【同步】高中物理一轮复习课后习题-第十三章第72课时　变压器　实验十五-探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

第72课时变压器实验十五：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系课时精练(分值：60分)1~6题每小题6分，共36分1.(2020·江苏卷·2)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器()A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流答案D解析电流互感器原线圈匝数少，副线圈匝数多，是一种升压变压器，故A错误；变压器的原理是电磁感应，只能够在交流电路中才能正常工作，故它不能测量直流电路的电流，故B错误；变压器不改变交变电流的频率，故C错误；变压器的电流与匝数成反比，因此副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。2.如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是()A.原线圈接0、4接线柱，副线圈接0、8接线柱，则副线圈电压小于原线圈电压B.测量原、副线圈的电压，可用直流电压表测量C.为便于探究，先保持原线圈匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究副线圈电压U2随n2的变化D.原线圈接0、4接线柱，仅改变副线圈的匝数最多可以测量3组不同数据答案C解析根据原、副线圈匝数之比等于输入、输出电压之比可知，原线圈接0、4接线柱，副线圈接0、8接线柱，原线圈匝数比副线圈匝数少，则副线圈电压大于原线圈电压，A错误；变压器只能改变交变电流的电压，只能用交流电压表测量，B错误；为便于探究，先保持原线圈匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究副线圈电压U2随n2的变化，C正确；原线圈接0、4接线柱，改变副线圈的匝数可以选择0、2，0、8，0、14，2、8，2、14，最多可以测量5组不同数据，D错误。3.手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中()A.送电线圈中电流产生的磁场是恒定的B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失答案C解析由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，受电线圈产生的感应电流及由感应电流产生的磁场也是周期性变化的，A、B错误；根据变压器原理，原、副线圈通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；手机与基座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。4.(2024·北京卷·5)如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是()A.原线圈两端电压的有效值为242VB.副线圈中电流的有效值为0.5AC.原、副线圈匝数之比为1∶4D.原线圈的输入功率为12W答案B解析由题图乙知，理想变压器原线圈电压最大值为Um=242V，则有效值为U1=Um2=24V，故A错误；灯泡正常发光，由P=UI得，副线圈中电流有效值为I=PLU2=3W6V=0.5A，故B正确；由理想变压器原、副线圈电压与匝数关系可知n1n2=U1U2=4，故C5.(多选)(2024·海南卷·9)电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流为16A，设原副线圈匝数分别为n1、n2，输入正弦交流电的频率为50Hz，则下列说法正确的是()A.交流电的周期为0.02sB.原副线圈匝数比n1∶n2=11∶500C.输出的最大电压为220VD.若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW答案AD解析交流电的周期为T=1f=0.02s，故A正确；根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得，原副线圈匝数比为n1n2=U1U2=10×1000220=50011，故B错误；输出的最大电压为U2m=2U2=2202V，故C错误；若10台充电桩同时使用，输出功率为P2总=10U2I2=10×220×16W=35200W=35.2kW，变压器不改变功率，故输入功率为P16.(2023·广东卷·6)用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，输出功率为8.8kW，原线圈的输入电压u=2202sin(100πt)V。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是()A.20A，50Hz B.202A，50HzC.20A，100Hz D.202A，100Hz答案A解析由题可知原线圈输入电压的有效值为U1=22022V=220V，原线圈电流为I1=PU1=40A，副线圈输出电流的有效值为I2=n1n2I1=20A，变压器无法改变电流的频率，故f=ω2π=7~10题每小题6分，共24分7.(2024·浙江6月选考·7)理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示。当S接a时，三个灯泡均发光，若()A.电容C增大，L1灯泡变亮B.频率f增大，L2灯泡变亮C.RG上光照增强，L3灯泡变暗D.S接到b时，三个灯泡均变暗答案A解析电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L1灯泡变亮，故A正确；频率f增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，故B错误；光照增强，光敏电阻阻值减小，由于各支路两端电压不变，则通过L3灯泡的电流增大，变亮，故C错误；S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个灯泡均变亮，故D错误。8.自耦变压器在高铁技术中被广泛应用。如图所示，一理想自耦变压器接在u=Umsin100πt的正弦交流电压上，P为滑动触头，初始位置位于线圈CD的中点G，A1和A2均为理想交流电表，R为定值电阻，下列说法正确的是()A.将P向下滑动，A1的示数将变小B.将P向上滑动，A2的示数将变大C.将P下滑到GD的中点，电阻R的功率将变为原来的4倍D.将P上滑到CG的中点，电阻R的功率将变为原来的2答案C解析将P下滑时，电阻R两端电压变大，A2与A1示数将变大，同理，将P向上滑动，电阻R两端电压变小，A2的示数将变小，A、B错误；若将P向下滑动到GD的中点，原、副线圈的电压比将由1∶2变为1∶4，电阻R两端的电压将变为原来的2倍，由P=U2R可知，电阻R的功率将变为原来的4倍，C正确；若将P向上滑动到CG的中点，原、副线圈的电压比将从1∶2变为3∶4，电阻R两端的电压将变为原来的23，电阻R的功率将变为原来的49.一交流电源的输出电压如图甲所示，通过理想变压器对电路供电，电路如图乙所示。已知原、副线圈匝数比为4∶1，照明灯的额定功率为55W，排气扇电机线圈的电阻为1Ω，电流表的示数为3A，用电器均正常工作，电表均为理想交流电表，则()A.交流电源电压瞬时值的表达式为u=2202sinπt(V)B.电压表的示数为552VC.通过保险丝的电流为12AD.排气扇电机的发热功率为4W答案D解析因ω=2πT=100πrad/s，则交流电源电压瞬时值的表达式为u=2202sin100πt(V)，选项A错误；原线圈电压有效值为U1=220V，则副线圈电压有效值即电压表的示数为U2=n2n1U1=55V，选项B错误；通过保险丝的电流为I1=n2n1I2=14×3A=0.75A，选项C错误；通过照明灯的电流IL=PLU2=5555A=1A，通过排气扇电机的电流为IM=2A10.(2020·山东卷·5)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15Ω，额定电压为24V。定值电阻R1=10Ω、R2=5Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为