【优化方案】高中物理 第二节 变压器知能优化训练 鲁科版选修3-2VIP

1 一个正常工作的理想变压器的原副线圈中 下列哪个物理量不一定相等 A 交变电流的频率 B 电流的有效值 C 电功率 D 磁通量的变化率 解析 选 B 根据变压器的工作原理知 原 副线圈中的交变电流的频率相等 穿过原 副线圈的磁通量及变化情况相同 即磁通量的变化率也相等 由于匝数不相等 则原副线圈 中的电流 包括瞬时值 最大值 有效值 则一般不相等 B 项正确 2 如图 4 2 9 所示四个电路 能够实现升压的是 图 4 2 9 解析 选 D 变压器只能对交变电流变压 不能对直流变压 故 A B 错误 由于电压与 线圈匝数成正比 所以 D 能实现升压 3 将输入电压为 220 V 输出电压为 6 V 的变压器 改装成输出电压为 30 V 的变压 器 副线圈原来的匝数为 30 匝 原线圈的匝数不变 则副线圈应增加的匝数为 A 150 匝 B 144 匝 C 130 匝 D 120 匝 解析 选 D 输出电压为 6 V 时 n1 1100 匝 若输出电压为 30 220 6 n1 30 V n 150 匝 应增加 120 匝 220 30 1100 n 2 2 4 如图 4 2 10 所示是一台理想自耦变压器 在 a b 之间接正弦交流电 A V 分 别为理想交流电流表和交流电压表 若将调压端的滑动头 P 向上移动 则 图 4 2 10 A 电压表 V 的示数变大 B 变压器的输出功率变大 C 电流表 A 的示数变小 D 电流表 A 的示数变大 解析 选 C ab 间为原线圈 当 P 向上移动时 原线圈匝数增多 原副线圈匝数比变大 由变压规律 U1不变 U2变小 电压表 V 的示数变小 R 不变 由 P 可知 变压 U1 U2 n1 n2 U2 R 器的输出功率变小 A B 错 由 U1I1 U2I2 可以知道 I1变小 C 对 D 错 5 如图 4 2 11 所示为一理想变压器 n2 10 匝 n3 20 匝 L1和 L2均是 220 V 15 W 的灯泡 与一匝线圈相连的电压表 读数为 11 V 那么变压器的实际输入功率为 W 图 4 2 11 解析 电压表组成的电路可看作匝数等于 1 的一组副线圈 电压表示数为 11 V 时 即 n 1 U 11 V 时 由变压比公式得 即 U2 U 11 V 110 V U2 U n2 n n2 n 10 1 U3 U 11 V 220 V U3 U n3 n n3 n 20 1 所以 P2 3 75 W P3 15 W U2 2 RL1 U2 3 RL2 即 P出 P2 P3 3 75 15 W 18 75 W 又因为是理想变压器 所以 P入 P出 18 75 W 答案 18 75 一 单项选择题 1 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 选 D 原线圈的电压决定副线圈的电压 即使副线圈开路也是如此 副线圈的电压 在开路时也不会为零 原线圈的电流由副线圈的电流决定 当副线圈的电流为零 增大 时 原 线圈的电流也为零 增大 输出功率决定输入功率 输出功率变大时 输入功率也变大 且二 者总相等 2 理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝 副线圈的匝数为 660 匝 若原线圈接在 6 V 的电池上 则副线圈两端电压为 A 36 V B 6 V C 1 V D 0 V 解析 选 D 因为变压器只能改变交变电流 不能改变直流 故副线圈两端电压为 0 选 项 D 正确 3 关于变压器的说法正确的是 A 高压线圈匝数多 电流大 导线粗 B 低压线圈匝数少 电流小 导线细 C 高压线圈匝数多 电流大 导线细 D 低压线圈匝数少 电流大 导线粗 解析 选 D 根据功率关系知 U1I1 U2I2 高压端电流小 低压端电流就大 从节约的角 度来看 小电流用细导线 大电流用粗导线 4 如图 4 2 12 中甲 乙两电路 当 a b 两端与 e f 两端分别加上 220 V 的交流 电压时 测得 c d 间与 g h 间的电压均为 110 V 若分别在 c d 与 g h 两端加上 110 V 的交流电压 则 a b 间与 e f 间的电压分别为 图 4 2 12 A 220 V 220 V B 220 V 110 V C 110 V 110 V D 220 V 0 解析 选 B 首先要搞清楚变压器和滑动变阻器改变电压的原理 a b 与 c d 间的电压 比 总是与它们间线圈的匝数成正比 与哪一个是原线圈无关 在 e f 两端加电压时变阻器 fg eg 两部分相当于串联 g h 两端电压就是 fg 所分担的电压 在 g h 两端加电压时 变阻 器连入电路中的只有 gh 部分 eg 部分的电压等于零 因此 e f 间电压应等于 g h 间电 压 选项 B 正确 5 用一理想变压器向一负载 R 供电 如图 4 2 13 所示 当增大负载电阻 R 时 原 线圈中的电流 I1和副线圈中的电流 I2之间的变化关系是 图 4 2 13 A I2增大 I1也增大 B I2增大 I1却减小 C I2减小 I1也减小 D I2减小 I1却增大 解析 选 C 因为原线圈电压 U1及原 副线圈匝数不变 故 U2不变 当 R 增大时 电流 I2减小 由 知 I1变小 选项 C 正确 I1 I2 n2 n1 6 一理想变压器原 副线圈的匝数比为 n1 n2 1 2 