、L2、L3、L4都是额定电压为U0的同种型号灯泡,讨论以下问题:(1)四个灯泡是否可能都正常发光?(2)当四个灯泡都正常发光时,电源电压U与灯泡额定电压U0有什么关系?【解析】(1)设每个灯泡的额定电流为I0,次级电路中三个灯泡并联,则I2=3I

12、0。次级电路的电功率P2=U2I2=3U0I0。对理想变压器P1=P2=3U0I0。从初级电路看,由于灯泡L1是串联在电路中的,要使灯泡L1能正常发光,必须保证通过灯泡L1的电流也为I0,也就是说要有I1=I0。由此可知应有U1=3U0。又因为=,当=时,四个灯泡可正常发光。(2)由变压器电压比=,可得U1=3U2=3U0。灯泡L1与变压器初级线圈串联,当灯泡L1正常发光时,两端电压亦为U0。因此,电源电压U=4U0。答案:(1)可正常发光(2)U=4U011.一台理想变压器,其原线圈的匝数为2200匝,副线圈的匝数为440匝,副线圈中接入一个100的负载电阻,如图所示。(1)当原线圈接在44

13、V直流电源上时,电压表示数为多大?电流表示数为多大?(2)当原线圈在220V交流电源上时,电压表示数为多大?电流表示数为多大?此时输入功率为多少?【解析】(1)原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也为零。(2)由=得:电压表示数为U2=U1=220V=44V电流表示数为I2=A=0.44A。P入=P出=I2U2=0.4444W=19.36W。答案:(1)00(2)44V0.44A19.36W12.图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电压的u -t图象如图乙所示。若只在ce间接一只Rce=400的电阻,或只在de间接一只Rde=225的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。(1)请写出原线圈输入电压瞬时值Uab的表达式。(2)求只在ce间接400电阻时,原线圈中的电流I1。(3)求ce和de间线圈的匝数比。【解题指南】解答本题时应注意以下三点:(1)根据图象得出瞬时值表达式、电压最大值和有效值。(2)利用理想