3.3科学探究：变压器基础巩固（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.3科学探究：变压器基础巩固（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 817.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-02 21:24:12 | ||
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文档简介
3.3科学探究：变压器基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共14题）
1．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，开关处于断开状态。下列说法中正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变小
C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变小
D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大
2．2020年11月17~20日长春遭遇了一轮冻雨暴雪天气，致使多条供电线路停运，电力部门持续进行抢修除冰作业。针对高压输电线融冰有一种电流发热融冰法，就是增大高压电线内通入的电流使电线发热，利用电线自身的发热量使其外部冰层由内向外融化，达到融冰除冰的目的。为了监测高压线路融冰进展情况，技术人员通过如图所示的装置检测融冰线路。图中、是监测交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），的原、副线圈匝数比为，、是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为，高压线路输送的电功率是、电压是，则（ ）
0
A．是交流电压表
B．的原、副线圈匝数比为
C．通过交流电流表的电流为
D．绕制副线圈的导线应比原线圈的粗
3．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，两端与电流表连接。如果原线圈匝数为5匝，副线圈匝数为400匝，当电流表示数为0.5A时，原线圈中的电流为（ ）
A．2.5A B．20A C．40A D．200A
4．为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电，当高压到达用户端时再变为低压．若某变电站将电压的交流电降为220V供居民小区用电，则变电所变压器（ ）
A．原、副线圈匝数比为50：1
B．副线圈中电流的频率是100Hz
C．原线圈的导线比副线圈的要粗
D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
5．如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为500：1，乙的变流比为200：1，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为（ ）
A．1.1×102W B．1.1×104W C．1.1×106W D．1.1×108W
6．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是断开的，A1、A2、V为理想交流电表，它们的读数分别为I1、I2和U，现闭合S，下列推断中正确的是（ ）
A．U变小，I1变小
B．U不变，I2不变
C．I1变大，I2变小
D．I1变大，I2变大
7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1，输入端接在的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R=10Ω，电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．当R1=0时，电压表的读数为30V
B．当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光
C．当R1=10Ω时，电流表的读数为1A
D．当R1=10Ω时，电压表的读数为6V
8．如图甲所示，理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，为光敏电阻（光照越强电阻越小），为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有图乙所示的交变电压u，则（ ）
A．图乙交变电压的表达式为
B．在时，示数为，示数为
C．电键S闭合后，电流表示数减小
D．电键S闭合后，用强光照射灯泡亮度变暗
9．对于理想变压器，下列说法中正确的是（ ）
A．原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大
B．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而减小
C．原线圈的电压随副线圈的输出电流变化而变化
D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
10．如图所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中能使电流表示数增大的是：
A．只将S1从2拨向1
B．只将S2从4拨向3
C．只将S3从闭合改为断开
D．只将变阻器R3的滑动触头上移
11．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均为10Ω的电阻，原线圈一侧接在电压如图（b）的正弦交流电源上，电压表、电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数约为73V
B．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1：1
C．电流表的示数为电流的平均值
D．0~0.005s内通过副线圈回路中电阻的电量约为
12．如图，理想变压器的原线圈接在电压恒定的交流电源上，副线圈上接有两个阻值相等的定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。断开开关时，两表示数分别为20V和0.2A，闭合开关时，两表示数分别为（ ）
A．20V，0.4A
B．40V，0.4A
C．40V，0.2A
D．10V，0.4A
13．如图甲所示，M是一个小型理想变压器，其右侧部分为一火警报警系统原理图，R2为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，且其初状态时的阻值等于R1的阻值的 ，R1为一定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原、副线圈匝数之比n1：n2=4：1，其输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．初始时R1两端的电压为40V
B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为4：1
C．当R2所在处出现火警时，原线圈的输入功率增大
D．当R2所在处出现火警时，副线圈的输出功率减小
14．如图所示，理想变压器原线圈两端A、B接在电动势E＝8V、内阻r＝2Ω的交流电源上，理想变压器的副线圈两端与滑动变阻器R相连，滑动变阻器阻值可在0～10Ω范围内变化，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2 ，下列说法正确的是
