2019版高中物理第五章交变电流第4节变压器课时作业新人教版选修3_2.doc

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1、1第五章 第 4 节 变压器基础夯实 一、选择题(15 题为单选题，6 题为多选题)1理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为( D )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，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，选 D。2学习了变压器后，同学们想利用变压器把电压升高后给某一电灯供电，以下设计的电路中正确的是( C )解析：A、B 图中原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故 AB

2、 错误；C 图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故 C 正确；D 图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故 D 错误；故选 C。3如图所示， MN 和 PQ 为两光滑的电阻不计的水平金属导轨， N、 Q 接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件 R、电容元件 C，导轨上垂直放置一金属棒 ab。今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中不正确的是( IR、 IC均为有效值)( A )A若 ab 棒匀速运动，则 IR0， IC0B若 ab 棒匀速运动，则 IR0， IC0C若 ab 棒在某一中心位置两侧做往复运动，则 IR0， IC0D若 ab 棒做匀加速运动

3、，则 IR0， IC0解析： ab 匀速切割时产生恒定电动势，原线圈中有稳恒电流，故副线圈电流为零，选2项 A 错，选项 B 正确；若 ab 棒在某一中心位置两侧做往复运动，原线圈中产生周期性变化的电流，副线圈产生电磁感应现象，副线圈电流不为零。电容器进行充放电，故选项 C 正确；当 ab 匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而电容器不会充放电。故选项 D 也正确。本题选不正确的故选 A。4有一电子线路中使用的小变压器，变压比为 220V/6V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作

4、为降压变压器使用，则电源(220V)应接在( B )A ab 两端 B cd 两端C ac 两端 D bd 两端解析：本题考查变压器的电流关系。由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，即 n1n2，又 ，所以 I2I1，说明通过电流大的( I2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，I1I2 n2n1ab 线较粗，故输入电压(220V)应接 cd 两端。故正确答案为 B。5(2018新疆建设兵团二师华山中学高二下学期月考)如图所示，用一理想变压器给负载供电，变压器输入端的电压不变，开始时开关 S 是断开的，现将开关 S 闭合，则

5、图中所有理想交流电表的示数以及输入功率 P 入 的变化情况是( B )AV 1、V 2的示数不变，A 1的示数增大，A 2的示数减小， P 入 增大BV 1、V 2的示数不变，A 1、A 2的示数增大， P 入 增大CV 1的示数不变，V 2、A 1、A 2的示数减小， P 入 减小DV 1的示数不变，V 2的示数增大，A 1的示数减小，A 2的示数增大， P 入 减小解析：输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以变压器的输出电压也不变，所以 V1、V 2的示数都不变，当开关闭合时，负载电阻减小，所以负线圈的电流增大，原线圈的电流也要增大，根据 P UI 可知，副线圈

6、电压不变，电流变大，则功率变大，所以输入功率也变大，B 正确。6(2016河北石家庄一中高二上学期期末)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 41，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中 Rt为 NTC 型热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)， R1为定值电阻，下列说法正确的是( AC )3A交流电压 u 的表达式 u36 sin100 tV2B变压器原、副线圈中的电流之比随 Rt处温度的变化而变化C Rt温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大D Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大解析：由图乙可知 Um36 V， T0.02s，所以交流电压的表达式为2U3

7、6 sin100 tV，故 A 正确；变压器原、副线圈的电流比等于匝数的反比，故 B 错误；2温度升高时 Rt减小，电流表示数增大，电压表示数不变，变压器输入功率变大，故 C 正确，D 错误。二、非选择题7(2016安徽铜陵一中高二下学期期中)如图所示，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。(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？答案：(1)0.98A (2)180W解

8、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即 P1 P2，故有 I1U1 I2U2由于 U1220V， U21.8010 4V，当 I21210 3 A， I1为熔断电流。得 I1 0.98AP1U1(2)设副线圈中电流为 I210mA1010 3 A 时，变压器的输出功率 P2 U2I20.011.8010 4180W由于输入功率等于输出功率，有 P1 P2180W。能力提升 一、选择题(1、2 题为单选题，35 题为多选题)1如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为 31,4 个相同的灯泡如图接入电路，4已知副线圈一侧的

9、3 个灯泡均正常发光，则原线圈电路中串联的灯泡 L 的情况是( C )A L 将要烧毁 B L 比另外 3 个灯泡要暗些C L 正常发光 D不知输入电压，无法判断解析：因三灯均正常发光，设每个灯泡的电流为 I，则副线圈电流为 3I；由 ，I1I2 n2n1解得： I1 I；故说明原线圈电路中串联的灯泡 L 正常发光，故 C 正确，故选 C。2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 1900 匝；原线圈为 1100 匝，接在有效值为 220V 的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载 R

10、 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( B )A380V 和 5.3A B380V 和 9.1AC240V 和 5.3A D240V 和 9.1A解析：因变压器输出电压调至最大，故副线圈为 1900 匝，由变压器两端的电压与匝数成正比，即 ，故副线圈的电压有效值 U2为 380V；因变压器为理想变压器，故其输入U1U2 n1n2功率等于输出功率，即 P1 P2，由 P1 U1I1得 I19.1A，B 正确。3(2018湖北武汉高三模拟)如图所示，水平铜盘置于磁感应强度为 B，方向竖直向下的匀强磁场

