3.3科学探究：变压器基础巩固（word版含答案）

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15题）
1．一台变压器的原线圈匝数为50，副线圈的匝数为100，在原线圈两端接上电动势为的蓄电池，则在副线圈两端输出的电压为（　　）
A． B． C． D．
2．如图甲所示是远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器都是理想变压器，升压变压器输入正弦交流电压如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A．降压变压器输入回路的电流大于输出回路的电流
B．升压变压器输入电压的表达式是
C．若将图乙的正弦交流电直接接在的电阻上，热功率为
D．用户越多，降压变压器输出的电流越大，输电线路中电流越小，电阻产生热量越小
3．如图所示，理想变压器初、次级线圈的匝数之比n1:n2=2:1，且分别接有完全相同的纯电阻，电源的电压为U，则次级线圈的输出电压为（　　）
A． B． C． D．
4．理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接在u=220sin100πt（V）的交流电源上，副线圈所接的负载电阻是11Ω，则副线圈中电流大小是（　　）
A．5A B．10A C．20A D．55A
5．下列说法正确的是（　　）
A．法拉第首先发现电流周围有磁场
B．变压器可以变恒定电流
C．日光灯电路中的镇流器在日光灯点亮后起降压限流的作用
D．感应电流的磁场一定与原磁场方向相反
6．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是(　　)
A．两电压表的示数之比为U1∶U2＝n2∶n1
B．电压表的示数等于NBωL2
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．变压器的输入功率与输出功率之比为1∶1
7．如图甲所示，一圆形线圈面积S＝πR02＝100cm2，匝数N＝100，电阻不计，处于匀强磁场中，磁感应强度B随时间t正弦变化的图象如图乙所示（取垂直纸面向里为正方向）。导线框右边与理想变压器的原线圈连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为1：10，与副线圈连接的电阻R＝100，下列说法中正确的是（　　）
A．t＝0.01s时，圆形线圈中有逆时针方向的电流
B．t＝0.005s时，圆形线圈中有最大电流
C．变压器输入电压的最大值为10πV
D．R消耗的功率为200π2W
8．如图所示，理想变压器原线圈接的正弦交流电源，副线圈电路中为定值电阻，是滑动变阻器，所有电表均为理想电表，其中电压表的示数为。下列说法正确的是
A．变压器原、副线圈的匝数比为
B．副线圈中电流的频率为
C．滑片向下滑动过程中，示数不变，示数变大
D．滑片向上滑动过程中，消耗功率减小，变压器输入功率增大
9．如图甲所示，一理想变压器的原线圈串联一电流表，并接在有效值为220 V的交流电源上，副线圈利用导线通过滑动变阻器和小灯泡串联，其中滑动变阻器接入电路部分的电阻R0＝10 Ω，小灯泡的电压RL＝5 Ω，如图甲所示；现用示波器测出小灯泡两端的电压变化图象如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)
A．交变电流的频率为100 Hz
B．原副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1
C．电流表的读数I＝1.32 A
D．滑动变阻器的触头向右滑动，变压器的输入功率增大
10．如图所示，10匝矩形线框在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴OO′以角速度匀速转动，线框电阻不计，面积为线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡和，开关闭合时两灯泡均正常发光，且原线圈中电流表示数为0.04A，则下列判断正确的是（　　）
A．若开关S断开，电流表示数将增大
B．理想变压器原、副线圈匝数比为25∶1
C．灯泡的额定功率为0.9W
D．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为
11．如图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为5：1电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变大的热敏电阻，R1为定值电阻．若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法中正确的是
A．输入变压器原线圈的交流电压的表达式为
B．t=0.015s时，发电机的线圈平面与磁场方向垂直
C．变压器原、副线圈中的电流之比为5：1
D．Rt温度升高时，电流表的示数变小，伏特表的读数不变
12．如图所示，一理想变压器，其原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交流电。为了使变压器输入功率增大，可以（　　）
A．其它条件不变，使原线圈的匝数n1增加
B．其它条件不变，使副线圈的匝数n2减少
C．其它条件不变，使负载电阻R的阻值减小
D．其它条件不变，使负载电阻R的阻值增大
13．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
14．如图甲所示为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当两点火针间电压大于5000V就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为50V
B．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于5000V
C．当时，才能点燃燃气
D．当时，点火针每个周期的放电时间为
15．如图所示，理想变压器的原线圈接有u=311sin100πt（V）的交变电压，副线圈上接有电阻R和两个相同的灯泡L1、L2。开始时，电键S断开，下列说法正确的是（　　）
A．电流方向每秒钟改变50次 B．闭合S后，灯泡L1变亮
C．闭合S后，原线圈的输入功率增大 D．闭合S后，副线圈两端的电压减小
二、填空题（共4题）
16．如图所示，理想变压器的初、次级线圈分别接着定值电阻、，且，初、次级线圈的匝数比，加一定交流电源电压后，两电阻两端电压之比___________，两电阻上消耗的电功率之比___________。
17．如图用理想变压器给变阻器R供电，设输入交变电压不变．当变阻器R上的滑动触头P向上移动时，图中电表的示数和输入功率P变化情况是A1______，V2______，P______．（填变大、变小或不变）
18．某同学的电动自行车的充电器是一输入电压为220V，输出电压为48V的变压器，由于副线圈烧坏了，为了修复该变压器需获知此变压器原副线圈匝数，该同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为2V。按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原线圈匝数为_______匝，副线圈匝数为_______匝。
19．(1)在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中，实验室中有下列器材∶
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不用的是___________（填器材料序号），本实验中还需用到的器材有__________。
(2)用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器，实验测量数据如表∶
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接交流电源的线圈是_____________（填na或nb）
三、综合题（共4题）
20．晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4V，工作电流都是0.1A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220V的照明电路上，求通过原线圈的电流。
21．如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=1000匝，副线圈有两个线圈，匝数分别为n2=200匝，n3=500匝，分别接一个R=55Ω的电阻，在原线圈上接入220V的交流电，求：
（1）两个副线圈上的电压分别是多少？
（2）两个副线圈上的电流之比I2：I3=？
22．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻R以及若干“6 V,6 W”的相同灯泡．输入端交变电压u的图象如图乙所示．
(1)求图甲中电压表的读数；
(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；
23．阅读教材回答下列三个问题：
（1）什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？
（2）根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。
（3）根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。
参考答案
1．A
2．C
3．C
4．B
5．C
6．D
7．D
8．C
9．C
10．C
11．D
12．C
13．D
14．C
15．C
16．
17．变小 不变 变小
18．550 120
19．BC 低压交变电源
nb
20．
21．（1）44V、110V；（2）2：5．
22．(1)9 V　(2)9盏
23．
（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器铁芯中涡流造成能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．
（2）由能量守恒有P入＝P出，即U1I1＝U2I2.
所以＝＝.
（3）若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，
即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…
将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得
n1I1＝n2I2＋n3I3＋…