第3章 第3节科学探究：变压器同步练习（word版含答案）

2019鲁科版高中物理选择性必修第二册 第3章 第3节 科学探究：变压器 同步练习
一、单选题
1．如图所示,变压器输入 交变电压U一定,两个副线圈的匝数为n2和n3,当把一电阻先后接在a,b间和c,d 间时,安培表的示数分别为I和 ，则I： 为（ ）
A． .
B．:
C．
D．
2．图（甲）是线圈P绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电压的图象，把该电压加在如图（乙）所示的理想变压器的A、B端，已知电压表的示数为4.0V，图中的电压表和电流表均为理想电表，R＝2Ω，其它电阻不计．下列说法中正确的是
A．电流表的示数为0.8A
B．当t＝0.2s和0.4s时，穿过线圈P的磁通量最小
C．线圈P的转速为300r/min
D．变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为2∶5
3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈、两端加上交变电压，其瞬时值表达式，则（　　）
A．当单刀双掷开关与连接且时，电压表读数为
B．当单刀双掷开关与连接时，电压表的示数为
C．单刀双掷开关与连接，在滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小
D．当单刀双掷开关由扳向时，电压表和电流表的示数均变小
4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈串联一个滑动变阻器（此时接入电路电阻最大），副线圈接有额定功率和额定电压均为“40W，40V”的两个灯泡a、b。现将变压器接入电压的交流电路中，S断开，调节滑动变阻器的阻值为时，b灯正常发光；S闭合，调节滑动变阻器的阻值为时，a、b两灯均正常发光。设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是
A．副线圈中电流的频率为20Hz
B．的阻值为200
C．根据题意可知，S闭合时副线圈电路的功率是S断开时副线圈电路功率的2倍
D．R2的阻值是R1的阻值的2倍
5．如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图像如图乙所示，经原副线圈的匝数比为1：10的理想变压器为一灯泡供电，灯泡上标有“220V，22W”字样，如图丙所示。则（　　）
A．t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B．灯泡中的电流方向每秒钟改变100次
C．灯泡不能正常发光 D．电流表示数为A
6．交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了，这样的变压器叫做电压互感器.还有另一种叫做电流互感器，可以用小量程的电流表测量大电流。下列图像中接线正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为2200匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.2 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为（　　）
A．440V和5.3A B．440V和10A C．240V和5.3A D．240V和10A
二、多选题
8．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5:1，原线圈接入电压的瞬时值表达式为u=220sin 100πt(V)的正弦交流电，一个阻值R=100 Ω的电阻接在副线圈上，如图所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（ ）
A．副线圈两端的电压为44 V
B．电流表的示数为0. 062 A
C．电阻R消耗的功率为9. 68 W
D．通过电阻R的电流方向每秒改变50次
9．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如下图所示，已知线框内阻为1.0Ω，外接一只电阻为9.0Ω的灯泡，则（　　）
A．电压表V的示数为18V B．电路中的电流方向每秒改变10次
C．0.1s时，线圈处于中性面 D．电动势的瞬时值表达式为
10．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中Rt为热敏电阻(其随温度升高电阻变小)，R为定值电阻．下列说法正确的是)
A．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝9sin 50πt(V)
B．变压器原、副线圈中的电流之比和输入、输出功率之比均为1:4
C．t＝0.02 s时电压表V2的示数为9 V
D．Rt处温度升高时，电流表的示数变大，电压表V2的示数不变
11．如图所示的电路中要使电流表读数变大,可采用的方法有（ ）
A．将上的滑片向下移动 B．将上的滑片向上移动
C．将开关由1掷向2 D．将开关由1掷向3
12．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，正弦交流电源电压为U＝12 V，电阻R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20 Ω，滑片P处于中间位置。电压表为理想电表，则（　　）
A．R1与R2消耗的电功率相等
B．通过R1的电流为3A
C．若向上移动P，电源输出功率将不变