电源电压 u 220sin t V 2 原线圈电路中接入一熔断电流 I0 1 A 的保险丝 副线圈中接入可变电阻 R 如图 4 2 14 所示 为了使保险丝不致熔断 调节 R 时 其阻值最低不能小于 图 4 2 14 A 440 B 440 2 C 880 D 880 2 解析 选 C 当原线圈中电流为 I1 I0 1 A 时 副线圈中电流 I2 I1 A 原线圈的 n1 n2 1 2 输入电压为 U1 220 V 副线圈的输出电压 U2 U1 220 V 440 V Um 2 n2 n1 2 1 因此副线圈电路中负载电阻的最小值为 Rmin 880 选项 C 正确 U2 I2 7 如图 4 2 15 所示 理想变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 1 3 次级回路中 联入三个均标有 36 V 40 W 的灯泡 且均正常发光 那么 标有 36 V 40 W 的灯泡 A 图 4 2 15 A 也正常发光 B 将被烧坏 C 比另外三个灯暗 D 无法确定 解析 选 A 次级线圈两端电压 U2 3 36 V 108 V 由变压器变压比规律知 U1 U2 108 V 36 V 所以与原线圈并联的 36 V 40 W 灯正常发光 A 对 n1 n2 1 3 8 2010 年高考天津卷改编 为探究理想变压器原 副线圈电压 电流的关系 将原线 圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上 副线圈连接相同的灯泡 L1 L2 电路中分别接 了理想交流电压表 V1 V2和理想交流电流表 A1 A2 导线电阻不计 如图 4 2 16 所 示 当开关 S 闭合后 图 4 2 16 A A1示数变大 A1与 A2示数的比值变小 B A1示数变大 A1与 A2示数的比值变大 C V2示数变小 V1与 V2示数的比值变大 D V2示数不变 V1与 V2示数的比值不变 解析 选 D 交流电源有效值不变 即 V1示数不变 因 故 V2示数不变 V1与 U1 U2 n1 n2 V2示数的比值不变 D 对 C 错 S 闭合使负载总电阻减小 I2 所以 I2增大 因 U2 R I1 I2 n2 n1 所以 A1示数增大 A1与 A2示数比值不变 A B 错 9 如图 4 2 17 所示电路中的变压器为理想变压器 S 为单刀双掷开关 P 是滑动 变阻器 R 的滑动触头 原线圈两端接电压恒定的交变电流 则能使原线圈的输入功率变大 的是 图 4 2 17 保持 P 的位置不变 S 由 b 切换到 a 保持 P 的位置不变 S 由 a 切换到 b S 掷于 b 位置不动 P 向上滑动 S 掷于 b 位置不动 P 向下滑动 A B C D 解析 选 A S 由 b 到 a 时由 可知 n2增大 U2增大 R 不变 功率 P 增大 U1 U2 n1 n2 U2 2 R 由 P入 P出知原线圈输入功率增大 对 S 由 a 到 b 时以上物理量的变化刚好相反 错 S 掷于 b 位置不动时 U2不变 P 向上滑 R 变小 功率 P 增大 对 P 向下滑时 U2 2 R 功率减小 错 故应选 A 10 如图 4 2 18 所示 理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输入电压和电流分别 为 U1和 I1 两个副线圈的输出电压和电流分别为 U2和 I2 U3和 I3 接在原 副线圈中的 五个完全相同的灯泡均正常发光 则下列关系中正确的是 图 4 2 18 A I1 I2 I3 1 2 1 B U1 U2 U3 1 1 2 C 三个线圈匝数之比为 n1 n2 n3 5 2 1 D 电源电压 U1与原线圈两端电压 U之比为 1 1 1 解析 选 A 设灯泡正常发光时的电流为 I0 电压为 U0 由题图可知 I2 2I0 I1 I3 I0 故 A 选项正确 U2 U0 U3 2U0 原线圈两端电压 U 4U0 则 U1 5U0 故 D 选项错误 故 B C 选 1 U2I2 U3I3 I1 n1 n2 U 1 U2 4 1 n2 n3 U2 U3 1 2 项错误 二 非选择题 11 一台理想变压器 其原线圈 2200 匝 副线圈 440 匝 并接一个 100 的负载电阻 如图 4 2 19 所示 图 4 2 19 1 当原线圈接在 44 V 直流电源上时 电压表示数为 V 电流表示数为 A 2 当原线圈接在 220 V 交流电源上时 电压表示数为 V 电流表示数为 A 此时输入功率为 W 变压器的效率为 解析 根据变压器的工作原理和理想变压器的定义分析求解 1 原线圈接在直流电源上时 由于原线圈中的电流恒定 所以穿过原 副线圈的磁通量 不发生变化 副线圈两端不产生感应电动势 故电压表示数为零 电流表示数也为零 2 由 得 U2 V 44 V 电压表示数 I2 A 0 44 U1 U2 n1 n2 U1n2 n1 220 440 2200 U2 R 44 100 A 电流表示数 P1 P2 I2U2 44 0 44 W 19 36 W 效率 100 100 P2 P1 答案 1 0 0 2 44 0 44 19 36 100 12 一理想变压器 原线圈匝数 n1 1100 接在电压为 220 V 的交流电源上 当它对 11 只并联的 36 V 60 W 灯泡供电时 灯泡正常发光 由此可知该变压器副线圈的匝数 n2 是多少 通过原线圈的电