2019-2020学年高中物理 第五章 交变电流 第4节 变压器课下作业（含解析）新人教版选修3-2

第4节变压器随堂演练1(变压器原理分析)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。答案c2(理想变压器基本规律的应用)(多选)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548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，下列说法正确的是图548a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 vcp向右移动时，原、副线圈的电流比减小dp向右移动时，变压器的输出功率增加解析由题图可知原线圈输入电压的最大值um311 v，周期t2102 s，则原线圈输入电压的有效值u1220 v，频率f50 hz，a正确；由可得u2u122 v，b错误；p向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，c错误；p向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，d正确。答案ad3(理想变压器基本规律的应用)如图549为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器。原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头p，使输出电压有效值由220 v降至110 v，调节前后图549a副线圈中的电流比为12b副线圈输出功率比为21c副线圈的接入匝数比为21d原线圈输入功率比为12解析在输入电压u1和原线圈匝数n1不变的情况下，使输出电压u2有效值由220 v降至110 v，由知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为21，故c正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为21，故a错误；由pui知，输出功率之比为41，故b错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为41，故d错误。答案c4(互感器的应用)如图5410所示，l1和l2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1n21 0001，n3n41100，图中电压表示数为220 v，电流表示数为10 a，则高压输电线的送电功率为图5410a2.2103 w b2.2102 wc2.2108 w d2.2104 w解析由电流互感器知高压输电线中电流i1 000 a，由电压互感器知高压输电线的电压u220103 v，则高压输电线的送电功率pui2.2108 w。答案c限时检测题组一变压器原理1(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有a交流电的频率 b磁通量的变化率c功率 d交流电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，b、c正确；变压器的原理是互感现象，其作用是改变电压峰值不改变频率，a正确、d错误。答案abc2(多选)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解析理想变压器的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。答案ab3如图5411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a1的示数是12 ma，则电流表a2的示数为图5411a3 ma b0c48 ma d与负载r的值有关解析变压器只能工作于交流电路中，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路中。导体棒l向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以a2中无电流通过。答案b题组二变压器基本规律的应用4一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增大解析设副线圈的电压为u2，由知，由于u1、n1、n2不变，故u2应不变，再根据i2知，当r增大时，i2应减小，根据i1i2，推得i1也减小；由p2知，p2减小，根据能量守恒p1p2，故p1减小，b正确。答案b5如图5412所示，理想变压器的原线圈接在u1220sin (100t) v的交流电源上，副线圈接有r55 的负载电阻。原、副线圈匝数比为n1n221，电压表、电流表均为理想电表，下述说法中正确的是图5412a原线圈中电流表的读数为1 ab原线圈中输入的功率为220 wc副线圈中电压表在t s时的读数为220 vd副线圈中输出交变电压频率为25 hz解析由u1220sin (100t) v知，交流电频率为50 hz，原线圈两端电压有效值u1220 v，设副线圈两端电压为u2，由u1u2n1n2，可得u2110 v，副线圈中电压表的读数为交流电压的有效值u2110 v，故选项c、d错误；副线圈中输出的功率为pu/r220 w，理想变压器的输入功率等于输出功率，u/ru1i1，得原线圈中电流表的读数i11 a，选项a正确、b错误。答案a6(多选)一个小型电风扇的电路简化后如图5413所示，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为u的交流电源，输出端接有一只电阻为r的灯泡l和风扇电动机d，电动机线圈电阻为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为i，则下列说法正确的是图5413a风扇电动机d两端的电压为irb理想变压器的输入功率为c风扇电动机d输出的机械功率为i2rd若电风扇由于机械故障被卡住不转时，通过原线圈的电流为解析由变压器变压公式知，副线圈两端电压u2，选项a错误；pl，pdiu2，p出pdpl，而理想变压器，p入p出，选项b正确；d输出的机械功率piu2i2ri2r，选项c正确；电风扇不转时，通过电风扇的电流id，副线圈电流i2，由n，得i1，选项d错误。答案bc7如图5414所示，理想变压器原、副线圈匝数比为12，两端分别接有四个阻值相同的灯泡，已知4盏灯均能发光，则l1和l2的功率之比为图5414a11 b13c91 d31解析由题意知原、副线圈电压之比为12，又灯泡电阻相等且正常发光，则灯泡2、3、4的额定功率相同，电流相同为i；由于电流与匝数成反比，所以原、副线圈中电流之比为21，所以灯泡l1电流为3i，根据pi2r知，l1和l2的功率之比为91，故选c。答案c题组三变压器电路的动态分析8(多选)如图5415所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关s原来闭合，且r1r2，现将s断开，那么交流电压表的示数u、交流电流表的示数i、电阻r1上的功率p1及该变压器原线圈的输入功率p的变化情况正确的是图5415au增大 bi增大cp1减小 dp减小解析开关s由闭合到断开时，负载的总电阻变大，变压器的输出电压u2不变，则输出电流i2变小，r上的电压变小，r1上的电压变大，电阻r1上的功率p1，r1不变，u变大，则p1增大，故a正确、c错误；由电流与匝数的关系可知电流表的示数i减小，b错误；输出电功率p出i2u2，u2不变，i2减小，则p出减小，输入功率等于输出功率，所以d正确。答案ad9如图5416所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，r表示输电线的电阻，则图5416a用电器增加时，变压器输出电压增大b要提高用户的电压，滑动触头p应向上滑c用电器增加时，输电线的热损耗减少d用电器增加时，变压器的输入功率减小解析由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，故a错误；根据变压器原理可知输出电压u2u1，当滑动触头p应向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，故b正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线上热损耗增大，故c错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，故d错误。答案b10如图5417所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为r的输电线对用电器供电，设两个灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的滑片p向n移动，会出现的现象是图5417a电流表的示数变大，灯泡l1、l2均变暗b电流表的示数变小，灯泡l1、l2均变暗c电流表的示数变大，灯泡l1变亮，l2变暗d电流表的示数不变，灯泡l1变暗，l2变亮解析副线圈输出电压不变，滑动变阻器的滑片p向n移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡l2两端的电压减小，所以通过灯泡l2的电流减小，又因为总电流增大，所以通过灯泡l1的电流增大，即灯泡l1变亮，灯泡l2变暗。副线圈上的电流增大，根据i1i2可知，输入电流变大，电流表的示数变大。答案c11(多选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5418所示。线圈ab绕在一个圆环形的铁芯上，cd之间加上输入电压，转动滑动触头p就可以调节输出电压，图中a为交流电流表，v为交流电压表，r1、r2为定值电阻，r3为滑动变阻器，cd两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，以下说法正确的是图5418a当滑动触头p逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大b当滑动触头p逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大c当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大d当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小解析当滑动触头p逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大。当线圈匝数不变而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，r1两端电压增大，r2两端电压减小，电压表读数变小，流过r2的电流减小，因此，流过r3的电流增大，电流表读数变大。答案ad题组四几种变压器的使用12如图5419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p 110 w。下列判断正确的是图5419a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错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1 w，c错误；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错误。答案a13(多选)为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图5420所示，两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表，则图5420an1n2bn3n4ca为交流电流表，b为交流电压表da为交流电压表，b为交流电流表解析由电路连接方式可知，左图是电压互感器，把高电压经过变压器降压后测量，所以n1n2，a为交流电压表，右图为电流互感器，把大电流经过变压器变为小电流再测量，所以n3n4，b为交流电流表。答案ad14变压器副线圈电路中有电阻r7.26 ，消耗功率为6 w。另有一匝线圈接有电压表，读数u050