【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2练习：第二章 第6节 变压器学习专用.pdf

《【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2练习：第二章 第6节 变压器学习专用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2练习：第二章 第6节 变压器学习专用.pdf（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、教育资源第第 6 6 节节变压器变压器1当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过_也穿过_，在原、副线圈中产生 _当副线圈闭合时，在副线圈中就会有交流电通过，这样，虽然原、副线圈并不相连，电能却从原线圈通过磁场传输给副线圈2在理想情况下，变压器原、副线圈两端的电压跟它们的_，公式表示为_ 如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为_；如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为_3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

2、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4对理想变压器，下列说法中正确的是()A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零5某变电站用原、副线圈匝数比为n1n2的变压器，将远距离输来的电能送给用户，如图 1 所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是()图 1A原、副线圈电压比为n2n1B原、副线圈电流比为n1n2C原、副线圈电压比为n1n2D变压器的

3、输入功率与输出功率的比为n1n2【概念规律练】知识点一变压器的基本规律1如图 2 所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图 23 2A电流表的示数为A220B电源输出功率为 1200W3C电流表的示数为A220D原线圈端电压为 11V2某变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电压按如图3 所示规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是()图 3A输出电压的最大值为36VB原、副线圈中电流之比为559C变压器输入、输出功率之比为559D交流电源电压有效值为220V，频率为 50Hz知识点二常见

4、变压器3如图4 所示，自耦变压器输入端A、B 接交流稳压电源，其电压有效值UAB100V，R040，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D 两端电压的有效值 UCD为_V，通过电阻 R0的电流有效值为_A.图 44如图 5 所示，M、N 为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电教育资源教育资源表的两种接线示意图，以下说法正确的是()图 5A在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈 N3的导线粗B甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D甲、乙两图中的电表均为交流电流表【方法技巧练】一、变压器动态问题的分析方法5如图 6 所示为一

5、理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈的电压，则()图 6A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6如图 7 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，输电线等效电阻为 R.开始时，开关 S 断开当 S 接通时，以下说法中正确的是()图 7A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

6、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二、有多个副线圈的理想变压器问题的分析方法7 理想变压器如图 8 所示，原线圈匝数 n11000 匝，两副线圈匝数分别为 n2600 匝，n3200 匝，当原线圈两端接在 220V 的交流电源上时，原线圈上电流为 2A，通过 R2的电流为 1A，则通过 R3的电流为()图 8A10 A B7 AC3 AD1 A8如图9 所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n11100 匝，接入电压U1220V 的电路中(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U26V，U3110V，它们的匝数 n2、n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V

7、，20W”、“110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？图 91理想变压器工作时，原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是()A电压有效值 B电流有效值C交变电流频率 D交流电功率2如图 10 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n241，当导体棒l 在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是 12mA，则电流表的示数为()图 10A3mAB0mAC48mAD与负载 R 的值有关3在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图11 所示变压器铁芯的左右两个臂上 当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂 已知线圈 1,2 的匝数之

8、比 n1n221.在不接负载的情况下()图 11A当线圈 1 输入电压为 220V 时，线圈 2 输出电压为 110VB当线圈 1 输入电压为 220V 时，线圈 2 输出电压为 55VC当线圈 2 输入电压为 110V时，线圈 1 输出电压为 220V教育资源教育资源D当线圈 2 输入电压为 110V时，线圈 1 输出电压为 110V4一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图12 甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P 为滑动变阻器的触头下列说法正确的是()图 12A副线圈输出电压的频率为50HzB副线圈输出电压的有效值为31VCP 向右移动时，原、副线圈的电流比减

9、小DP 向右移动时，变压器的输入功率增加5一台理想变压器从 10kV 的线路中降压并提供200A 的负载电流 已知两个线圈的匝数比为 401，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是()A5 A,250 V,50 kWB5 A,10 kV,50 kWC200 A,250 V,50 kWD200 A,10 kV,2103 kW6一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻 R.设原线圈的电流为 I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当 R 增大时()AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大7如图13

10、所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为 15，原线圈两端的交变电压为u20 2sin100tV氖泡在两端电压达到100V 时开始发光下列说法中正确的有()图 13A开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB开关接通后，电压表的示数为100VC开关断开后，电压表的示数变大D开关断开后，变压器的输出功率不变8图 14 所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器 已知变压器原n11线圈与副线圈匝数比，加在原线圈的电压为 u1311sin100tV，霓虹灯正常工作的电n220阻 R440k，I1、I2表示原、副线圈中的电流下列判断正确的是()图 14A副线圈两端电压 6220V，副线圈中的电流

11、 14.1mAB副线圈两端电压 4400V，副线圈中的电流 10mACI1I29如图15 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R120，R230，C为电容器已知通过 R1的正弦式交变电流如图14 乙所示，则()图 15A交变电流的频率为0.02HzB原线圈输入电压的最大值为200 2VC电阻 R2的电功率约为 6.67WD通过 R3的电流始终为零10如图 16 所示，理想变压器线圈匝数比 n1n221，分别接有相同的两只灯泡 A和 B，若在 a、b 间接正弦式交流电源，电源电压为U，则 B 灯两端电压为()图 16A0.5UB2UC0.2UD0.4U12345678910题号答案11

