3.3变压器 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.3变压器 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 461.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-28 14:56:32 | ||
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文档简介
3.3变压器 同步练习 2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．如图所示，为理想变压器，原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载。图中的电表均可视为理想电表。当滑动变阻器的滑片向上滑动时，示数发生变化的电表是（ ）
A．、 B．、
C．、、 D．、、、
2．如图所示为火灾报警系统的部分电路，理想电流表的示数超过1A时就自动报警。R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，原线圈输入电压为，则报警时R的临界值为（ ）
A．55Ω B．82.5Ω C．110Ω D．220Ω
3．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（ ）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
4．钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的仪表之一，其内部结构如图所示，工作部分主要由一只电流表和电流互感器组成。电流互感器铁芯制成钳形活动开口，用手柄来控制开合，则（ ）
A．与电流表相连的线圈匝数越多，电流表读数越大
B．钳形电流表测电流时相当于升压变压器
C．如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流表读数会变小
D．测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中
5．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（ ）
A． B．
C． D．
6．由半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，经常用于火警报警装置。如图甲所示是一火警报警器的电路示意图，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻及报警器P（有内阻）组成闭合电路，流过报警器P的电流超过Ic时就会发出警报声。则以下判断正确的是（ ）
A．电压表示数为20V
B．变压器原线圈两端交变电压u＝220sinπt（V）
C．当所在处出现火情时，变压器输入功率增大
D．当所在处出现火情时，流过报警器P的电流会减小
7．图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4:1，原线圈接图乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A．图乙所示电压的瞬时值表达式为u＝51sin50πtV
B．变压器原、副线圈中的电流之比为1:4
C．变压器输入、输出功率之比为1:4
D．Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
8．如图所示，理想变压器原线圈与矩形线圈abcd组成闭合电路，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器。线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。线圈abcd的面积为S，角速度大小为，匝数为N，其电阻忽略不计，图中各电表均为理想电表。开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，电流表A的示数变小
B．在线圈abcd的转动过程中，通过其磁通量的最大值为NBS
C．当变压器原线圈的滑片向下滑动时，电压表V的示数变小
D．若线圈abcd转动的角速度大小变为，则变压器原线圈电压的有效值为
二、多选题
9．某同学分别按图甲和图乙电路探究远距离输电的能量损耗。将长导线卷成相同的两卷、来模拟输电线路，忽略导线卷的自感作用。其中为理想升压变压器，匝数比为，为理想降压变压器，匝数比为，两次实验中电源的电压恒定，除长导线卷、以外，其余导线的电阻可以忽略，两次实验中使用同一灯泡且恰好都能正常工作。下列判断正确的是（ ）
A．
B．与可能相等
C．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
D．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
10．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有四个完全相同的灯泡。当输入电压U＝200sin100πt时，四个灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．输入电压的频率为100Hz
B．原、副线圈匝数比为3：1
C．灯泡的额定电压为50V
D．副线圈中磁通量的最大变化率为50Wb/s
11．图中理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，现在原线圈两端加上交变电压u=220sin（100πt）V时，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表。则下列说法中正确的是（ ）
A．电压表的示数为110V
B．原、副线圈磁通量的变化率之比为1：1
C．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则电流表示数变大
D．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则原线圈输入功率变大
12．如图所示，理想变压器原线圈接有灯泡a以及电压恒定的正弦交流电源，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器、阻值为R的定值电阻以及灯泡b，两灯泡电阻恒定。在滑动变阻器滑片从M端向N端缓慢移动的过程中（ ）
A．灯泡a亮度变暗 B．灯泡b亮度变亮
C．电源的输出功率逐渐减小 D．定值电阻消耗的功率逐渐增大
三、实验题
13．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小海同学利用如图丁所示可拆式变压器进行研究。
①实验还需要的器材是（ ） 。
A．直流电压表 B．灵敏电流计 C．多用电表 D．条形磁铁
