2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 3.3变压器 同步作业（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
同步作业（解析版）
1．把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin50πt（V）
B．在t=1×10﹣2s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零
C．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大
D．Rt处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变
2．如图所示，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在频率为50HZ的正弦交变电源上，闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A，以下判断正确的是（　　）
A．变压器副线圈的输出电压频率可能变小
B．若用电器阻值增大，则电压表示数变大
C．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3
D．通过副线圈的电流的最大值为2.2A
3．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈串联一理想电流表，并接入内阻不计、的交流电。定值电阻，C为电容器，电流表示数为0.28A，则电容器两端的电压为（　　）
A．0
B．2V
C．8V
D．10V
4．在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1。在不接负载的情况下（　　）
A．当线圈1输入电压为220
V时，线圈2输出电压为110
V
B．当线圈1输入电压为220
V时，线圈2输出电压为55
V
C．当线圈2输入电压为110
V时，线圈1输出电压为220
V
D．当线圈2输入电压为110
V时，线圈1输出电压为440
V
5．有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36
V，这个电压是把380
V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副线圈是（　　）
A．1081匝
B．1800匝
C．108匝
D．8010匝
6．如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴转动，转轴垂直于磁感线，在线圈外接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为和，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列说法正确的是（　　）
A．从图示位置开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
B．电压表的示数等于，电压表的示数等于
C．当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，电压表的示数变大
D．当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，变压器的输入功率增大
7．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为k，原线圈与定值电阻R0串联后接入输出电压大小恒定的交流电源，副线圈电路中接有理想电流表和滑动变阻器R（最大阻值等于R0），开始时滑片P位于滑动变阻器电阻丝的中央位置，如图所示。将滑片P向下滑至电阻丝长度四分之一处的a点时，电流表的示数记为I1，将滑片P向上滑至电阻丝长度四分之三处的b点时，电流表的示数记为I2.已知I2=2I1，则（　　）
A．k=2
B．k=4
C．k=6
D．k=8
8．如图所示，理想变压器原线圈a的匝数匝，副线圈b的匝数匝，原线圈通过定值电阻接在的交流电源上，副线圈中“、”的灯泡L恰好正常发光，定值电阻，电压表V为理想电表。则下列推断正确的是（　　）
A．理想电压表V的示数为
B．定值电阻
C．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为
D．该交流电源的输出功率为
9．图为含有理想变压器的电路，图中电流表均为理想电表，三个灯泡电阻相同且不变。变压器原线圈两端接入有效电压为18V的正弦交流电，开关S闭合时，均能发光。当开关S断开后，电流表A1示数改变了0.3A，A2示数改变了0.6A，则下列说法正确的是（　　）
A．变压器原副线圈的匝数比为1：2
B．开关S断开后，副线圈两端的输出电压变大
C．开关S断开后，灯泡L1的功率减小
D．开关S断开后，灯泡L2减小的功率大于5.4W
10．如图所示，原线圈输入稳定交流电压，S开关处于断开状态。某时刻灯泡L1稍微暗了一些，则原因可能是（　　）
A．输入电压增大
B．S开关闭合
C．电阻R发生短路
D．电流表发生断路
11．如图所示，在磁感应强度的匀强磁场中，矩形线框绕垂直于磁场的轴以恒定角速度转动，线框电阻不计，匝数为10匝，面积为0.4m2线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（4W、100Ω）和滑动变阻器P，电流表视为理想交流电表。则下列说法正确的是（　　）
A．若灯泡正常发光，则原副线圈的匝数比为4：1
B．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大
C．若将自耦变压器触头向下滑动，则灯泡会变暗
D．从图示位置开始计时，线框中感应电动势瞬时值表达式为
12．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙（正弦式）所示。灯泡额定电压为15V，额定功率为15W，其阻值RL与电流正相关，变化范围，定值电阻，滑动变阻器R的最大阻值为。为保证灯泡不致烧坏，滑动变阻器从最大阻值逐渐调小，在此调节过程中，下列说法正确的是（　　）
