3.4变压器为什么能改变电压基础巩固（word 含答案）

3.4变压器为什么能改变电压基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“12V，6W”的灯泡，分别接入理想变压器原、副线圈回路中，a、b两端连接交流电源，交流电流表A示数为0.5A，已知灯泡L2正常发光，以下说法正确的是（　　）
A．a、b端输入功率为18W B．a、b端输入电压为36V
C．灯泡L1的功率为6W D．原副线圈的匝数比为4：1
2．在图示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，L1、L2、L3和L4是四个相同的灯泡。当在a、b两端加上瞬时值表达式为(V)的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．变压器副线圈的匝数为440
B．灯泡的额定电压为55V
C．变压器原线圈两端电压为220V
D．穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.1V
3．在远距离高压输电线路中，设输送电功率、输电线路上损失的功率、导线长度和材料均相同，若两次输电电压U1:U2=1:k，则此两种情况下导线横截面积S1:S2为（ ）
A．1:k B．k:1
C．1:k2 D．k2:1
4．下列各图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，规格都是“110V 40W”。当灯泡所消耗的功率都调至20W时，台灯中消耗功率最小的是（ ）
A． B．
C． D．
5．一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1,若原线圈加上u=1414sin100πt V的交流电,则用交流电压表测得副线圈两端的电压是
A．250 V B．353.5 V C．499.8 V D．200 V
6．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数与副线圈匝数之比为10：1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦交流电，电阻，与电容器连接成如图所示的电路，其中电容器的击穿电压为8V，电表均为理想交流电表，开关S处于断电状态，则（　　）
A．电压表的读数为10V
B．电流表的读数为0.05A
C．电阻上消耗的功率为2.5W
D．若闭合开关S，电容器会被击穿
7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=3：1，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C=10。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是（　　）
A．灯泡L1一定比L2暗
B．电容器C所带电荷量的最大值为×102C
C．电容器C充电周期为2×10-2s
D．副线圈两端的电压有效值为V
8．如图，理想变压器副线圈匝数为2000匝，原线圈匝数为1000匝。副线圈接有一个阻值为的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想交流电压表，示数为。则交流电流表的示数为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，理想变压器可以通过改变单刀双掷开关接通位置改变副线圈有效匝数，原线圈与定值电阻R1相连，接在有效值恒为U1的正弦交流源上，副线圈接滑动变阻器R2。下列说法正确的是（ ）
A．单刀双掷开关接通1，减小R2，R1的功率减小
B．单刀双掷开关接通1，减小R2，R1的功率变大
C．保持R2不变，把单刀双掷开关由1改接2，R1的功率增大
D．保持R2不变，把单刀双掷开关由1改接2，R2的功率一定变大
10．理想变压器如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接有定值电阻和两个小灯泡，两个电表均为理想电表。最初开关是闭合的，现断开开关，则（　　）
A．副线圈两端电压变大 B．灯泡变亮 C．电阻中的电流变大 D．电流表示数变大
11．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝5：1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光的功率为P。下列说法正确的是（　　）
A．输入电压u的表达式u＝20sin50πt（V）
B．只断开S2后，L1、L2的功率均小于
C．只断开S2后，原线圈的输入功率大于
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W
12．如图所示，理想变压器有两个输出端，电路中五个相同的灯泡都正常发光.则三个线圈的匝数N1:N2:N3是
A．1：4：2
B．1：2：4
C．4：1：2
D．4：2：1
13．如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1，两个副线圈匝数分别为n2和n3，且n1：n2：n3=4：2：1，输入电压U1=16V，R1=R2=10Ω，则输入的电流I1大小是（　　）
A．0.4A B．0.1A C．0.5A D．以上答案都不对
14．如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数比为1：2，电阻、和的阻值分别是1Ω、2Ω和3Ω，正弦交流电源的电压恒定．当开关S断开时，理想电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为
A． B． C． D．2I
15．如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线的电阻，灯泡L正常发光。保持变压器A的输入电压不变，现将滑片P上移，则（　　）
A．L变亮 B．输电线电功率减小
C．A的输入功率不变 D．B的输入电压增大
二、填空题（共4题）
16．在如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6V,3W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光．则电压表的示数为__________.
17．线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给______，储存在______中．
18．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（______）
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
C．减小涡流，提高变压器的效率
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
(2)在次级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为60V，则次级线圈的匝数为_______匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为30V，则初级线圈的匝数为________匝。
(3)若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100πt（V），则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为___________V。
19．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是______；（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______；（填“多”或“少”）
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是______；（填字母）
A． B． C． D．
(4)为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过______；（填字母）
A．2V B．12V C．50V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为______；（填字母）
A．1.5V B．6.0V C．9.0V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______。（填字母）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
三、综合题（共4题）
20．如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图，其中P是一个变压器铁芯，入户的两根电线（火线和零线）采用双线绕法，绕在铁芯的一侧作为原线圈，然后再接户内的用电器。Q是一个脱扣开关的控制部分（脱扣开关本身没有画出，它是串联在本图左边的火线上，开关断开时，用户的供电被切断），Q接在铁芯另一侧副线圈的a、b两端之间，当a、b间没有电压时，Q使得脱扣开关闭合，当a、b间有电压时脱扣开关立即断开，使用户断电。
(1)用户正常用电时，a、b之间有没有电压？为什么？
(2)如果某人站在地面上，手误触火线而触电，脱扣开关是否会断开？为什么？
(3)已知原线圈的双线各在铁芯上绕了N1匝，加在另一侧的副线圈绕了N2匝。已知正常用电时通过火线和零线的电流都是I，某人站在地面上，手误触火线而触电时通过人体的电流为I′。把这个变压器视为理想变压器，在人触电的这段时间内，已知a、b两端的电压是2V，求火线线圈两端的电压和通过Q的电流各多大？
21．在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失．现有一个小型发电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，输电效率η=60%，则
(1)输电线的总电阻r是多少
(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么，发电站应使用多高的电压向外输电
22．如图，一个小型应急交流发电机，内部为匝、边长的正方形线圈，线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动，角速度为，不计一切电阻。现将该发电机与一个理想变压器的原线圈相连，向额定电压为的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过时，熔丝就熔断。
(1)若该发电机从图示位置开始计时，请写出原线圈输入电压瞬时值的表达式；
(2)熔丝的熔断电流是多大？
(3)当副线圈电路中电流为时，变压器的输入功率是多大？
23．一台发电机输出功率为2000kW，电压为4000V，经升压变压器向远方输电。输电线路总电阻为r=800Ω，到目的地经降压变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（每个灯泡的额定电压220V、额定功率40W）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的4%，升压变压器、降压变压均为理想变压器，求：
(1)升压变压器原、副线圈匝数比是多少？
(2)有多少盏灯泡能正常发光？
参考答案
1．C
2．B
3．D
4．C
5．A
6．C
7．C
8．A
9．B
10．B
11．D
12．C
13．C
14．C
15．B
16．12V
17．磁场 磁场
18．C 20 40 110
19．D 少 BD B C A
20．(1) a、b间没有电压；(2) 断开；(3)
21．(1)(2)
22．(1)；(2)6A；(3)100W
23．(1)1：50；(2)4.8x104