D．若向上移动P，电压表读数将变小
13．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知(　　)
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝100sin 25πt(V)
B．该交流电的频率为25 Hz
C．该交流电的电压的有效值为100 V
D．若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为50 W
14．如图所示，L1和L2是远距离输电的两根高压线，在靠近用户端的某处用电压互感器和电流互感器监测输电参数．在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候（ ）
A．甲电表的示数变小 B．甲电表的示数变大
C．乙电表的示数变小 D．乙电表的示数变大
15．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的匀强磁场中以角速度绕转轴匀速转动，轴垂直于磁感线且位于线圈平面内，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和，保持线圈以恒定角速度转动，下列判断正确的是（　　）
A．交流电压表的示数等于
B．变压器的输入功率与输出功率之比为
C．交流电压表的示数为副线圈两端电压的有效值
D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最大
16．如图所示，变压器的原线圈两端连接导轨，副线圈和电阻相连构成闭合回路，导体棒在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨向右匀速切割磁感线。下列说法正确的是（　　）
A．电压表V1的示数不为零
B．电压表 V1的示数为零
C．电压表 V2的示数不为零
D．电压表 V2的示数为零
三、实验题
17．有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．
(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
设副线圈中的电压分别为，根据输入功率等于输出功率和电压与匝数成正比，知，，联立得，由于：，所以：，故选项A正确．
点睛：本题考查了有关变压器的基础知识，对于这些基础知识平时要加强记忆与理解，同时通过做题加强对基本公式的理解与应用．
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．变压器的次级电流
初级电压有效值
则初级电流表示数为
选项A正确；
B．当t＝0.2s和0.4s时，感应电动势为零，此时刻穿过线圈P的磁通量最大，选项B错误；
C．根据
选项C错误；
D．变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为
选项D错误。
故选A。
3．B
【解析】
【详解】
ABD．电压表示数显示的是有效值，根据瞬时值表达式可知，原线圈有效值为，根据
当开关接a时，电压表示数为22V，当开关接b时，电压表示数为44V，因此当单刀双掷开关由扳向时，电压表示数变大，故AD错误，B正确；
C．副线圈电压只与原线圈电压和线圈匝数之比有关，因此滑动变阻器触头向上滑动时，电压表示数不变，接入电路中的电阻变大，电流表示数减小，故C错误。
故选B。
4．C
【解析】
【详解】
A．由表达式可知
理想变压器只改变交流电压，不改变频率，故副线圈中电流的频率为，故A错误；
B．根据变压原理可知，灯泡正常发光时原线圈两端电压为U1=200V，接入电压的有效值，S断开时，有
则
=0.2A
在原线圈电路中有
联立得
R1=100
则选项B错误；
C．S闭合时，两灯泡均正常发光，副线圈电路功率为80W，S断开时，b正常发光，副线圈电路功率为40W，故选项C正确；
D．同理有
联立得
=50
则选项D错误；
故选C。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图乙可知，当0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，交流电的周期为0.02s，则
所以灯泡中的电流方向每秒钟改变100次，故B正确；
CD．原线圈输入电压为有效值为22V，则副线圈的电压为22×10=220V，灯泡正常发光；由P=UI可知，副线圈电流I2=0.1A，则I1=1A，故电流表示数为1A，故CD错误；
故选B。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．电压互感器并联在电网上，且需要把一个高电压变成低电压，属于降压变压器，原线圈的匝数要大于副线圈的匝数。故AB错误；
CD．电流互感器串联在电网上，且需要把一个大电流变成小电流，所以原线圈的匝数要小于副线圈的匝数。故C错误；D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
因变压器输出电压调至最大，故副线圈为2200匝，由变压器两端的电压与匝数成正比，故副线圈的电压有效值U2为
因变压器为理想变压器，故其输入功率等于输出功率，即
可得
故选B。
8．BC
【解析】
【详解】
原线圈接入电压的瞬时值表达式为，则，根据变压器原理可知副线圈两端的电压为，A错误；副线圈的电流强度，根据变压器原理可得，B正确；电阻R消耗的功率为，C正确；，该交流电的频率为，每转电流方向改变两次，所以通过电阻R的电流方向每秒改变100次，D错误．
【点睛】据变压器原理可知副线圈两端的电压和原线圈的电流强度；电流方向每转改变两次，由此判断电流方向每秒改变多少次；根据计算电功率．