11、中，铜盘的边缘及中心处分别通过滑片与一理想的自耦变压器的原线圈 A、 B端相连，变压器副线圈 C、 D 两端与一额定电压不很高的小灯泡 L 相接，各处导线接触良好，所用器材均完好无损。当铜盘绕过圆心的竖直轴以角速率 做匀速圆周运动时，小灯泡没有发光。为使小灯泡能发出光来，下列措施可行的是( AD )A逐渐增大角速度 B将自耦变压器的滑动触头 P 顺时针转过一适当的角度5C将自耦变压器的滑动触头 P 逆时针转过一适当的角度D不断变换铜盘的转动方向解析：题图左边实际上是一个简单的发电机。当铜盘转动时，每一辐条(直径)均将切割磁感线产生感应电动势，电动势的大小与磁感应强度 B、铜盘的半径 R、铜盘转

12、动的角速度 有关。如果铜盘转动的角速度不变，则盘心与盘边有稳定的电压输出，此时，相当于自耦变压器原线圈 A、 B 两端接了一个稳定的直流电源，故铁芯中没有变化的磁通量，自耦变压器副线圈 C、 D 两端的输出电压为零。故 A 对，B、C 错。如果不断变换铜盘的转动方向，盘心与盘边的电势高低将不断发生变化，从而 C、 D 两端有一定的电压输出，小灯泡 L有可能发出光来。故 D 对。4(2016辽宁省实验中学分校高二上学期期末)某兴趣小组用实验室的手摇发电机和一个可看作理想的小变压器给一个灯泡供电，电路如图，当线圈以较大的转速 n 匀速转动时，额定电压为 U0的灯泡正常发光，电压表示数是 U1。已知

13、线圈电阻是 r，灯泡电阻是R，则有( BC )A变压器输入电压的瞬时值是 u U1sin2 ntB变压器的匝数比是 U1 U0C电流表的示数是U20RU1D线圈中产生的电动势最大值是 Em U12解析：线圈以较大的转速 n 匀速转动，所以 2 n，所以变压器输入电压的瞬时值u U1sin2 nt，故 A 错误；电压与匝数成正比，所以变压器的原副线圈的匝数比是2U1 U0，故 B 正确；理想变压器的输入功率和输出功率相等，灯泡正常发光时电功率为 P，所以输入功率为 P ，电流表的示数是 I1 ，故 C 正确；由于线圈有内阻U20R U20R PU1 U20RU1r，故线圈中产生的电动势有效值大于

14、 U1，最大值也就大于 U1，故 D 错误，故选 BC。25图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数 n1与副线圈匝数 n2之比为 101，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻 R1 R2 R320 和电容器 C 连接成如图甲所示的电路。其中，电容器击穿电压为 8V，各电表均为理想交流电表，开关 S 处于断开状态，则( CD )6A电压表 V 的读数为 10VB电流表 A 的读数约为 0.05AC电阻 R2上消耗的功率为 2.5WD若闭合开关 S，电容器不会被击穿解析：开关断开时，副线圈为 R1和 R2串联，电压表测量 R2的电压，由图可知原线圈电压为 100 V，所以副线圈电压为 1

15、0 V，则电压表的读数是 R2的电压为 5 V7.07V，2 2 2故 A 错误；由 A 的分析可知，副线圈电流为 I2 A0.25 A，所以原线圈U2R1 R2 10220 20 2电流为 I1 I10.025 A，故 B 错误；电阻 R1、 R2上消耗的功率为 P I R(0.25 )n2n1 2 2 22202.5W，故 C 正确；当开关闭合时， R1与 R3并联后和 R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分电阻为 R 并 10，所以并联部分的电压为UC U2 10 V V，最大值为 V8V，所以电容器不会被R并R R并 1020 10 2 1023 1023 2 203击穿，故

16、 D 正确，故选 CD。二、非选择题6黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙” 。如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为 220V 的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为 0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为 6 220V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？答案：101解析：电网两极间电场可看作匀强电场 Um Emd由题意，空气被击穿时 Em6 220V/cm由理想变压器电压关系： U1mUm n1n2由峰值与有效值关系 U1m U12由以

17、上各式：得 n1n2 1107所以次、初级线圈匝数比不得超过 101。7(2017江西省宁师中学、会昌中学高二下学期联考)如下图甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有 3 个电阻和一个电容器。已知R1 R320， R240，原、副线圈的匝数比为 101，原线圈的输入功率为 P35W，已知通过 R1的正弦交流电如下图乙所示。求：(1)原线圈输入电压；(2)电阻 R2的电功率；(3)电容器 C 流过的电流。解析：(1)由乙可知，通过 R1的电流的最大值为 Im A，则其有效值为 I11A，2R1的电压： U112020V；根据电压与匝数成正比知原线圈输入电压： U1020200V(2)根据并联电阻，电流与电阻成反比， I20.5A则 R2的电功率为： P2 I R2 4010W；214(3)由题意可知，输出功率也为 35W，流过 R3电流为：I3 I1 I2 10.5A0.25APU1 3520答案：(1)200V (2)10W (3)0.25A