新教材2023年秋高中物理课时分层作业11变压器新人教版选择性必修第二册

课时分层作业(十一)变压器题组一理想变压器的基本关系1．如图所示，一输入电压为220V、输出电压为36V的变压器副线圈烧坏。为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A．1100360 B．1100180C．2200180 D．22003602．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝4∶1，变压器原线圈与电阻不计的导轨相连，导体棒的电阻不变，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12mA，则电流表A2的示数为()A．3mA B．0mAC．48mA D．与负载R的值有关3．(多选)(2022·河南商丘第一高级中学高二期末)如图所示，一理想变压器原线圈匝数3000匝，AB接在u＝182sin100πt(V)的交流电源上，电流表为理想电表，当S闭合后，三只“6V3W”的灯泡均正常发光。则()A．变压器副线圈的匝数1000匝B．输出端交流电的频率为50HzC．电流表的示数为2AD．变压器原线圈两端电压为12V题组二理想变压器工作时的制约关系和动态分析4．如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R＝44Ω，电流表A1的示数为0.2A。下列判断正确的是()A．原线圈和副线圈的匝数之比为2∶1B．原线圈和副线圈的匝数之比为5∶1C．电流表A2的示数为0.1AD．电流表A2的示数为0.4A5．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的12A．R消耗的功率变为12B．电压表V的读数变为12C．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变题组三探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系6．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中：(1)下列器材需要的有________。A．干电池组B．滑动变阻器C．学生电源D．直流电压表E．多用电表F．条形磁铁G．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)(2)变压器的工作原理是________。(3)如图所示，当左侧线圈“0”“16”间接入12V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是________。A．6VB．4.3VC．2.1V7．(多选)(2022·湖北高二期末)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝1102sin100πt(V)的交变电压，电阻r＝6Ω，电器RL的规格为“220V，880W”，该电器正常工作。由此可知()A．交变电压的频率为50HzB．原、副线圈的匝数比为1∶2C．变压器的输入功率为880WD．副线圈中电流的有效值为4A8．(2022·江苏盐城田家炳中学高二期中)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin50πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是()A．电流表的读数为1AB．增大原线圈的匝数，则电压表示数增大C．副线圈输出交流电的周期为0.01sD．如果提高原线圈的电压，则电流表示数减小9．(2022·江苏如皋中学高二阶段练习)如图所示，矩形导线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。电阻不计的线框通过电刷、导线与变压器原线圈构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以大小为ω的角速度逆时针转动，已知线框匀速转动时产生的感应电动势最大值为Em，原、副线圈的匝数比为1∶4，副线圈通过电阻R接两个相同的灯泡，开关K闭合。下列说法正确的是()A．从图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应电动势表达式为e＝EmsinωtB．副线圈上电压的有效值为4EmC．将开关K断开后，电阻R两端电压升高D．保持开关K闭合，若线框转动角速度增大，灯泡变亮10．(多选)汽车点火装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈与12V的蓄电池相连，副线圈连接到火花塞的两端，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10kV以上的电压，火花塞中产生火花，从而点燃油气实现汽车点火。某同学设计了甲、乙两个装置，下列说法正确的是()A．甲装置能实现点火B．该点火装置能使火花塞的两端产生持续高压C．变压器的原线圈用细导线绕制，而副线圈要用粗导线绕制D．该点火装置中变压器为升压变压器11．如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后()A．电流表A2的示数减小B．电压表V1的示数减小C．电压表V2的示数不变D．电流表A1的示数不变12．(多选)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝210T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“A．线框中产生交变电压的有效值为250VB．中性面位置穿过线框的磁通量为零C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22D．允许变压器输出的最大功率为2200W13．(2022·江苏苏州中学高二期末)如图甲所示，为半波整流电路，在变压器的输出电路中有一只整流二极管，已知原、副线圈的匝数比为22∶1，电阻R＝10Ω，原线圈的输入电压随时间的变化关系如图乙所示，则()A．电压表V1的读数为7VB．电压表V2的读数为10VC．电流表A的读数为122D．原线圈的输入功率为5W14．(多选)(2022·山东泰安基础教育教学研究室高二期末)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，将可变电阻R的阻值调小的过程中()A．