高中物理 5.4 变压器课时训练（含解析）新人教版选修32.doc

变压器题组一变压器的工作原理1.(多选题)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有()a.交变电流的频率b.磁通量的变化率c.功率d.交变电流的峰值解析:理想变压器没有漏磁,没有能量损失,所以原、副线圈中磁通量变化率相同,原、副线圈中功率相同,选项b、c正确;变压器的原理是互感现象,其能改变电压峰值,不改变频率,选项a正确,选项d错误。答案:abc2.一台理想变压器的原线圈接220 v正弦交变电压时,副线圈上仅接有阻值为10 的电阻,电阻两端的电压为44 v。若将副线圈的匝数增加100匝,则通过副线圈上此电阻的电流增加1.1 a。由此可知该变压器原线圈的匝数为()a.200b.2 000c.50d.500解析:由题意知,当副线圈匝数增大100匝时,电阻器上的电压u2=u2+ir=44v+1.1100v=55v又由u1u2=n1n2,可得220v44v=n1n2,220v55v=n1n2+100解得n1=2000,n2=400。选项b正确。答案:b3.(多选题)理想变压器原、副线圈匝数比为101,以下说法中正确的是()a.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是101b.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等c.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为101d.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为11解析:对于理想变压器,穿过两个线圈的磁通量相同,磁通量变化率相同,每匝线圈产生的感应电动势相等,输入功率等于输出功率。答案:bd4.一台理想变压器的副线圈有100 匝,输出电压为10 v,则铁芯中磁通量的变化率的峰值为()a.10 wb/sb.14.1 wb/sc.0.14 wb/sd.28.2 wb/s解析:由e=nt知,t=1nem=1100102wb/s=0.14wb/s,选项c正确。答案:c题组二理想变压器的动态分析5.对于理想变压器,下列说法中不正确的是()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着副线圈的输出电流增大而增大c.原线圈的电压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解析:副线圈消耗功率大小决定原线圈的输入功率大小,选项a对;副线圈的电流决定原线圈的电流,选项b对;当副线圈的电流为零时原线圈的电流为零,但电压不是零,选项d错;原线圈的电压决定副线圈的电压,与副线圈中电流的变化无关,选项c对。答案:d6.(多选题)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片p处于图示位置时,灯泡l能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有()a.向下滑动pb.增大交流电源的电压c.增大交流电源的频率d.减小电容器c的电容解析:向下滑动滑片p,副线圈匝数减少,输出电压u2减小,经过灯泡的电流减小,灯泡变暗,选项a错误;增大交流电源的电压,则原线圈两端电压u1变大,副线圈的输出电压u2变大,经过灯泡的电流增大,灯泡变亮,选项b正确;增大交变电流的频率,电容器对交变电流的阻碍作用减小,经过灯泡的电流增大,灯泡变亮,选项c正确;减小电容器的电容,电容器对交变电流的阻碍作用增大,经过灯泡的电流减小,灯泡变暗,选项d错误。答案:bc7.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=51,电阻r=20 ,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()a.输入电压u的表达式u=202sin(50t) 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0.8 w解析:由图象知t=0.02s,=2t=100rad/s,u=202sin(100t)v,a项错误;由于副线圈两端电压不变,故只断开s2,两灯串联,电压为额定值一半,不能正常发光,b项错误;只断开s2,副线圈电路电阻变为原来的2倍,由p=u2r知副线圈消耗功率减小,则原线圈输入功率也减小,c项错误;输入电压额定值u1=20v,由u1u2=n1n2及pr=u22r得pr=0.8w,d项正确。答案:d题组三特殊变压器8.(多选题)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:题图甲是电压互感器,题图甲中的电表是电压表,根据u1u2=n1n2可知输电电压为22000v,选项a对,选项b错;乙图是电流互感器,乙图中的电表是电流表,根据i1i2=n2n1可得输电电流是100a,选项c错,选项d对。答案:ad9.(多选题)如图所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交变电流,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使()a.原线圈匝数n1增加b.副线圈匝数n2增加c.负载电阻r的阻值增大d.负载电阻r的阻值减小解析:若原线圈匝数增加,则变压器输出电压u2降低,输出功率p2=u22r减小,选项a错误,同理可知选项b正确;若负载电阻增大,则输出功率p2=u22r减小,选项c错误,选项d正确。答案:bd10.如图所示,理想变压器有两个副线圈,原线圈1接220 v的交流电源,副线圈2的匝数为30匝,与其串联的“12 v 12 w”的灯泡l正常发光,副线圈3的输出电压为110 v,另一端接有电阻r,通过r的电流为0.4 a。求:(1)副线圈3的匝数n3。(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流i1。解析:(1)对两个副线圈应用电压关系u2u3=n2n3可得n3=u3u2n2=1101230匝=275匝。(2)根据u1u2=n1n2得n1=u1u2n2=2201230匝=550匝,对整个变压器由功率关系列式i1u1=i2u2+i3u3,所以i1=12+1100.4220a0.255a。答案:(1)275匝(2)550匝0.255 a(建议用时:30分钟)1.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.变压器可以改变电流的频率解析:变压器之所以能变压,是因为原线圈接交流电源时,有交变电流流过原线圈,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,所以选项a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,也就是说,当变压器是利用两个线圈变压时,其工作基础是互感,当变压器是利用一个线圈变压时,其工作基础是自感,所以选项b错误;变压器要想持续正常工作,原线圈必须接交变电流,选项c错误;变压器不能改变电流的频率,选项d错误。