②正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线0、8接线柱与稳压输出端相连，选择开关置于10.0V挡，相连（如图戊），副线圈接线0、4接线柱，则副线圈所接电表的示数是 （ ）。
A．20.0V B．10.0V C．5.0V D．0
14．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是_______。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
（2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是___________。
A．原线圈导线比副线圈导线粗
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”
C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝
D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝
E．变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合
（3）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。
①图中，硅钢片应平行于___________。
A．平面 B．平面
C．平面 D．平面
②这样设计的原因是___________。
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
四、解答题
15．图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：
（1）线圈ab中的最大感应电动势Em；
（2）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。
16．华为手机Mat20 Pro具有无线充电功能，所配电池铭牌上标有“3.7V，4000mAh”字样。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2=5∶1，发射端输入电流为。求：
（1）接收线圈输出电流的有效值I2；
（2）电池充满电时最大储存电能E。
17．如图所示,理想变压器的原线圈通过熔断器接在输出电压为100 V的交流电源上,副线圈接有n只标有“20 V,4 W”的相同灯泡,且灯泡均正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,熔断器电阻忽略不计,求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）n=5时通过熔断器的电流大小；
（3）电路允许接入的灯泡的个数。
18．如图所示，变压器原、副线圈的匝数分别为，，原线圈与水平放置的间距的光滑金属导轨相连，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，副线圈接阻值的电阻，原线圈串联一阻值也为的电阻，与导轨接触良好且始终垂直导轨的阻值、质量的导体棒在外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，已知导轨电阻和变压器的能量损耗均不计，导轨足够长，导体棒运动过程中不会与其他用电器相碰，电表均为理想的交流电表。求：
（1）电压表和电流表的的示数；
（2）变压器铁芯中磁通量变化率的最大值；
（3）在的时间内外力做的功。
参考答案：
1．B
2．A
3．B
4．B
5．C
6．C
7．B
8．D
9．AC
10．BC
11．BC
12．AC
13．①C ②D
14． CDF B D B
15．（1）V；（2）1：6
16．（1）1A；（2）53280J
17．（1）5∶1；（2）0.2 A；（3）250
18．（1），；（2）；（3）
（北京）股份有限公司
一、单选题
1．如图所示，为理想变压器，原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载。图中的电表均可视为理想电表。当滑动变阻器的滑片向上滑动时，示数发生变化的电表是（ ）
A．、 B．、
C．、、 D．、、、
2．如图所示为火灾报警系统的部分电路，理想电流表的示数超过1A时就自动报警。R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，原线圈输入电压为，则报警时R的临界值为（ ）
A．55Ω B．82.5Ω C．110Ω D．220Ω
3．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（ ）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
4．钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的仪表之一，其内部结构如图所示，工作部分主要由一只电流表和电流互感器组成。电流互感器铁芯制成钳形活动开口，用手柄来控制开合，则（ ）
A．与电流表相连的线圈匝数越多，电流表读数越大
B．钳形电流表测电流时相当于升压变压器
C．如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流表读数会变小
D．测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中
5．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（ ）
A． B．
C． D．
6．由半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，经常用于火警报警装置。如图甲所示是一火警报警器的电路示意图，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻及报警器P（有内阻）组成闭合电路，流过报警器P的电流超过Ic时就会发出警报声。则以下判断正确的是（ ）
A．电压表示数为20V
B．变压器原线圈两端交变电压u＝220sinπt（V）
C．当所在处出现火情时，变压器输入功率增大
D．当所在处出现火情时，流过报警器P的电流会减小
7．图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4:1，原线圈接图乙所示的正弦交流电。图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A．图乙所示电压的瞬时值表达式为u＝51sin50πtV
B．变压器原、副线圈中的电流之比为1:4
C．变压器输入、输出功率之比为1:4
D．Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
8．如图所示，理想变压器原线圈与矩形线圈abcd组成闭合电路，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器。线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。线圈abcd的面积为S，角速度大小为，匝数为N，其电阻忽略不计，图中各电表均为理想电表。开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，电流表A的示数变小
