2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 3.3变压器 课时作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
3.3变压器
课时作业（解析版）
1．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=220匝，交流电源的电压u=220sin100πt（V），电阻R=44Ω，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法错误的是（　　）
A．交流电源的频率为50Hz
B．电流表A1的示数为5A
C．电流表A2的示数为1A
D．电压表的示数为44V
2．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻R1=6Ω，AB端电压u1=12sin100πt（V）。下列说法正确的是（　　）
A．电流频率为100Hz
B．电压表的读数为24V
C．电流表的读数为0.5A
D．变压器输入功率为6W
3．在如图甲所示的“火灾报警系统”电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶2，原线圈接有图乙所示的交变电压，电压表V和电流表A均为理想电表，R0为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R为滑动变阻器。当通过报警器的电流超过I0时，报警器报警。下列说法正确的是（　　）
A．报警器报警时，电压表V的示数为36V
B．报警器进入报警状态时，电流表A的示数为2.5I0
C．报警器进入报警状态时，变压器的输入功率减小
D．要使报警器预警温度降低，滑动变阻器的滑片P应向下滑
4．如图所示，理想变压器的原线圈接在（V）的交流电源上，副线圈接有R=55
Ω的电阻，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．原线圈的输入功率为110
W
B．电流表的读数为4
A
C．电压表的读数为110
V
D．副线圈输出交流电的周期为50s
5．如图是家用燃气灶点火装置的原理图，转换器将直流电转化为如图所示的正弦交流电，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原副线圈的匝数分别为和，电压表为交流电表，当变压器副线圈两端的电压的瞬时值达到5000V时，就会在钢针和金属板间引起电火花。下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合时电压表的示数为5V
B．交流电路中电流方向每秒改变50次
C．原副线圈的匝数比一定满足
D．钢针在交变电流一个周期内至少可以点火2次
6．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。要使灯泡变暗，可以采取的方法有（　　）
A．向上滑动P
B．增大交流电源的电压
C．增大交流电源的频率
D．增大电容器C
两极板的距离
7．如图所示，理想变压器的原线圈接有阻值均为R的定值电阻和，副线圈接有阻值为的定值电阻。闭合开关S后发现三个电阻消耗的功率均为P，则理想变压器原、副线圈的匝数比和、间的电压有效值分别为（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
8．如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50Hz，电压表示数为11000V，灯泡L1与L2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n1∶n2=50∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，则（　　）
A．原线圈输入的交流电压的表达式为u=11000sin50πt（V）
B．开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压为220V
C．开关K闭合后电流表的示数为通过灯泡L1中电流的
D．开关K闭合后，原线圈输入功率增大为原来的倍
9．一理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5，原线圈与如图所示的正弦交变电压连接，副线圈仅与一个10Ω的电阻R连接。则流过电阻R的电流是（　　）
A．10
A
B．
C．5
A
D．
10．一输入电压为220V、输出电压为18V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，用表面绝缘的导线在铁芯上新绕了10匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的两端电压为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．1100，
360
B．1100，180
C．2200，180
D．2200，
360
11．如图所示，理想变压器的三只线圈匝数之比，ab为输入端，图中灯泡L的规格为“50V，25W”，电阻R的阻值是10Ω，若灯泡L正常发光，据此可知（　　）
A．变压器线圈a，b两端输入的交流电压有效值为10V
B．电流表读数为5A
C．1min内电阻R产生的热量为
D．变压器输入电流有效值为0.35A
12．如图，理想变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为时，副线圈的输出电压为，、、为三只完全相同的电灯，不计导线电阻，开始时，电键K闭合，然后当电键K断开时（　　）
A．电压不变，变大
B．电灯变亮，变暗
C．电灯变暗，变亮
D．原线圈中的电流变大
13．如图所示，一理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，交流电源的电压，电阻，电压表、电流表为理想电表，则下列说法正确的是（　　）
A．交流电的频率为
B．电流表的示数为
C．电流表的示数为
D．电压表的示数为
14．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶
1，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为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是（　　）
A．副线圈输出电压的有效值为
B．当P向右移动时，的功率增大
C．P向右移动时，通过原线圈的电流增加
D．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
15．如图为日常生活中常见的电子打火灶点火装置实物图和原理图。将1.5V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u=6sin100πt（V），再将其加在匝数比n2∶n1
=
2000∶1的理想变压器的原线圈上，副线圈两端就可获得高压引发电火花点燃燃气，下列说法正确是（　　）
A．原线圈两端所接交流电压表的读数为6V
B．放电针之间电压最高可达12000V
C．放电针之间交流电压频率50Hz
D．放电针每隔0.02s点火一次
16．将如图甲所示的理想变压器的原线圈输入端a、b接入如图乙所示的电压。已知图乙前半周期为正弦图线，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电动机的内阻r=0.1Ω，电动机以P=
160
W的输出功率正常工作，工作效率为94.1%=。图甲中电表均为理想电表，则下列说法正确的是（　　）
A．电压表V的示数为22
V
B．电压表V的示数为44
V
C．电流表A的示数为1
A
D．电流表A的示数为2
A
17．一个理想的自耦变压器左端接交变电流，电压随时间变化的关系为V，右端接入如图所示电路，两个灯泡的额定电压均为50V，两个电表均为理想交流电表，R为定值电阻，不计导线的电阻。当开关K断开时灯泡L1正常工作。则下列说法正确的是（　　）
A．此时变压器原、副线圈电流之比为5:22
B．当自耦变压器的可动端顺时针转动时，定值电阻消耗的功率减小
C．闭合开关K后，电压表示数变小，电流表示数变大
D．闭合开关K后，将自耦变压器的可动端沿顺时针方向转动可使灯泡正常工作
18．如图所示，理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，其匝数之比为n1∶n2∶n3＝4∶2∶1.在线圈B和C两端各接一个相同的电阻R.当原线圈A与交流电源相接时，已知交流电流表A2的示数为I0，求交流电流表A1的示数I1和变压器的输出功率P出
．
19．如图所示是交流发电机模型示意图，n＝100匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.48m2．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝50πrad/s匀速转动，并与理想变压器相连，变压器副线圈接入一只额定电压为12V的灯泡，灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计．
求：(1)将图示时刻记为t＝0，写出电动势瞬时表达式；
(2)变压器的原、副线圈匝数比．
20．如图所示，理想变压器的交流输入电压U1=220
V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6
V　9
W”“12
V　12
W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：
(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；
(2)原线圈中电流I1.
