新教材高中物理选择性课时作业3-素养培优课2变压器问题

课时分层作业(十一)变压器综合问题(建议用时：25分钟)1．(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()甲乙A．线圈匝数n1＜n2，n3＜n4B．线圈匝数n1＞n2，n3＞n4C．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CD[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，副线圈电流较大，输出端不可以短路；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＜n4，其中的电表为电流表，副线圈电压较大，输出端不可以断路，故选项C、D正确。]2．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6V恒定直流电流，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是()A．输出功率减小B．A2读数减小C．A1读数减小D．A1读数不为零，且保持不变D[根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确。]3．如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时()A．A1的读数变大，A2的读数变大B．A1的读数变大，A2的读数变小C．A1的读数变小，A2的读数变大D．A1的读数变小，A2的读数变小A[对副线圈，当滑动触头下移时，R3变小，R总变小，I＝eq\f(U,R总)，U不变，I变大，由原、副线圈中电流与匝数成反比，可知A1的示数变大，U并＝U－UR1变小，通过R2的电流变小，IA2＝I－IR2变大，A2的示数变大。]4．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()甲乙A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4AB．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4AC．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6AD．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3.6AC[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eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，可知电流表的读数为3.6A。]5．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小BC[当P的位置不动时，U2＝eq\f(n2,n1)U1不变，将Q向下移动，R就变大，由I2＝eq\f(U2,R)知I2减小，故选项B正确；保持Q的位置不变，R就不变，将P逆时针旋转，则n2增大，U2必增大，所以I2也增大，故选项C正确。故应选BC。]6．(多选)一个理想变压器副线圈上接一个电阻，欲使此电阻的电功率增大，可以采取的措施是(每次只改变一个因素)()A．增加原线圈的匝数n1B．减少原线圈的匝数n1C．增大电阻值D．减小电阻值BD[电阻消耗的功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，而eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以P＝eq\f(U\o\al(2,1)n\o\al(2,2),n\o\al(2,1)R)，P要增大，减小n1或R即可。]7.如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两端电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变B[由于家庭电路上理想变压器为降压变压器，故n1>n2，当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比eq\f(n′1,n′2)变大，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n′1,n′2)，因U1一定，U2变小，故小灯泡变暗，选项A错误，选项B正确；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n′1,n′2)知，原、副线圈电压的比值变大，选项C错误；根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n′2,n′1)，则通过原、副线圈电流的比值变小，选项D错误。]8.如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220V，n0＝2200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1100匝、2200匝。电动机M的内阻r＝4Ω，额定电压为U＝220V，额定功率P＝110W。下列判断正确的是()A．当选择挡位3时，电动机两端电压为110VB．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1WD．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110WA[由电压与匝数的关系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I＝eq\f(P,U)＝0.5A，热功率Pr＝I2r＝1W，输出功率为P－Pr＝(110－1)W＝109W，D错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1W，C错误。]9．如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为n2、n3，电压表的示数为U，电流表的示数为I，L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不能计算出的物理量是(忽略温度对电阻的影响)()A．线圈A的匝数 B．灯L2两端的电压C．变压器的输入功率 D．通过灯L1的电流A[由题意知线圈B两端的电压为U，设线圈C两端的电压为UC，则eq\f(UC,U)＝eq\f(n3,n2)，所以UC＝eq\f(n3,n2)U；通过L2的电流为I，则可以求出L2的电阻，L2与L1的电阻相同，所以可求出通过L1的电流；根据以上数据可以求出L1、L2的功率，可得变压器总的输出功率，它也等于变压器的输入功率；根据题意无法求出线圈A的匝数，故选项A正确。](建议用时：15分钟)10．如图甲、乙所示电路中，当A、B接10V交变电压时，C、D间电压为4V，M、N接10V直流电压时，P、Q间电压也为4V。现把C、D间接4V交流电，P、Q间接4V直流D电，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压()甲乙A．10V10V B．10V4VC．4V10V D．10V0B[对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，相当于一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，相当于一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4V交流时，A、B间将得到10V交流。题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4V直流时，M、N两端的电压也是4V。]11．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，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()甲乙A．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin(50πt)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0.8WD[由图乙知周期为0.02s，因此输入电压的表达式u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，A错；只断开S2，L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据P＝eq\f(U\o\al(2,出),R)和eq\f(U入,U出)＝eq\f(n1,n2)得R消耗的功率为0.8W，D对。故选D。]12．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1000匝，有两个副线圈，匝数分别为n2＝200匝，n3＝500匝，分别接阻值为R＝55Ω的相同两电阻。若在原线圈上接入220V的交流电，求：(1)两个副线圈上的电流之比I2∶I3为多少？(2)原线圈中的电流I1为多少？[解析](1)由变压比公式eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)及eq\f(U3,U1)＝eq\f(n3,n1)可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝44V，U3＝eq\f(n3,n1)U1＝110V根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)，得I2＝eq\f(U2,R)＝0.8A，I3＝eq\f(U3,R)＝2A故I2∶I3＝2∶5。(2)由电流关系式n1I1＝n2I2＋n3I3可得I1＝eq\f(n2I2＋n3I3,n1)＝1.16A。[答案](1)2∶5(2)1.16A13．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V。求：(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A。则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？[解析](1)由电压与变压器匝数的关系可得：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝U，则n1＝1650匝。(2)当开关S断开时，有：U1I1＝U2I2，I1＝eq