9．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．线圈产生的电动势为
电压表测量路端电压，则有
A正确；
B．交流电的周期是0.2s，一个周期电流方向改变两次，则电路中的电流方向每秒改变10次。B正确；
C．0.1s时，感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置。C错误；
D．电动势的瞬时值表达式为
D错误。
故选AB。
10．CD
【解析】
【详解】
A. 由图乙可知交流电压最大值Um=36V，原线圈电压的有效值U1=36V，周期T=0.02s，可由周期求出角速度的值为100π，根据电压与匝数成正比，得副线圈电压的有效值为9V，原线圈电压为零时，变化最快，副线圈中感应电动势最大，副线圈两端电压的瞬时值表达式u=9sin100πtV，故A错误；
B. 变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，为1:4,；输入和输出功率相等，大小之比为1:1，故B错误；
C. 电压表V2的示数为有输出电压的效值，为9 V，故C正确；
D. Rt处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故D正确；
故选CD
11．AC
【解析】
【详解】
输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要变大，所以A正确；同理可知，选项B错误；将电键S由1掷向2时，原线圈的匝数减小，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，所以C正确；将电键S由1掷向3时，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，所以D错误；故选AC．
12．BD
【解析】
【详解】
A．理想变压器原副线圈匝数之比为1：2，则原副线圈的电流之比为2：1，根据P=I2R可知R1与R2消耗的电功率之比为2：1，选项A错误；
B．设通过R1的电流为I，则副线圈电流为0.5I，初级电压
根据匝数比可知次级电压为
根据欧姆定律可知次级电压为
解得
选项B正确；
CD．若向上移动P，则R3接入电路电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据P=IU可知电源输出功率将变大；初级电流变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小；选项C错误，D正确。
故选BD。
13．BD
【解析】
【详解】
从图象中可得该交流电的周期为T＝4×10－2s，所以频率为f＝1/T＝25 Hz，选项B正确；角速度为ω＝2πf＝50π，从图象中可知交流电最大值为Um＝100 V，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝ 100sin(50πt) V，该交流电的有效电压值为，选项AC错误；若将该交流电压加在阻值R＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为，选项D正确．
14．AD
【解析】
【详解】
试题分析：由图可知：甲是电压表，乙是电流表，所以甲是电压互感器，乙是电流互感器．在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候，副线圈总电阻变小，副线圈总电流变大，所以输电导线电流变大，
输电导线电阻R不变，由U=IR可知，电压损失变大，所以高压线上输出电压变小，根据匝数比等于电压之比，所以甲电表的示数变小．故A正确，B错误；输电导线电流变大，所以乙电表的示数变大，故C错误，D正确；故选AD.
考点：电压互感器；电流互感器；电路的动态分析.
【名师点睛】本题考查电压互感器、电流互感器以及电路的动态分析.实质是电压互感器与电流互感器的简单运用，电压互感器与电流互感器是利用变压器原理将电压、电流减小到可测范围进行测量的仪器．掌握电路的动态分析，这是高考中的热点．
15．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．交流电压的最大值等于，电压表的示数为有效值，故A错误；
B．理想变压器的输入功率与输出功率之比为1:1，故B错误；
C．电压表的示数为有效值，且电压表并联在副线圈两端，故交流电压表的示数为副线圈两端电压的有效值，故C正确；
D．在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D正确。
故选CD。
16．AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，导体棒中产生恒定的感应电动势，所以电压表V1的示数不为零，A正确，B错误；
CD．由于导体棒中产生的感应电动势恒定，穿过变压器原线圈的电流恒定，使得穿过变压器副线圈的磁通量不变，副线圈所在回路没有感应电动势，所以电压表V2的示数为零，C错误，D正确。
故选AD。
17． A 见解析
【解析】
【详解】
（1）[1]欧姆表示数等于指针示数与挡位的乘积，用同一挡位测电阻，指针偏角越大，所测电阻阻值越小，指针偏角越小，电阻阻值越大，由图示可知，a位置指针偏角小，线圈A的电阻大，线圈A的匝数较多；
（2）[2]实验步骤：①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为．
答案第1页，共2页
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