12、如图 17 所示的变压器的原线圈 1 接到 220V 的交流电源上副线圈 2 的匝数 n230 匝，与一个“12V12W”的灯泡 L 连接，L 能正常发光 副线圈 3 的输出电压 U3110V，与电阻 R 连接，通过 R 的电流为 0.4A，求：教育资源教育资源图 17(1)副线圈 3 的匝数 n3；(2)原线圈 1 的匝数 n1和电流 I1.12如图18 所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在 220V 的市电上，向额定电压为 1.80104V 的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，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，熔丝就熔断图 18(1)熔丝的熔断电流

13、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？13如图 19 所示，交流发电机电动势的有效值E20V，内阻不计，它通过一个 R6的指示灯连接变压器变压器输出端并联 24 只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V，0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计求：图 19(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比(2)发电机的输出功率第 6 节变压器答案课前预习练1原线圈副线圈感应电动势U1n12匝数成正比升压变压器降压变压器U2n23C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 错误；因理想变压器无漏磁，故 B 错误；由互感现象知 C 正确；原线圈中

14、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 错误4AB理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B 正确，C、D 错误5C电压之比等于匝数之比，根据输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，也就等于线圈匝数比的反比课堂探究练1C因为灯泡正常发光，所以副线圈中的电流P603I2AAU222011I1n2n21333根据公式 得 I1I2AA，即电流表的示数应为A，故 A 错，CI2n1n12011220220对

15、；电源的输出功率等于变压器的输入功率，由P入P出可得电源的输出功率为 60W，故U1n1n120B 选项错误；根据公式，得 U1U2220V4400V，故 D 选项错误U2n2n21点评变压器的基本规律U1n1U1U2电压关系：(1)只有一个副线圈时或U2n2n1n2U1U2U3当有多个副线圈时n1n2n3(2)功率关系：P入P出只有一个副线圈时，P1P2当有多个副线圈时 P1P2P3(3)电流关系：只有一个副线圈时，由P1P2知，I1U1I2U2教育资源教育资源I1U2n2得 I2U1n1I1n2即 I2n1当有多个副线圈时，由P1P2P3知I1U1I2U2I3U3得 I1n1I2n2I3n

16、32D由图知原线圈电压最大值为 220 2V，周期 T2102s，故有效值为 220V，U1n1I1n2频率为 50Hz；由，得输出电压最大值为 36 2V，原、副线圈电流之比为955，U2n2I2n1输入、输出功率应相等，所以正确答案为D.U1n1点评变压器的电压关系、电流关系是有效值(或最大值)间的关系，即如公式中，U2n2若 U1是有效值则 U2就是有效值，若 U1是最大值则 U2就是最大值32005U1n1n2UCD200解析由理想变压器公式得 UCDUAB2100V200V，又由 I2AU2n2n1R0405A.点评自耦变压器铁芯上只绕一个线圈，原、副线圈共用一个绕组，最大优点是可以

17、连续调节输出电压，缺点是低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全变压器的规律都适用于自耦变压器4C电压互感器输入端分别接在两根线上，次级匝数比初级匝数少；电流互感器输入端只能串联在电路中，次级匝数比初级匝数多点评甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，它们分别与电压表和电流表的使用方法相同，即：电压互感器测电压时需并联接入电路，电流互感器测电流时需串联接入电路它们利用变压器的原理把高电压、大电流变成低电压、小电流，以方便测量U1n15ABDK 由 a 合到 b 时，n1减小而 U1不变，由可知副线圈上电压增大，负U2n2载 R 的电流 I2增大，P2增大；又由于 P1P2U1I1，故 I1增大，

18、A 项正确同理 K 由 b 合到 a 时，P2减小，B 项正确U2P 上滑时，负载电阻 R 增大，而 U1、U2均不变，由 I2可知 I2减小，又由于 n1、n2RI1n2均不变，由 可知 I1将减小，故 C 项错误I2n1U1n1U2I1n2当 U1增大时，由可知 U2也增大，I2增大，再由 可知 I1增大，故 D 项U2n2RI2n1正确方法总结此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)，输入功率、输出功率随匝数比的变化而变化的情况，如选项A、B；另一类是原、副线圈的匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，如选项 C.处理此类

19、问题时，要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系6BCD由于输入电压不变，所以S 接通时，理想变压器副线圈M、N 两端输出电压教育资源教育资源U不变并联灯泡L2，负载总电阻变小，由欧姆定律I 知，流过R 的电流增大，电阻R 上R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，则原线圈输入电流I1也增大UMN不变，UR变大，所以 UL1变小，流过灯泡 L1的电流减小方法总结变压器动态分析问题的思路程序可表示为U1n1U1n2220600U1n17 B由理想变压器变压比公式可得 U2V132V，由可U2n2n11000U3n3200