A．副线圈两端输出电压U2=16V
B．副线圈中的电流I2＝2A
C．当电源输出功率最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值R＝8Ω
D．当电源输出功率最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值R＝4Ω
二、填空题（共4题）
15．如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表读数是200V，电流表读数是1.5A，a、b为两只交流电表。则a为________，b为_______，交流电路输送电能的功率是________W。
16．（1）理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压为（__________）
A．36 V B．6 V C．1 V D．0 V
（2）上题中若原线圈接在220sin100πt（v）的电源上则副线圈的电压为_____________，
副线圈磁通量变化率的最大值为____________________________．
（3）一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中一定相等的是（________）
A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量的变化率
17．如图所示，理想变压器的原线圈的输入电压u＝220sin(100πt) V，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1电阻R的阻值为100 Ω，则1 s内电阻R上产生的焦耳热为______ 。
18．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小张同学利用如图甲所示可拆式变压器进行研究。
①正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线0、8接线柱与直流电压8.0V相连（如图乙），副线圈接线0、4接线柱接电表，则所接电表的示数是___________
A．16.0V B．8.0V C．4.0V D．0
②小张同学利用多用电表“”倍率的电阻档测量副线圈的电阻，如图丙所示，读数为___________Ω
三、综合题（共4题）
19．某同学在探究变压器电压与匝数关系时，发现缺少电源，于是就用一个蓄电池代替。他能在实验中观察到什么现象？为什么？
20．一台理想变压器原线圈加220V交流电压，在副线圈的两端电压是12V，现将副线圈多增加24匝后，副线圈的电压升至16V则原线圈的匝数为多少？，副线圈原来的匝数为？
21．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器（滑动变阻器阻值变化范围为）和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为0。求：
（1）此时电阻和消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
（3）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
22．如图所示，一台理想变压器有两个副线圈。已知12V的副线圈输出电流是4.17A，匝数是30匝；127V的副线圈输出电流是。
（1）127V的副线圈匝数是多少？原线圈的匝数是多少？
（2）原线圈的输入功率是多少？原线圈的输入电流是多少？
参考答案
1．C
2．C
3．C
4．A
5．D
6．C
7．B
8．D
9．A
10．A
11．D
12．A
13．C
14．C
15．电压表 电流表 6×107
16．D 2Wb/s ACD
17．1.21 J
18．D 54或55或56
19．
无论如何调整副线圈或原线圈匝数，副线圈两端的电压总是0。因为蓄电池输出的是恒定电流，恒定电流通过变压器的原线圈时，电流的大小方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压。
20．1320，72
21．（1）；（2）180V；（3）10Ω，1102.5W
22．(1)317，550；(2) 130.05W，0.59A
一、选择题（共14题）
1．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，开关处于断开状态。下列说法中正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变小
C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变小
D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大
2．2020年11月17~20日长春遭遇了一轮冻雨暴雪天气，致使多条供电线路停运，电力部门持续进行抢修除冰作业。针对高压输电线融冰有一种电流发热融冰法，就是增大高压电线内通入的电流使电线发热，利用电线自身的发热量使其外部冰层由内向外融化，达到融冰除冰的目的。为了监测高压线路融冰进展情况，技术人员通过如图所示的装置检测融冰线路。图中、是监测交流高压输电参数的互感器（均视为理想变压器），的原、副线圈匝数比为，、是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为，高压线路输送的电功率是、电压是，则（ ）
0
A．是交流电压表
B．的原、副线圈匝数比为
C．通过交流电流表的电流为
D．绕制副线圈的导线应比原线圈的粗
3．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，两端与电流表连接。如果原线圈匝数为5匝，副线圈匝数为400匝，当电流表示数为0.5A时，原线圈中的电流为（ ）
A．2.5A B．20A C．40A D．200A
4．为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电，当高压到达用户端时再变为低压．若某变电站将电压的交流电降为220V供居民小区用电，则变电所变压器（ ）
A．原、副线圈匝数比为50：1
B．副线圈中电流的频率是100Hz
C．原线圈的导线比副线圈的要粗
D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
5．如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为500：1，乙的变流比为200：1，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为（ ）
A．1.1×102W B．1.1×104W C．1.1×106W D．1.1×108W
6．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是断开的，A1、A2、V为理想交流电表，它们的读数分别为I1、I2和U，现闭合S，下列推断中正确的是（ ）
A．U变小，I1变小
B．U不变，I2不变
C．I1变大，I2变小
D．I1变大，I2变大
7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1，输入端接在的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R=10Ω，电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．当R1=0时，电压表的读数为30V
B．当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光