21．如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3
300
V，副线圈的输出电压U2＝220
V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0＝2
V，则
(1)原、副线圈的匝数各是多少？
(2)当S断开时，A2的示数I2＝5
A，那么A1的示数是多少？
(3)当S闭合时，A2的示数将如何变化？A1的示数如何变化？
参考答案
1．B
【详解】
A．交流电源的频率为
故A正确；
BCD．原线圈两端电压为
副线圈两端的电压（即电压表的示数）为
电流表A2的示数为
电流表A1的示数为
故CD正确，B错误。
本题选错误的，故选B。
2．D
【详解】
A．
AB端电压，其角速度，所以其频率
故A错误；
B．电源电压有效值为12
V，由电压之比等于匝数之比可得，副线圈两端电压有效值为6
V，电压表测量的是有效值，示数也为6V，故B错误；
C．电压表的示数为6V，灯泡电阻，电流表的读数，根据欧姆定律
故C错误；
D．变压器输出功率
根据输入功率等于输出功率，所以变压器输入功率为6
W，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．原线圈电压的有效值U1满足
得
U1=110V
由公式
得
U2=44V
所以A错误；
B．电流表的示数无法求出，所以B错误；
C．出现火警时电阻减小，总电流变大，变压器输入功率变大，所以C错误；
D．滑动变阻器滑片下滑，变阻器接入电路电阻增大，报警器两端电压变大，所以电流增大，预警温度降低，所以D正确；
故选D。
4．C
【详解】
C．原线圈电压有效值为
由
可得副线圈电压有效值为
故电压表的读数为110V，C正确；
AB．理想变压器原副线圈功率相等，可得
解得
，
即电流表的读数为1A，原线圈的输入功率为220W，AB错误；
D．由题中交流电的瞬时值表达式可知，原线圈输入交流电的周期为
变压器不改变交流电的周期，故副线圈输出交流电的周期为0.02s，D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．根据图乙，得到原线圈输入电压的最大值为5V，根据正弦式交变电压最大值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值为
则电压表的示数为，A错误；
B．由图乙可知，交变电流的周期T=0.02s，一个周期内电流方向改变2次，每秒改变100次，B错误；
C．变压器副线圈两端的电压的瞬时值等于5000V时，就会在钢针和金属板间引起电火花，即副线圈输出电压最大值为
根据变压比可知
即有，实现点火原副线圈的匝数满足
C错误；
D．当副线圈的最大电压为5000V时，副线圈在一个周期内有两次可以达到最大电压，则有钢针在交变电流一个周期内可以点火2次，当副线圈的最大电压大于5000V时，副线圈在一个周期内不出两次达到最大电压，则有钢针在交变电流一个周期内至少可以点火2次，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．向上滑动P，副线圈匝数增加，电压变大，灯泡变亮，A错误；
B．增大交流电源的电压，副线圈两端电压也增大，灯泡变亮，B错误；
C．增大交流电源的频率通过电容器的电流更大，灯泡变亮，C错误；
D．增大电容器C
两极板的距离，则电容器C的电容减小，增加了容抗，通过灯泡的电流减小，灯泡变暗，D正确；
故选D。
7．B
【详解】
设副线圈的电流为I2，电阻消耗的功率可表示为
则电阻和上消耗的功率均为
对比可知，电阻或中的电流为
故流过原线圈的电流为
可得
据功率关系可得
其中
联立解得
B正确。
故选B。
8．B
【详解】
A．原线圈的电压最大值
Um=11
000V
角速度
ω=2πf=100π
rad/s
所以原线圈输入的交流电压的表达式为
u=11
000sin
100πt（V）
故A错误；
B．开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压即为副线圈电压
则开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压U2=220
V，故B正确；
C．开关K闭合后，L1与L2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L1中电流相等，故C错误；
D．开关K闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
原线圈中电压的有效值是
由变压器原理知副线圈中电压为
