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.doc

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提示：若有多个副线圈，则P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3，将U1：U2：U3:n1:n2:n3:代入得 n1I1n2I2n3I3.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：C2(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 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n1n2113解析：变压器的输入功率等于输出功率P1P2I2U22.2×60 W132 W，A项错误；由得，D项正确；由得I1I2×2.2 A0.6 A，B项正确；根据I得通过副线圈的电流的最大值I2mI2 A3.1 A，C项错误答案：BD3如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1:n22:1，和均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB两端电压u112 sin 100 t(V)下列说法正确的是()A电流频率为100 HzB.的读数为24 VC的读数为0.5 AD变压器输入功率为6 W 解析：根据u112sin 100t(V)及U知U112 V，f50 Hz ，A项错误；根据得U2U1×12 V6 V，即的读数为6 V，B项错误；又I2 A1 A，即的读数为1 A，C项错误；根据P入P出及P出 W6 W，D项正确答案：D4(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，已知甲图中原、副线圈匝数比为1001，乙图中原、副线圈匝数比为110，则()A甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB甲图是电流互感器，输电电流是100 AC乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD乙图是电流互感器，输电电流是100 A 解析：根据，有U1U2×220 V22 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I1I2×10 A100 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：AD2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10:1B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10:1D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：D3.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()AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 V, I0.2 ADU110 V，I0.2 A解析：在副线圈电路中，I20.1 A，再根据，及，得U1110 V，I10.2 A，故B、C、D错，A项正确答案：A4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uUmsin t，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()AI1和I2表示电流的平均值BU1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U2U1，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I1I2，I1变大，故C项正确，D项错误答案：C6(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<n4，其中的电表为电流表，故选项C、D两项正确答案：CD8.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U0220 V，n02 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝电动机M的内阻r4 ，额定电压为U220 V，额定功率P110 W下列判断正确的是()A当选择挡位3时，电动机两端电压为110 VB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1 WD当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W解析：由电压与匝数的关系U0U3n0n3，解得U3110 V，A项正确；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项错误；当选择挡位4时，电动机两端电压为额定电压，达到额定功率，在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I0.5 A，热功率PrI2r1 W，输出功率为PPr(1101) W109 W，D项错误；当选择挡位2时，电动机没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C项错误答案：A基础达标1.理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为()A每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势解析：理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏现象，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，D符合题意答案：D2下列图中可以将电压升高供给家用电灯的变压器是()解析：电压升高，原线圈的匝数要少于副线圈的匝数，原线圈要接交流电，接直流电时变压器不工作，故C项正确答案：C3.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R44 ，电流表A1的示数为0.2 A下列判断正确的是()A原线圈和副线圈的匝数比为2:1B原线圈和副线圈的匝数比为5:1C电流表A2的示数为0.1 AD电流表A2的示数为0.4 A解析：由电压表V示数和电流表A1的示数可得原线圈中的功率P1U1I1，P1P2IR，所以电流表A2的示数为I2 A1 A，C、D两项错误；原线圈和副线圈的匝数比，A项错误，B项正确答案：B4.如图所示，理想变压器的原线圈接入u11 000 sin 100t V的交变电压，副线圈通过电阻r6 的导线对“220 V,880 W”的电器RL供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为50:1B交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为4 AD变压器的输入功率为880 W解析：根据接入电压u11 000sin 100t V，输入电压有效值为11 000 V，要使“220 V,880 W”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I4 A，副线圈输出电压为U出IrU4×6 V220 V244 V，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比为2 75061，A项错误，C项正确；交流电的频率f Hz50 Hz，B项错误；变压器的输出功率P出PRLPr880 W42×6 W976 W，D项错误答案：C5.