C．当R1=10Ω时，电流表的读数为1A
D．当R1=10Ω时，电压表的读数为6V
8．如图甲所示，理想变压器原线圈匝数匝，副线圈匝数匝，为光敏电阻（光照越强电阻越小），为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有图乙所示的交变电压u，则（ ）
A．图乙交变电压的表达式为
B．在时，示数为，示数为
C．电键S闭合后，电流表示数减小
D．电键S闭合后，用强光照射灯泡亮度变暗
9．对于理想变压器，下列说法中正确的是（ ）
A．原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大
B．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而减小
C．原线圈的电压随副线圈的输出电流变化而变化
D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
10．如图所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中能使电流表示数增大的是：
A．只将S1从2拨向1
B．只将S2从4拨向3
C．只将S3从闭合改为断开
D．只将变阻器R3的滑动触头上移
11．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均为10Ω的电阻，原线圈一侧接在电压如图（b）的正弦交流电源上，电压表、电流表可视为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数约为73V
B．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1：1
C．电流表的示数为电流的平均值
D．0~0.005s内通过副线圈回路中电阻的电量约为
12．如图，理想变压器的原线圈接在电压恒定的交流电源上，副线圈上接有两个阻值相等的定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。断开开关时，两表示数分别为20V和0.2A，闭合开关时，两表示数分别为（ ）
A．20V，0.4A
B．40V，0.4A
C．40V，0.2A
D．10V，0.4A
13．如图甲所示，M是一个小型理想变压器，其右侧部分为一火警报警系统原理图，R2为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，且其初状态时的阻值等于R1的阻值的 ，R1为一定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原、副线圈匝数之比n1：n2=4：1，其输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．初始时R1两端的电压为40V
B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为4：1
C．当R2所在处出现火警时，原线圈的输入功率增大
D．当R2所在处出现火警时，副线圈的输出功率减小
14．如图所示，理想变压器原线圈两端A、B接在电动势E＝8V、内阻r＝2Ω的交流电源上，理想变压器的副线圈两端与滑动变阻器R相连，滑动变阻器阻值可在0～10Ω范围内变化，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2 ，下列说法正确的是
A．副线圈两端输出电压U2=16V
B．副线圈中的电流I2＝2A
C．当电源输出功率最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值R＝8Ω
D．当电源输出功率最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值R＝4Ω
二、填空题（共4题）
15．如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表读数是200V，电流表读数是1.5A，a、b为两只交流电表。则a为________，b为_______，交流电路输送电能的功率是________W。
16．（1）理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压为（__________）
A．36 V B．6 V C．1 V D．0 V
（2）上题中若原线圈接在220sin100πt（v）的电源上则副线圈的电压为_____________，
副线圈磁通量变化率的最大值为____________________________．
（3）一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中一定相等的是（________）
A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量的变化率
17．如图所示，理想变压器的原线圈的输入电压u＝220sin(100πt) V，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1电阻R的阻值为100 Ω，则1 s内电阻R上产生的焦耳热为______ 。
18．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小张同学利用如图甲所示可拆式变压器进行研究。
①正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线0、8接线柱与直流电压8.0V相连（如图乙），副线圈接线0、4接线柱接电表，则所接电表的示数是___________
A．16.0V B．8.0V C．4.0V D．0
②小张同学利用多用电表“”倍率的电阻档测量副线圈的电阻，如图丙所示，读数为___________Ω
三、综合题（共4题）
19．某同学在探究变压器电压与匝数关系时，发现缺少电源，于是就用一个蓄电池代替。他能在实验中观察到什么现象？为什么？
20．一台理想变压器原线圈加220V交流电压，在副线圈的两端电压是12V，现将副线圈多增加24匝后，副线圈的电压升至16V则原线圈的匝数为多少？，副线圈原来的匝数为？
21．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器（滑动变阻器阻值变化范围为）和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为0。求：
（1）此时电阻和消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
（3）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
22．如图所示，一台理想变压器有两个副线圈。已知12V的副线圈输出电流是4.17A，匝数是30匝；127V的副线圈输出电流是。
（1）127V的副线圈匝数是多少？原线圈的匝数是多少？
（2）原线圈的输入功率是多少？原线圈的输入电流是多少？
参考答案
1．C
2．C
3．C
4．A
5．D
6．C
7．B
8．D
9．A
10．A
11．D
12．A
13．C
14．C
15．电压表 电流表 6×107
16．D 2Wb/s ACD
17．1.21 J
18．D 54或55或56
19．
无论如何调整副线圈或原线圈匝数，副线圈两端的电压总是0。因为蓄电池输出的是恒定电流，恒定电流通过变压器的原线圈时，电流的大小方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压。
20．1320，72
21．（1）；（2）180V；（3）10Ω，1102.5W
22．(1)317，550；(2) 130.05W，0.59A