3.3 变压器 同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word 含答案）
文档属性
| 名称 | 3.3 变压器 同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word 含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 224.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-28 08:12:57 | ||
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文档简介
3.3 变压器
1．(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )
A．I1由I2决定 B．U2与负载有关
C．P1由P2决定 D．以上说法都不正确
2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n ∶n ＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A 的示数为24 mA，则电流表A2的示数为( )
A．3 mA B．0
C．48 mA D．与负载R的值有关
3．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法中正确的是( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
4．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为( )
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D．原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势
5．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在cd间接定值电阻R.在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )
A．U2>U1 ，U2降低 B．U2>U1，U2升高
C．变压器输入功率增大 D．变压器输入功率减小
6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2.若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光．将开关S由闭合变为断开，则( )
A．U2增大
B．I1减小
C．I2增大
D．变压器的输入功率增大
7．现用电压为380 V的正弦式交变电流给额定电压为220 V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的是( )
A B C D
8．在如图所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V；若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( )
A．220 V,220 V B．220 V,110 V
C．110 V,110 V D．220 V,0
9．(多选)如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头P可改变其匝数．下列说法正确的是( )
A．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变大
B．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变小
C．仅将滑动触头P向下滑动，
灯泡L两端的电压将变大
D．仅将滑动触头P向下滑动，
灯泡L两端的电压将变小
10．(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片．保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．P向下滑动时，灯L变亮
B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C．P向上滑动时，变压器的输入电流减小
D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大
11．某物理兴趣小组对变压器进行研究，实验电路图如图所示，接在学生电源交流挡位上的理想变压器给两个完全相同的小灯泡L1、L2供电，导线可视为超导体，电压表和电流表均为理想电表，开关处于断开状态．现闭合开关，其他条件不变情况下，则( )
A．小灯泡L1变暗 B．小灯泡L1变亮
C．电压表示数变大 D．电流表示数变大
12．如图甲所示，理想变压器原线圈接一理想电流表副线圈接入一定值电阻R1和滑动变阻器R2，现在m、n间加如图乙所示的交流电压．已知原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，定值电阻的阻值为R1＝10 Ω.当电流表的示数为0.1 A时，滑动变阻器接入电路的电阻值为( )
A．2 Ω B．10 Ω
C．12 Ω D．22 Ω
13．(多选)在图甲所示的理想变压器a、b端加图乙所示的交变电压．已知变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，R1为热敏电阻(温度升高时，其电阻减小)，R为定值电阻，电压表均为理想电表．下列判断正确的是( )
A．电压表V1的示数为22 V
B．电压表V2的示数为5.5 V
C．R1处温度升高时，V1示数与V2示数的比值变小
D．R1处温度升高时，V1示数与V2示数的比值变大
14．(多选)在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图乙所示．下列说法正确的是( )
A．所用交流电的频率为50 Hz
B．电压表的示数为100 V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器传输的电功率为15.0 W
15．(多选)如图所示为某变压器对称铁芯的示意图，已知原线圈匝数n1＝40匝，副线圈匝数n2＝20匝，电阻R1＝40 Ω，电阻R2＝25 Ω.则下列说法正确的是( )
A．当原线圈接入正弦交流电时，R1、R2消耗的电功率之比为2∶5
B．当原线圈接入正弦交流电时，R1、R2消耗的电功率之比为1∶10
C．原线圈接入交流电压u＝220sin ωt V时， R1上的电压为20 V
D．原线圈接入交流电压u＝220sin ωt V时， R2上的电压为50 V
16．黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？
17．图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图像如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式．
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1.
(3)求ce和de间线圈的匝数比.
18．如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，交流电源电压u1＝311·sin(100πt) V，F为熔断电流为I0＝1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻．
(1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？
(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？
参考答案
1 AC
2 B
3 D
4 D
5 D
6 B
7 D
8 B
9 BD
10 BD
11 D
12 C
13 AD
14 AD
15 BCD
16解：电网两极间电场可看作匀强电场且Um＝Emd，
由题意知空气被击穿时Um＝3 110 V，
已知理想变压器电压关系为＝，
峰值与有效值关系为U1m＝U1，
由以上各式得≈，
所以变压器次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.
17解：(1)由题图乙知ω＝200π rad/s，
电压瞬时值uab＝400sin(200πt)V.
(2)电压有效值U1＝200 V，理想变压器P1＝P2，原线圈中的电流I1＝，解得I1≈0.28 A.
(3)设ab间匝数为n1，则＝，同理＝，由题意知＝，联立以上各式得＝，代入数据得＝.
18解：原线圈电压的有效值为U1＝ V≈220 V，由＝，
得副线圈两端的电压U2＝U1＝×220 V＝110 V.
(1)当R＝100 Ω时，副线圈中电流I2＝＝ A＝1.10 A，
由U1I1＝U2I2得原线圈中的电流为I1＝I2＝×1.10 A＝0.55 A，
由于I1＜I0(熔断电流)，故保险丝不会熔断．
(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好达到熔断电流I0，即I1＝1.0 A，
则副线圈中的电流为I2＝I1＝2×1.0 A＝2.0 A，
电阻R的阻值为R0＝＝ Ω＝55 Ω，
此时变压器的输出功率为P2＝I2U2＝2.0×110 W＝220 W，
可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 Ω，变压器输出的电功率不能超过220 W.