A．无论如何，灯泡都无法调至额定功率
B．灯泡能调到额定功率，此时R的功率为5W
C．当时，电阻R1的功率最大
D．当时，灯泡与滑动变阻器的功率之和最大
13．有一匝数为100匝的矩形导线框ABCD，其电阻为20Ω，处于如图甲所示的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，穿过线框的磁通量随时间变化的关系如图乙所示，线框输出端与一个原、副线圈匝数比为6：1的理想变压器的原线圈相连，副线圈接入一负载电阻R，交流电压表及电流表为理想电表，电流表的示数为0.2A，下列说法正确的是（
）
A．导线框ABCD输出的电功率等于负载R上消耗的热功率
B．负载电阻R的阻值为55Ω
C．电压表的示数约为67V
D．如果给负载电阻R再并联一只相同的电阻，电压表示数不变
14．如图所示，理想变压器的原线圈接在如右图所示的交流电源上，副线圈上接有“10
V，1
W”的灯泡能正常发光。已知电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为220
V
B．右图交流电压表达式为
C．变压器原、副线圈匝数比为22∶1
D．若将电流表换成灯泡，则变压器输出功率增大
15．如下图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中均为固定电阻，开关是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为和；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为、和。现断开数值不变，下列推断中正确的是（　　）
A．变小、变小
B．不变、变大
C．变小、变小
D．变大、变大
16．图为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。
热风时输入功率
460W
冷风时输入功率
60W
小风扇额定电压
60V
正常工作时小风扇输出功率
52W
(1)吹冷风时触片P位于怎样的位置？请在图中标注。
(2)由表格中数据计算出小风扇的内阻是多少？
(3)变压器原、副线圈的匝数比是多少？
17．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，求：
(1)副线圈回路中电阻两端的电压；
(2)原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比。
18．下列引号中的文字，是某同学说的一个结论，请你帮他分析这个结论错在哪里。“变压器的原、副线圈之间并未直接用导线相连，而是靠线圈中磁通量的变化传输功率，因此，能量在传输过程中不会有损失，变压器也不会发热。”
20．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
参考答案
1．C
【详解】
A．根据图甲可知
则
变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
A错误；
B．在图甲的t=0.01s时刻，e=0，则磁通量最大，此时矩形线圈平面与磁场方向垂直，B错误；
C．输入电压和匝数比没变，则输出电压不变，R1温度升高时，阻值减小，电流增大，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，C正确；
D．输入电压和匝数比没变，则输出电压不变，Rt处温度升高时，电阻减小，电流增大，电阻R两端的电压增大，电压表V2测量Rt的电压，则电压表V2示数减小，V1示数不变，则电压表V1示数与V2示数的比值变大，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．变压器只改变电流和电压，不改变频率，故A错误；
B．变压器原副线圈的电压跟用电器的个数及负载的电阻无关，故用电器阻值增大，电压表示数不变，故B错误；
C．由
故C正确；
D．电流表示数是有效值，则最大值为
故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
根据题意可知，原线圈两端的电压为100V，根据变压比，即
可知，副线圈两端的电压为10V，
根据变流比，即
可知，副线圈中的电流为2.8A，
由欧姆定律，即
可知，、中的电流均为1A，则流过的电流为0.8A，则两端的电压为8V，因此电容器两端的电压为2V，ACD错误，B正确。
故选B。
4．B
【详解】
在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比等于原、副线圈中产生的感应电动势之比；给一个线圈通交变电流后，其内部磁通量只有一半通过另一个线圈，因此另一线圈的磁通量的变化率只有通电线圈的一半；当给线圈1输入电压为U1=220
V时，因
则线圈2输出电压为
当给线圈2输入电压为U2′=110
V时，因
则线圈1输出电压为
所以B正确，A、C、D错误。
故选B。
5．C
【详解】
由
得
故C正确，ABD错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．由图可知，图示位置为垂直于中性面，从垂直于中线开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的表达式为
故A正确；
B．线圈中产生的最大电动势
交流发电机的内阻不计，所以电压表的示数等于，故B错误；
C．根据理想变压器的变压比公式
可知，当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，对副线圈两端的电压没有影响，电压表的示数不变，故C错误；
D．根据电功率的表达式
可知变压器的输出功率减小，故输入功率也减小，故D错误。
故选A。
7．A
【详解】
设当滑动变阻器阻值为R时，电流表读数为I，则次级电压为IR，初级电压为kIR；初级电流为，则
为定值；根据题意则
其中I2=2I1，R=R0
解得
k=2
故选A。
8．B