由欧姆定律得流过电阻R的电流是
故D正确，ABC错误。
故选D。
10．C
【详解】
由电压与匝数的关系有
得
解得
n1
=
2200
n2=
180
ABD错误，C项正确。
故选C。
11．D
【详解】
A．根据理想变压器的电压规律
灯泡正常发光，已知，则
A错误；
B．根据理想变压器的电压规律
则
根据欧姆定律
B错误；
C．根据焦耳定律
C错误；
D．对于理想变压器，输入功率等于输出功率
解得变压器输入电流为
D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．根据理想变压器原副线圈电压关系
则原副线圈的电压与副线圈的负载无关，所以电压不变，也不变，则A错误；
BC．当电键K断开时，副线圈的总电阻增大，则副线圈的总电流
减小，所以电灯变暗，根据
则两端电压增大，所以变亮，则B错误；C正确；
D．根据理想变压器输出功率等于输入功率有
当电键K断开时，副线圈的总电阻增大，则副线圈的总电流
减小，所以原线圈中的电流变小，则D错误；
故选C。
13．ABD
【详解】
A．根据交变电源的电压的瞬时表达式可知
则交流电的频率为
所以A正确；
D．根据理想变压器的规律有
解得
电压表的示数为有效值，则有
所以D正确；
C．电流表的示数为
所以C错误；
B．根据理想变压器的规律有
解得电流表的示数为
所以B正确；
故选ABD。
14．BC
【详解】
A．根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为310V，所以副线圈的电压的最大值为31V，所以副线圈电压的有效值为V，故A错误；
BCD．P向右移动时，R变小，副线圈的电流变大，根据
则原、副线圈的电流比不变，则原线圈的电流也变大，的功率增大，选项BC正确，D错误。
故选BC。
15．BC
【详解】
A．电压表读数为正弦交变电压u的有效值，即
故A错误；
B．根据理想变压器原、副线圈电压规律可知放电针之间电压最大值为
故B正确；
C．放电针之间交流电压的频率为
故C正确；
D．放电针之间交流电压的周期为
因为放电针之间电压每当到达最大值时点火一次，所以放电针点火时间间隔为
故D错误。
故选BC。
16．AD
【详解】
AB．根据图乙，设原线圈的电压有效值为U1，副线圈两端电压有效值为U2
解得
A正确，B错误；
CD．依题意
解得
C错误，D正确。
故选AD。
17．BC
【详解】
A．R两端电压未知，副线圈电压为电压表示数与R两端电压之和不可求，故A错误；
B．当自耦变压器的可动端顺时针转动时，副线圈匝数变少，电压变小，电流变小，故定值电阻消耗的功率减小，故B正确；
C．闭合开关K，副线圈总电阻变小，原副线圈电压不变，则电流表示数变大，R分得的电压变大，电压表示数则变小，故C正确；
D．闭合开关K，灯泡两端电压变小，调节自耦变压器的可动端顺时针转动时，副线圈匝数变少，电压变小，灯泡两端电压变得更小，不可能使灯泡正常工作，故D错误。
故选BC。
18．(1)0.625I0　(2)
【详解】
设A、B、C三个线圈两端的电压分别为U1、U2、U3，有
解得
U1＝2U2
、
线圈C中的电流为
由于理想变压器的输出功率等于输出功率，
即有
且U1∶U2∶U3＝4∶2∶1，
解得
I1＝0.625I0.
变压器的输出功率为
上式中
解得
19．(1)
(2)
【详解】
(1)线框逆时针转动，根据右手定则，电流俯视为逆时针；
电动势最大值：V
从垂直中性面位置开始计时，故瞬时值为：（V）
(2)变压器的输入电压为：V；
根据变压器变压比公式，有：
解得：
20．(1)n1＝1
320匝　n3＝72匝　(2)0.095
A
【详解】
(1)因为两灯泡正常发光，所以U2=6V，U3=12V，
根据电压与匝数成正比知两副线圈的匝数比，
故=72匝
由
所以=1320匝
(2)根据输入功率等于输出功率知：220I=9+12
得：I=0.095A.
【点睛】解决本题要从副线圈的用电器正常发光开始，特别注意副线圈中有两个线圈，所以电流比不再等于匝数反比，应该用输入功率等于输出功率．
21．(1)1
650匝　110匝　(2)0.33
A　(3)变大　变大
【详解】
(1)根据变压比
有
n1＝·n0＝×1匝＝1
650匝
n2＝·n0＝×1匝＝110匝．
(2)由其是理想变压器得
P入＝P出
I1U1＝I2U2
I1＝·I2＝×5
A＝0.33
A
(3)开关S闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出电压U2不变
I2＝
即I2增加．输出功率
P出＝I2U2
也增加．根据理想变压器P入＝P出，即
I1U1＝I2U2
原线圈中的电流I1也随之增大了．