答案:a2.一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻,下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍()a.次级线圈的匝数增加为原来的2倍b.初级线圈的匝数增加为原来的2倍c.负载电阻变为原来的2倍d.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍解析:变压器的输入功率由输出功率决定,即p入=p出,输出功率p出=u2r,u增大为原来的2倍,负载电阻也变为原来的2倍时,p出为原来的2倍。答案:d3.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=21,v和a均为理想电表,灯泡电阻rl=6 ,ab端电压u1=122sin 100t(v)。下列说法正确的是()a.电流频率为100 hzb.电压表v的读数为24 vc.电流表a的读数为0.5 ad.变压器输入功率为6 w解析:交变电流的瞬时值的表达式为u=umsint=umsin2ft,可见电流频率为50hz,选项a错误;u1=um2=12v,电压表示数u2=u1n2n1=6v,选项b错误;电流表示数i2=u2rl=1a,选项c错误;变压器输入功率与输出功率相等,p1=p2=i2u2=6w,选项d正确。答案:d4.如图,理想变压器原、副线圈匝数比为201,两个标有“12 v6 w”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是()a.120 v,0.10 ab.240 v,0.025 ac.120 v,0.05 ad.240 v,0.05 a解析:由题意知u2=12v,i2=2pu2=2612a=1a,根据u1u2=n1n2可求得电压表的示数u1=u2n1n2=240v,根据i1i2=n2n1可得电流表的示数i1=n2i2n1=0.05a,选项d正确。答案:d5.(多选题)如图是霓虹灯的供电电路,电路中的变压器可视为理想变压器。已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2=120,加在原线圈的电压为u1=311sin 100t v,霓虹灯正常工作的电阻r=440 k,i1、i2表示原、副线圈中的电流,下列判断正确的是()a.副线圈两端电压为6 220 v,副线圈中的电流为14.1 mab.副线圈两端电压为4 400 v,副线圈中的电流为10.0 mac.i1i2解析:根据题意可知,交变电流的最大电压为311v,则其有效值为220v,再根据电压与匝数成正比,可以求出副线圈两端的电压为4400v,再根据欧姆定律,可以求出副线圈中的电流为10ma,选项a错误,选项b正确;根据能量守恒和电功率定义p1=p2=ui,可以求出i1i2,选项c错误,选项d正确。答案:bd6.(多选题)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甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,p为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是()a.副线圈输出电压的频率为50 hzb.副线圈输出电压的有效值为31 vc.p向右移动时,原、副线圈的电流比减小d.p向右移动时,变压器的输出功率增加解析:由题图甲可知,交变电流周期t=0.02s,电压最大值u1m=310v,则交变电流频率f=1t=50hz,变压器不改变交变电流的频率,选项a正确;由原、副线圈匝数比可知,副线圈输出电压的最大值为u2m=31v,选项b错误;滑片p向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由p=u2r可知,选项d正确;由于原、副线圈的匝数比不变,故原、副线圈的电流比不变,选项c错误。答案:ad7.(多选题)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头q调节,如图所示,在副线圈两输出端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r,在原线圈上加一电压为u的交流电,则()a.保持q的位置不动,将p向上滑动时,电流表的读数变大b.保持q的位置不动,将p向上滑动时,电流表的读数变小c.保持p的位置不动,将q向上滑动时,电流表的读数变大d.保持p的位置不动,将q向上滑动时,电流表的读数变小解析:保持q的位置不动,则副线圈匝数不变,由u1u2=n1n2知u2不变,当p向上滑动时,由i2=u2r0+r知i2减小,故电流表的读数变小,选项b正确,选项a错误;保持p的位置不动,将q向上滑动时,副线圈的匝数增多,由u1u2=n1n2知u2增大,由i2=u2r+r0知i2增大,故i1增大,选项c正确,选项d错误。答案:bc8.(多选题)为保证用户电压稳定在220 v,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头p上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下选项正确的是()a.u2=1902sin(50t)vb.u2=1902sin(100t)vc.为使用户电压稳定在220 v,应将p适当下移d.为使用户电压稳定在220 v,应将p适当上移解析:由电压u2随时间t变化的曲线可知,用户电压的最大值是1902v,周期是210-2s,所以u2=1902sin(100t)v,选项a错误,选项b正确;根据n1n2=u1u2,n1减小,u2增大,因此为使用户电压稳定在220v,应将p适当上移,选项c错误,选项d正确。答案:bd9.黑光灯是利用物理方法“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”。如图所示是高压电网的工作电路,高压电网是利用变压器将有效值220 v 的交流电压变成高压,高压电网相邻两极间距离为0.5 cm,已知空气在常温常压下的击穿电场强度为6 220 v/cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的原、副线圈匝数比不得超过多少?解析:电网两极间的电场可看作匀强电场,根据题意,空气在常温常压下被击穿时em=6220v/cmum=emd=6220v/cm0.5cm=3110v由理想变压器电压关系u1mum=n1n2由峰值与有效值关系u1m=2u1据以上各式可得n1n2=110。答案:不得超过11010.如图所示变压器副线圈电路中有电阻r=7.26 ,消耗功率为6 w。另有一匝线圈接有电压表,读数u0=