B．在线圈abcd的转动过程中，通过其磁通量的最大值为NBS
C．当变压器原线圈的滑片向下滑动时，电压表V的示数变小
D．若线圈abcd转动的角速度大小变为，则变压器原线圈电压的有效值为
二、多选题
9．某同学分别按图甲和图乙电路探究远距离输电的能量损耗。将长导线卷成相同的两卷、来模拟输电线路，忽略导线卷的自感作用。其中为理想升压变压器，匝数比为，为理想降压变压器，匝数比为，两次实验中电源的电压恒定，除长导线卷、以外，其余导线的电阻可以忽略，两次实验中使用同一灯泡且恰好都能正常工作。下列判断正确的是（ ）
A．
B．与可能相等
C．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
D．甲、乙两次实验中电源消耗的功率之比为
10．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有四个完全相同的灯泡。当输入电压U＝200sin100πt时，四个灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．输入电压的频率为100Hz
B．原、副线圈匝数比为3：1
C．灯泡的额定电压为50V
D．副线圈中磁通量的最大变化率为50Wb/s
11．图中理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，现在原线圈两端加上交变电压u=220sin（100πt）V时，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表。则下列说法中正确的是（ ）
A．电压表的示数为110V
B．原、副线圈磁通量的变化率之比为1：1
C．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，则电流表示数变大
D．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，则原线圈输入功率变大
12．如图所示，理想变压器原线圈接有灯泡a以及电压恒定的正弦交流电源，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器、阻值为R的定值电阻以及灯泡b，两灯泡电阻恒定。在滑动变阻器滑片从M端向N端缓慢移动的过程中（ ）
A．灯泡a亮度变暗 B．灯泡b亮度变亮
C．电源的输出功率逐渐减小 D．定值电阻消耗的功率逐渐增大
三、实验题
13．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小海同学利用如图丁所示可拆式变压器进行研究。
①实验还需要的器材是（ ） 。
A．直流电压表 B．灵敏电流计 C．多用电表 D．条形磁铁
②正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线0、8接线柱与稳压输出端相连，选择开关置于10.0V挡，相连（如图戊），副线圈接线0、4接线柱，则副线圈所接电表的示数是 （ ）。
A．20.0V B．10.0V C．5.0V D．0
14．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是_______。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
（2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是___________。
A．原线圈导线比副线圈导线粗
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”
C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝
D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝
E．变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合
（3）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。
①图中，硅钢片应平行于___________。
A．平面 B．平面
C．平面 D．平面
②这样设计的原因是___________。
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
四、解答题
15．图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：
（1）线圈ab中的最大感应电动势Em；
（2）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。
16．华为手机Mat20 Pro具有无线充电功能，所配电池铭牌上标有“3.7V，4000mAh”字样。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2=5∶1，发射端输入电流为。求：
（1）接收线圈输出电流的有效值I2；
（2）电池充满电时最大储存电能E。
17．如图所示,理想变压器的原线圈通过熔断器接在输出电压为100 V的交流电源上,副线圈接有n只标有“20 V,4 W”的相同灯泡,且灯泡均正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,熔断器电阻忽略不计,求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）n=5时通过熔断器的电流大小；
（3）电路允许接入的灯泡的个数。
18．如图所示，变压器原、副线圈的匝数分别为，，原线圈与水平放置的间距的光滑金属导轨相连，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，副线圈接阻值的电阻，原线圈串联一阻值也为的电阻，与导轨接触良好且始终垂直导轨的阻值、质量的导体棒在外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，已知导轨电阻和变压器的能量损耗均不计，导轨足够长，导体棒运动过程中不会与其他用电器相碰，电表均为理想的交流电表。求：
（1）电压表和电流表的的示数；
（2）变压器铁芯中磁通量变化率的最大值；
（3）在的时间内外力做的功。
参考答案：
1．B
2．A
3．B
4．B
5．C
6．C
7．B
8．D
9．AC
10．BC
11．BC
12．AC
13．①C ②D
14． CDF B D B
15．（1）V；（2）1：6
16．（1）1A；（2）53280J
17．（1）5∶1；（2）0.2 A；（3）250
18．（1），；（2）；（3）
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