【详解】
AC．副线圈电流的有效值为
电阻两端的电压为
副线圈两端电压的有效值为
即理想电压表V的示数为，副线圈电压的最大值为
根据法拉第电磁感应定律可知，穿过铁芯的磁通量的最大变化率
故选项AC均错误；
BD．由可知，原线圈两端的电压
又由可知，通过原线圈的电流
交流电源的电压有效值为
输出功率为
定值电阻
故选项B正确，选项D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．根据变压器电流规律
得
故A错误；
B．输入电压不变，根据变压器电压规律得输出电压不变，故B错误；
C．开关S断开后，副线圈电阻变大，输出电压不变，则通过灯泡L2的电流减少，故其功率减少，灯泡L1的电压增大，故其功率增大，故C错误；
D．根据
可知，副线圈电阻变大，输出电压不变，则变压器输出功率减少，即输入功率也减少。在原线圈，输入功率减少
因为变压器的输入功率等于输出功率，所以两灯泡的总功率减少，则灯泡L2的减少的功率大于5.4W，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．如果输入电压U1变大，则U2变大，根据
可知L1两端电压变大，灯泡L1变亮，故A错误；
B．若S闭合，则并联电阻变小，副线圈总电阻变小，副线圈电流I2变大，则根据
可知L1两端电压变小，灯泡L1变暗，故B正确；
C．若电阻R发生短路则UL1=U2，L1两端电压变大，灯泡L1变亮，故C错误；
D．电流表发生断路，则原线圈电流为零，副线圈电流为零；等L1应熄灭，故D错误。
故选B。
11．CD
【详解】
D．输入电压的最大值为
图中位置穿过线圈的磁通量为0，感应电动势最大，所以线圈中感应电动势的瞬时值为
故D正确；
A．变压器变压器输入电压的有效值为
开关闭合时灯泡正常发光，所以
根据理想变压器的变压比得此时原副线圈的匝数比为
故A错误；
B．若将滑动变阻器滑片向上移动，则阻值变大，次级电阻变大，由于次级电压不变，则次级电流减小，则变压器初级电流减小，电流表示数减小，故B错误；
C．若将自耦变压器触头向下滑动，副线圈匝数变小，根据理想变压器的变压比可知输出电压减小，所以灯泡变暗，故C正确。
故选CD。
12．BD
【详解】
A．输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙，可知输入电压
根据理想变压器电压与匝数关系式
且
可得
当灯泡的电压达到15V时，灯泡即可达到额定功率，故A错误；
B．灯泡达到额定功率，此时电流为
与分15V，两端的电压为
则两端的电压为
的阻值为
功率为
故B正确；
CD．把视为电源内阻，当
时，与的功率之和最大，故D正确，C错误。
故选BD。
13．AB
【详解】
A．由于此变压器为理想变压器，导线框ABCD输出的电功率等于负载R上消耗的热功率，A正确；
B．根据理想变压器的电流关系
得，副线圈的电流为
I2
=
1.2A
所以负载电阻的阻值
R
=
=
55Ω
B正确；
C．导线框在磁场中匀速转动时电动势的最大值
V
所以电动势的有效值
E
=
400V
原线圈两端的电压
U1
=
E
-
Ir
=
396V
根据理想变压器的电压关系
可得，副线圈两端的电压
U2
=
66V
C错误；
D．设导线框ABCD输出端的等效电阻为R′，根据变压器的功率关系
和电压关系得等效电阻
如果给负载电阻再并联一个相同电阻后负载总电阻变小，等效电阻R也减小，根据闭合电路的欧姆定律
，U1
=
E
-
I1r
可知，变压器输入电压减小，副线圈输出电压也减小，电压表示数减小，D错误。
故选AB。
14．AC
【详解】
A．电压表的读数为交流电的有效值，根据图2知交流电的有效值为
V=220
V
则电压表示数为220
V，
A正确；
B．由图2可得交流电的表达式为，B错误；
C．由于灯泡正常发光，可得变压器副线圈两端的电压为10
V，根据
可得变压器原、副线圈匝数比为22:1，
C正确；
D．若将电流表换成灯泡，变压器的副线圈两端的电压不变，根据功率公式
知，副线圈的消耗功率减小，可得变压器输入功率减小，D错误。
故选AC。
15．BC
【详解】
理想变压器的电压与匝数成正比，由于理想变压器原线圈的电压不变，则副线圈电压不变，所以V2的示数也不变，当S断开后，并联电路的电阻变大，副线圈的电阻也就变大，由于副线圈电压不变，所以由
可得副线圈的总电流变小，即变小，由于变压器两端电流与匝数成反比，当副线圈的电流减小时，原线圈的电流也减小，所以变小，由于副线圈总电流减小，的电压减小，并联电路的电压就会增大，所以的电流会变大，所以BC正确，AD错误。
故选BC。
16．
(1)
触片P与触点b、c接触；(2)8Ω；(3)11:3
【详解】
(1)当电吹风机送出来的是冷风时，电路中只有电动机自己工作，触片P与触点b、c接触；
(2)小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率，则小风扇的电流
则
解得小风扇的内阻是
r=8Ω
(3)根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系
17．(1)；(2)
【详解】
(1)设原线圈的电流为，则根据理想变压器电流关系，得副线圈中的电流为，变压器输入电功率与输出电功率相等，则有
求得原线圈中电流
原线圈中电阻两端的电压为，输入电压
再根据理想变压器电压关系得副线圈电压
(2)根据焦耳定律得原、副线圈电路的功率分别为
原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比
18．见解析
【详解】
变压器是利用电磁感应的互感现象来工作的。电能利用原线圈转化为磁场能，再利用铁芯和副线圈转化为电能，在转化过程中，有铁损和铜损，所以有能量损失。所以这位同学的分析是错误的。
20．见解析
【详解】
将该街头变压器视为理想变压器，通常原线圈输人的电压U1恒定，V1示数不变，由于匝数比不变，所以副线圈输出电压U2不变，V2示数不变；当用户的用电器增加时，相当于R减小，所以A2示数增大，因为U2、R0不变，I2增大，所以R2上的电压增大，导致V3示数减小；理想交压器输入功率等于输出功率，有
由于U1，U2的值不变，12增大，所以I1增大，A1示数增大