20、220n3得 U3U1V44V，根据输入功率等于输出功率有I1U1I2U2I3U3n11000解得 I37A，选 BU1n1方法总结理想变压器变压比公式，对有一个或 n 个副线圈的变压器均适用，而U2n2I1n2变流比公式，只适用于有一个副线圈的变压器，若为两个以上副线圈的变压器，必须I2n1用 P入P出，即 U1I1U2I2U3I3或 n1I1n2I2n3I3来计算8(1)30 匝550 匝(2)0.36A解析(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由U1n1U1n1，U2n2U3n3U26得 n2n11100 匝30 匝U1220U3110n3n11100 匝550 匝U1220(2)设原

21、线圈输入电流为 I1，P入P出，即I1U1I2U2I3U3P2P3，P2P32060所以 I1A0.36AU1220方法总结第(1)问中，也可根据原、副线圈每伏电压分配到的匝数相等进行计算即n11100匝由5 匝/V，得匝数 n256 匝30 匝，n35110 匝550 匝U1220V课后巩固练1CD2B3BD在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比 U1/U2)等1n1tU1E1于原、副线圈中产生的感应电动势之比(E1/E2)当给线圈1 输入电压 U1时，U2E22n2t教育资源教育资源2n2tn2212n11224U2E2 .当给线圈 2 输入电压 U2时，1.所以选项n

22、22111U1E11n1121n1tB、D 正确4AD变压器不改变电压的频率，副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频率为f11U1n131 Hz50Hz；由可得副线圈中电压的最大值 31V，故有效值为V；PT2102U2n22向右移动时，输出电路中电压不变，电阻减小，电流增大，输出功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，也增大，故正确的选项为A、D.5A设原线圈输入电压、电流、功率分别为 U1、I1、P1，副线圈输出电压、电流、功率分别为 U2、I2、P2，原、副线圈匝数分别为n1、n2.I1n2n21由 知 I1I2200 A5 A.I2n1n140U1n1n21由知 U2U110103 V

23、250 VU2n2n140输出功率 P出U2I2250200W50kW6B副线圈的电压不变，当副线圈接的电阻 R 增大时，I2减小，P2减小，因为 P1n2P2，所以 P1减小，I1I2，I1也减小n1U1n17AB由得：副线圈的输出电压 u25u100 2sin100tV，此电源频率 f0U2n250Hz，而氖泡每个周期发光 2 次，则氖泡的发光频率 f氖2f0100Hz，A 正确；电压表的U2m示数应为副线圈输出电压的有效值，故U100V，B 正确；交变电流、电压的有效值2不变，故 表示数不变，C 错；断开开关后，变压器的输出功率减小，D 错Um311U1n18BD原线圈电压有效值 U1V

24、220V，由，可得 U24400V，由U2n222U2I1n2欧姆定律可知 I210mA，由 可得：I1I2，所以 B、D 两项正确RI2n19C由题中图象可知该交变电流的周期为 0.02s，所以频率为 50Hz，A 错误；因为U1U2变压器输出电压最大值为 201V20V，所以由变压比公式知变压器原线圈电压的n1n2202U22最大值为 2010V200V，B 错误；R2的功率 P2W6.67W，C 正确；因为电R230容器存在充、放电现象，所以电阻R3中的电流不是始终为零，D 错误10 D设原线圈电压为 U1，电流为 I1，副线圈电压为 U2，电流为 I2，则 U1UI1RA，U1n1I1

25、n2，U2I2RB，依题意，A、B 完全相同，有RARB，联立以上各式，整理可得U2n2I2n1n2n11U1(UU1)，即 U12(UU1)，n1n22412得 U1 U，U2 U1 U0.4U52511(1)275 匝(2)550 匝0.255A解析(1)变压比公式对于两个副线圈也适用，则有教育资源教育资源U2n2n2U330110，n3匝275 匝U3n3U212n1U1U1220(2)同理：，n1n230 匝550 匝理想变压器的输入功率等于输出功n2U2U212P156率，即 P1P2P312W0.4110W56W原线圈中电流 I1A0.255AU122012(1)0.98A(2)1

26、80W解析(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为 U1、U2、I1、I2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 I1U1I2U2当 I212mA 时，I1即为熔断电流，代入数据，得I10.98A(2)设副线圈中电流为 I210mA 时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1I2U2，代入数据，得 P1180W13(1)31(2)6.67WP0.251解析(1)彩色小灯泡额定电流 IL AA，次级线圈总电流 I224IL1A 变U624压器输入功率等于输出功率，有 I1U1I2U26W，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可61得 EU1I1R 6I1，代入 E 值解得 I1 A(I13A 应舍去，据题意是降压变压器，应 I1I2I13n1I231A)，所以 .n2I11(2)发电机输出功率 PI1E6.67W教育资源