2024-2025学年高中物理第二章交变电流6变压器练习含解析教科版选修3-2

PAGE5-变压器一、单项选择题1.如图所示，志向变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1的示数是12mA，则副线圈中电流表的示数是()A．3mA B．48mAC．零 D．与R阻值有关解析：当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，不会使副线圈的磁通量发生改变，因而副线圈中无感应电流，选项C正确．答案：C2.如图是与电源相接的志向变压器，原线圈中的电流是I1，副线圈中的电流是I2，当副线圈中的负载电阻变小时下列说法正确的是()A．I2变小，I1变小 B．I2变小，I1增大C．I2增大，I1增大 D．I2增大，I1变小解析：因为匝数不变，所以副线圈电压不变，当电阻变小时，依据公式I2＝eq\f(U2,R)知，I2增大，又因为eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(n1,n2)不变，当I2增大时，I1也增大，所以C正确．答案：C3.如图所示，志向变压器原、副线圈各接一个电阻R1和R2，原线圈接220V沟通电源，此时两个电阻上的电压都是10V，设变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，则()A．n＝21，k＝eq\f(1,21) B．n＝21，k＝eq\f(1,576)C．n＝441，k＝eq\f(1,24) D．n＝441，k＝eq\f(1,576)解析：原线圈接220V的电压，而R1两端的电压为10V，所以志向变压器输入端的电压为U1＝210V，输出端的电压为U2＝10V，依据公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得n＝21，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，即eq\f(UR1I1,UR2I2)＝eq\f(k,1)，因为eq\f(UR1,UR2)＝1，eq\f(I1,I2)＝eq\f(1,n)，故k＝eq\f(1,21)，A正确．答案：A4.如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数为n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314tV的沟通电源相连，将下线圈两端接沟通电压表，则沟通电压表的读数可能是()A．2.0V B．9.0VC．12.7V D．144.0V解析：若未考虑铁芯的漏磁因素，上线圈电压有效值U1＝eq\f(51,\r(2))V≈36V，按变压器的变压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝9.0V，而事实上副线圈磁通量Φ2<Φ1，由U＝neq\f(ΔΦ,Δt)得eq\f(U1,n1)>eq\f(U2,n2)，则应选A.答案：A5.志向变压器原、副线圈匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(2,1)，原线圈接在有效值为200V的正弦沟通电源上，当原线圈电流方向如图所示，大小渐渐减小到零的时刻，副线圈a、b两端()A．a、b间电势差为100eq\r(2)V，a端电势较高B．a、b间电势差为100eq\r(2)V，b端电势较高C．a、b间电势差为eq\f(100,\r(2))V，b端电势较高D．a、b间电势差为零解析：eq\f(U,Uab)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(2,1)，所以Uab＝100V，这是副线圈电压的有效值．当原线圈中正弦交变电流i减小为零的时刻，铁芯中磁通量也减小到零，但这时磁通量的改变率最大，产生的感应电动势达到最大值，志向变压器副线圈两端电压等于感应电动势，所以a、b间电势差为峰值100eq\r(2)V．依据楞次定律可推断出副线圈中感应电流的方向是从a到b，所以b端电势较高，选项B正确．答案：B二、多项选择题6．如图所示，志向变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接一电压为u＝U0sinωt的沟通电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝220eq\r(2)V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确的是()A．副线圈中电压表的示数为55VB．副线圈中输出沟通电的周期为0.2sC．原线圈中电流表的示数为0.5AD．原线圈中的输入功率为110eq\r(2)W解析：原线圈电压有效值U1＝220V，由原、副线圈电压比等于匝数比，可得副线圈电压U2＝55V，A对；电阻R上的电流为2A，由原、副线圈电流比等于匝数比的倒数，可得电流表示数为0.5A，C对；输入功率为P＝220×0.5W＝110W，D错；周期T＝eq\f(2π,ω)＝0.02s，B错．答案：AC7.如图所示，志向变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈两端a、b接正弦沟通电源，R为负载电阻，电流表A1的示数是0.2A，电流表A2的示数为1.0A．下列说法正确的是()A．