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大B．原线圈两端的电压不变，副线圈两端的电压不变C．当R＝R0时，R获得的功率最大D．当R＝n2n12R课时分层作业(十一)123457891011121314BBBDBBADADADAACDAD1．B[由U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3，可得n1=U1U3n3=1100匝，n2=U2U12．B[导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E=Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0mA，故B正确。]3．BD[三只“6V3W”的灯泡均正常发光，则原副线圈的电流之比为1∶2，则匝数之比为2∶1，变压器副线圈的匝数1500匝，A错误；由ω=2πf=100πrad/s得频率f=50Hz，B正确；电流表的示数为有效值，每个灯泡的电流为I=PUL=0.5A，则电流表示数为2I=1A，C错误；变压器原线圈两端电压为U1=UAB-UL=18V-6V=12V，D正确。故选4．B[由变压器的输出功率等于输入功率可得I1U1=I22R，可解得电流表A2的示数为I2=1.0A，原线圈和副线圈的匝数比n1n2=I2I5．B[原线圈两端电压的最大值为Um=NBSω，发电机线圈的转速变为原来的一半，ω变为原来的一半，原线圈两端的电压U1=Um2变为原来的一半，根据U1U2=n1n2可知，副线圈两端电压也变为原来的一半，电压表V的读数为U2，选项B正确；R消耗的功率P2=U22R变为原来的四分之一，选项A错误；副线圈中的电流I6．解析：(1)电源是用来提供交流电压的，所以不能选择干电池，要选择有交流电输出的学生电源，故A错误，C正确；该实验不需要滑动变阻器，故B错误；测量交流电的电压不能使用直流电压表，可以用多用电表，故D错误，E正确；实验还需可拆变压器和导线，不需要条形磁铁，故F错误，G正确。(2)变压器的工作原理是电磁感应。(3)当左侧线圈“0”“16”间接入12V电压时，左侧线圈的匝数为16n；右侧线圈接“0”“4”接线柱时，右侧线圈的匝数为4n；其中n为某一个常数；理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系：U1U2=n1n2，如果是理想变压器，那么接线柱“0”“4”间输出电压是3V，实验中考虑到漏磁、绕组导线中产生的焦耳热等因素，所以接线柱间输出电压要小于3V，故答案：(1)CEG(2)电磁感应(3)C7．AD[由输入电压的表达式知f=100π2πHz=50Hz，故A正确；输入电压的有效值为110V，RL的额定电压为220V，所以变压器的输出电压大于220V，原副线圈的匝数比小于1∶2，故B错误；变压器的输出功率为RL的功率和r的功率之和，大于880W，所以变压器的输入功率大于880W，故C错误；副线圈中的电流有效值与RL中的电流相同，为I=PU=4A，故D正确。故选8．A[由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端表示数为U2=n2n1U1，则增大原线圈的匝数n1，则电压表示数减小，B错误；根据选项B分析和题意可知U1=220V，U2=110V，则根据欧姆定律可知流过电阻R的电流为I2=U2R=2A，由理想变压器原、副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电流表的读数为I1=I2n2n1=1A，A正确；根据原线圈接在u=2202sin50πt(V)的交流电源上，知原线圈的周期为T=0.04s，由于原、副线圈的周期相等，所以副线圈输出交流电的周期为0.04s，C错误；根据选项A、B的分析有I1=9．D[从题图图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应电动势表达式为e=Emcosωt，故A错误；原线圈电压的有效值为U1=Em2，由变压器电压与匝数的关系可知U1U2=14，得到副线圈上电压的有效值为U2=22Em，故B错误；将开关K断开后，副线圈电压不变，副线圈总电阻增大，故通过电阻R上的电流减小，则电阻R两端电压降低，故C错误；保持开关K闭合，若线框转动角速度增大，由E10．AD[变压器是改变交变电压的设备，当题图甲中的开关接通与断开的瞬间，左侧的电流发生变化，变化的电流引起左侧线圈内的磁通量变化，进而引起右侧线圈内的磁通量变化，则在右侧的线圈内产生瞬间的感应电动势，该电动势以高压的形式瞬间对外输出，即可使火花塞点火，但该点火装置不能使火花塞的两端产生持续高压，题图乙中，右侧没有电流，所以右侧的开关接通与断开不能引起电流的变化，所以图乙不能使火花塞点火，A正确，B错误；由于火花塞需要的电压为10kV，但是蓄电池的电压为12V，所以必须要经过升压变压器才可以得到高电压，所以变压器左侧线圈的匝数远少于右侧线圈的匝数，根据原、副线圈电流比等于匝数的反比可知，原线圈中的电流大，为了避免产生较大的焦耳热，则原线圈用电阻小的粗导线绕制，副线圈用细导线绕制，C错误，D正确。]11．A[由于理想变压器原线圈两端接入电压的有效值不变，原、副线圈的匝数比不变，根据U1U2=n1n2可知，副线圈两端接入电压的有效值保持不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；开关S闭合后，变压器副线圈所在电路中的负载电阻减小，流过副线圈所在电路干路中的电阻R的电流增大，其两端电压增大，而副线圈两端电压不变，则与电流表A2串联的电阻两端电压减小，即V2示数减小，由欧姆定律可知A2的示数减小，选项A正确，C12．AC[矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为Em=NBSω=50×210×0.5×100V=2502V，有效值为E=25022=250V，故A正确；由题图可知，此时线圈和磁场垂直，此时穿过线框的磁通量最大，故B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为n1n2=U1U2=250220=2522，故C正确；由于熔断器允许通过的最大电流为13．D[由题图乙可知，原线圈输入电压的有效值为U0=220V，根据原、副线圈匝数比与电压比的关系有n0n1=U0U1，解得U1=n1n0·U0=122×220V=10V，所以电压表V1的读数为10V，故A错误；由于二极管具有单向导电性，只有半个周期有电流，故有102R×T