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：当S闭合后，变压器副线圈电路中的总电阻R减小，而输出电压不变由I2得I2变大，即电流表A2的读数变大，变压器的输出功率变大由U1I1U2I2可知，I1变大，即电流表A1的读数也变大，B项正确答案：B6如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24:1，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()A3 mA B0C48 mA D与负载R的值有关解析：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，即A2的示数为0，B项正确答案：B7.一理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n211:5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U如图所示副线圈仅接入一个10 的电阻，则()A流过电阻的电流是20 AB与电阻并联的电压表的示数是100 VC经过1 分钟电阻发出的热量是6×103 JD变压器的输入功率是1×103 W解析：由电压的有效值和最大值的关系得U1220 V根据理想变压器电压与匝数的关系，得U2U1×220 V100 V，故电压表的示数是100 V，B项错误；I2 A10 A，A项错误；1 分钟内电阻发出的热量QI2Rt102×10×60 J6×104 J，C项错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P入P出U2I2100×10 W1×103 W，故D项正确答案：D8.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断开当开关S接通时，以下说法中不正确的是()A副线圈两端M、N的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C通过灯泡L1的电流减小D原线圈中的电流增大解析：由于输入电压不变，所以当S接通时，理想变压器副线圈M、N两端输出电压不变并联灯泡L2，总电阻变小，由欧姆定律I2知，流过R的电流增大，电阻上的电压URIR增大副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1I2U2得，I2增大，原线圈输入电流I1也增大UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小综上所述，应选A.答案：A9.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900；原线圈为1 100，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A380 V和5.3 A B380 V和9.1 AC240 V和5.3 A D240 V和9.1 A解析：对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1 A9.1 A，负载两端电压即为副线圈电压，由，即，可得U2380 V，故B项正确答案：B10如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用灯泡相同，且规格都是“220 V,40 W”，当灯泡所消耗的功率都调为20 W时，哪种台灯消耗的功率最小()解析：C图为理想变压器调节电压，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定会多消耗能量C项正确答案：C11.某变压器原、副线圈匝数比为 55:9，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载下列判断正确的是()A输出电压的最大值为36 VB原、副线圈中电流之比为55:9C变压器输入、输出功率之比为55:9D交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz解析：由得，输出电压的最大值为36 V，A项错误；原、副线圈中电流之比，故B项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等，C项错误；由图象易知D项正确答案：D能力达标12.如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V现把C、D接4 V交变电压，P、Q接4 V直流电压，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压()A10 V10 V B10 V4 VC4 V10 V D10 V0解析：题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，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，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交变电压时，A、B间将得到10 V交变电压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4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V，故B项正确答案：B13如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定电压为U0的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为R，图中电压表为理想电表下列说法正确的是()A变压器输入电压的瞬时值为uUmsin VB电压表的示数为 U0C变压器的输入功率为D变压器的匝数比为UmU0解析：由题图乙知，变压器输入电压的瞬时值为uUmsin V，A项正确；电压表的示数为U0，B项错误；变压器的输入功率为，C项正确；由变压器变压公式，变压器的匝数比为UmU0，D项错误答案：AC14.如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1:n2:n310:5:1，其中n1接到220 V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路已知通过电阻R3的电流I32 A，电阻R2110 ，求通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1.解析：由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R2上的电压U2U1×220 V110 V通过电阻R2的电流I2 A1 A加在R3上的电压U3U1×220 V22 V根据输出功率等于输入功率得：U1I1U2I2U3I3代入数据解得通过原线圈的电流为：I10.7 A.答案：1 A0.7 A15.如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压u311sin 100t V，F为熔断电流为I01.0 A的保险丝，负载R为一可变电阻(1)当电阻R100 时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？解析：原线圈电压的有效值为U1 V220 V由得副线圈两端的电压U2U1×220 V110 V.(1)当R100 时，副线圈中电流I2 A1.10 A.由U1I1U2I2得原线圈中的电流为I1I2×1.10 A0.55 A，由于I1<I0(熔断电流)，故保险丝不会被熔断(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好到达熔断电流I0，即I11.0 A，则副线圈中的电流为I2I1·I12×1.0 A2.0 A变阻器阻值为：R0 55 此时变压器的输出功率为P2I2U22.0×110 W220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，输出的电功率不能大于220 W.答案：(1) 保险丝不会被熔断(2)55220 W- 12 -