1．(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )
A．I1由I2决定 B．U2与负载有关
C．P1由P2决定 D．以上说法都不正确
2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n ∶n ＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A 的示数为24 mA，则电流表A2的示数为( )
A．3 mA B．0
C．48 mA D．与负载R的值有关
3．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法中正确的是( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
4．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为( )
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D．原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势
5．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在cd间接定值电阻R.在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )
A．U2>U1 ，U2降低 B．U2>U1，U2升高
C．变压器输入功率增大 D．变压器输入功率减小
6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2.若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光．将开关S由闭合变为断开，则( )
A．U2增大
B．I1减小
C．I2增大
D．变压器的输入功率增大
7．现用电压为380 V的正弦式交变电流给额定电压为220 V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的是( )
A B C D
8．在如图所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V；若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( )
A．220 V,220 V B．220 V,110 V
C．110 V,110 V D．220 V,0
9．(多选)如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头P可改变其匝数．下列说法正确的是( )
A．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变大
B．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变小
C．仅将滑动触头P向下滑动，
灯泡L两端的电压将变大
D．仅将滑动触头P向下滑动，
灯泡L两端的电压将变小
10．(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片．保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．P向下滑动时，灯L变亮
B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C．P向上滑动时，变压器的输入电流减小
D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大
11．某物理兴趣小组对变压器进行研究，实验电路图如图所示，接在学生电源交流挡位上的理想变压器给两个完全相同的小灯泡L1、L2供电，导线可视为超导体，电压表和电流表均为理想电表，开关处于断开状态．现闭合开关，其他条件不变情况下，则( )
A．小灯泡L1变暗 B．小灯泡L1变亮
C．电压表示数变大 D．电流表示数变大
12．如图甲所示，理想变压器原线圈接一理想电流表副线圈接入一定值电阻R1和滑动变阻器R2，现在m、n间加如图乙所示的交流电压．已知原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，定值电阻的阻值为R1＝10 Ω.当电流表的示数为0.1 A时，滑动变阻器接入电路的电阻值为( )
A．2 Ω B．10 Ω
C．12 Ω D．22 Ω
13．(多选)在图甲所示的理想变压器a、b端加图乙所示的交变电压．已知变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，R1为热敏电阻(温度升高时，其电阻减小)，R为定值电阻，电压表均为理想电表．下列判断正确的是( )
A．电压表V1的示数为22 V
B．电压表V2的示数为5.5 V
C．R1处温度升高时，V1示数与V2示数的比值变小
D．R1处温度升高时，V1示数与V2示数的比值变大
14．(多选)在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图乙所示．下列说法正确的是( )
A．所用交流电的频率为50 Hz
B．电压表的示数为100 V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器传输的电功率为15.0 W
15．(多选)如图所示为某变压器对称铁芯的示意图，已知原线圈匝数n1＝40匝，副线圈匝数n2＝20匝，电阻R1＝40 Ω，电阻R2＝25 Ω.则下列说法正确的是( )
A．当原线圈接入正弦交流电时，R1、R2消耗的电功率之比为2∶5
B．当原线圈接入正弦交流电时，R1、R2消耗的电功率之比为1∶10
C．原线圈接入交流电压u＝220sin ωt V时， R1上的电压为20 V
D．原线圈接入交流电压u＝220sin ωt V时， R2上的电压为50 V
16．黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？
17．图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图像如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式．
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1.
(3)求ce和de间线圈的匝数比.
18．如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，交流电源电压u1＝311·sin(100πt) V，F为熔断电流为I0＝1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻．
(1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？
(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？
参考答案
1 AC
2 B
3 D
4 D
5 D
6 B
7 D
8 B
9 BD
10 BD
11 D
12 C
13 AD
14 AD
15 BCD
16解：电网两极间电场可看作匀强电场且Um＝Emd，
由题意知空气被击穿时Um＝3 110 V，
已知理想变压器电压关系为＝，
峰值与有效值关系为U1m＝U1，
由以上各式得≈，
所以变压器次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.
17解：(1)由题图乙知ω＝200π rad/s，
电压瞬时值uab＝400sin(200πt)V.
(2)电压有效值U1＝200 V，理想变压器P1＝P2，原线圈中的电流I1＝，解得I1≈0.28 A.
(3)设ab间匝数为n1，则＝，同理＝，由题意知＝，联立以上各式得＝，代入数据得＝.
18解：原线圈电压的有效值为U1＝ V≈220 V，由＝，
得副线圈两端的电压U2＝U1＝×220 V＝110 V.
(1)当R＝100 Ω时，副线圈中电流I2＝＝ A＝1.10 A，
由U1I1＝U2I2得原线圈中的电流为I1＝I2＝×1.10 A＝0.55 A，
由于I1＜I0(熔断电流)，故保险丝不会熔断．
(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好达到熔断电流I0，即I1＝1.0 A，
则副线圈中的电流为I2＝I1＝2×1.0 A＝2.0 A，
电阻R的阻值为R0＝＝ Ω＝55 Ω，
此时变压器的输出功率为P2＝I2U2＝2.0×110 W＝220 W，
可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 Ω，变压器输出的电功率不能超过220 W.