原线圈和副线圈的匝数比为1∶5B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C．若将另一个电阻与原负载R串联，则电流表A2的示数增大D．若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表A2的示数增大解析：由I1∶I2＝n2∶n1，可得n1∶n2＝5∶1，A错误，B正确；若将另一个电阻与原负载R串联，则副线圈所在回路总电阻变大，由I2＝eq\f(U2,R)知，电流表A2的示数减小，C错误；若将另一个电阻与原负载R并联，则副线圈所在回路总电阻变小，I2增大，即电流表A2的示数增大，D正确．答案：BD8.如图所示，原、副线圈匝数比为2∶1的志向变压器正常工作时()A．原、副线圈磁通量之比为2∶1B．原、副线圈电流之比为1∶2C．输入功率和输出功率之比为1∶1D．原、副线圈磁通量改变率之比为1∶1解析：志向变压器原、副线圈的磁通量总相等(无漏磁)，A错；输入功率总等于输出功率，C对；电流与匝数满意eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)，B对；由于互感现象且没有漏磁，原副线圈中每一匝线圈都有相同的eq\f(ΔΦ,Δt)，故D对．答案：BCD9.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其部分电路可简化为大电阻R1与沟通电源串联，该电源输出的电压有效值为U0，如图所示，心电图仪与一个志向变压器的初级线圈相连，一个扬声器(可等效为一个定值电阻R2)与该变压器的次级线圈相连．若R2的功率此时最大，下列说法正确的是()A．大电阻R1两端电压为eq\f(U0,2)B．志向变压器初级线圈与次级线圈的匝数比值为eq\f(R1,R2)C．沟通电源的输出功率为eq\f(U\o\al(2,0),2R1)D．通过扬声器的电流为eq\f(U0,2)eq\r(\f(1,R1R2))解析：设志向变压器初级线圈和次级线圈的匝数分别为n1、n2，初级线圈和次级线圈的电流分别为I1、I2，R2的功率为P，则有P＝Ieq\o\al(2,2)R2＝－Ieq\o\al(2,1)R1＋I1U0，由于此时扬声器有最大功率，则I1＝eq\f(U0,2R1)、I2＝eq\f(U0,2)eq\r(\f(1,R1R2))，选项D正确；此时大电阻R1两端电压I1R1＝eq\f(U0,2)，选项A正确；志向变压器的初级和次级线圈的匝数比值为eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\r(\f(R1,R2))，选项B错误；沟通电源的输出功率为I1U0＝eq\f(U\o\al(2,0),2R1)，选项C正确，故本题选A、C、D.答案：ACD10.如图所示为一志向变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则()A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大解析：K由a合到b时，n1减小而U1不变，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副线圈上的电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项正确．同理K由b合到a时，P2减小，B项正确．P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝eq\f(U2,R)可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知I1将减小，故C项错误．当U1增大时，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知U2也增大，I2＝eq\f(U2,R)增大，再由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知I1增大，故D项正确．答案：ABD三、非选择题11.如图所示，一个变压器(可视为志向变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了平安，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2.依据志向变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2.当I2＝12mA时，I1即为熔断电流．代入数据得I1≈0.98A.(2)设副线圈中电流为I2′＝10mA时，变压器的输入功率为P1，依据志向变压器的输入功率等于输出功率，有P1＝I2′U2代入数据得P1＝180W.答案：(1)0.98A(2)180W12.如图所示，志向变压器输入的沟通电压U1＝220V，有两组副线圈，其中n2＝36匝，标有“6V，9W”“12V,12W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光．求：(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；(2)原线圈中电流I1.解析：(1)由于两灯泡均正常发光，所以有U2＝6V，U3＝12V依据原、副线圈电压与匝数的关系，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)