3.3变压器课后作业（Word版含答案）

3.3 变压器 课后作业
一、单选题
1．汽油发动机内，经过压缩达到一定温度和压力的汽油，需要火花塞点燃从而实现能量转化，而火花塞需要高达10kV的电压才能点火，某同学设计了如图甲、乙的点火电路，已知直流电源的电压为12V，升压变压器的输出端接到火花塞上，开关是自动控制的，下列说法正确的是
A．两电路都不可能使火花塞点火，因为变压器不能改变直流电压
B．图甲、乙的电路中，保持开关闭合，输出端都会获得持续的高压
C．图甲的电路中，只有在开关闭合或断开瞬间，输出端才会高压产生
D．图乙的电路中，在开关断开或闭合瞬间，输出端都会高压产生
2．如图所示，一只原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器．副线圈的两端连接两个阻值均为20Ω的电阻，原线圈接频率为50Hz的正弦交流电源，电压表的示数为5V．电流表、电压表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（　　）
A．电流表的读数为0.5A
B．流过电阻的交流电频率为100Hz
C．交流电源的输出电压的最大值为20V
D．交流电源的输出功率为5W
3．一理想变压器的原、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相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则（ ）
A．U=22V B．U=66V C．k=1/3 D．k=1/6
4．如图所示的钳形电流表，按下手柄时，它的铁芯可以分开，把被测的载流导体放入后，松开手柄，铁芯闭合．导线中的交流在铁芯中产生交变磁场，电流表与套在铁芯上的线圈相连，可以间接得知导线中的电流．被测导线、铁芯、线圈构成一个电流互感器．下列对钳形电流表的说法正确的是(　　)
A．其工作原理与降压变压器一样
B．需要断开电路将此钳式电流表串接在电路中
C．如果钳口没有闭合紧密，则电流的测量值会偏小
D．如果通电导线在钳形口多绕几圈，则读数会偏小
5．如图所示，R为用于热处理的电阻炉，正常工作电压为交流220V，通电后R在升温过程中电阻值增大很多，利用自耦变压器可使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，通电后刚开始的一段时间内，应将变压器的滑片P（　　）
A．从a缓慢调至b B．从b缓慢调至a
C．从b缓慢调至c D．从c缓慢调至b
6．如图所示为某种电吹风机的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法正确的是（　　）
冷风时输入功率 50W
热风时输入功率 450W
小风扇额定电压 50V
正常工作时小风扇输出功率 45W
A．触片P同时接触b、c两个触点时电吹风吹热风
B．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=5：22
C．电吹风吹热风时电热丝上的电流为
D．小风扇的内阻为5Ω
7．如图所示,理想变压器原、副线圈中分别接有电阻、,,原、副线圈的匝数之比为3:1,两端电压为30V,则两端的电压为( )
A．5 V B．10 V C．15 V D．20 V
8．如图所示，在AB间接入（V）的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理想二极管D1、D2给阻值R＝20 Ω的纯电阻供电，变压器原线圈n1＝1100匝，副线圈n2＝200匝，Q为副线圈正中央抽头．为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R上消耗的电功率为P，则
A．U0＝56.6V，P＝20W
B．U0＝56.6V，P＝80W
C．U0＝28.3V，P＝20W
D．U0＝28.3V，P＝80W
9．一理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u = 3sin314t V的交变电流．原线圈匝数n1 =100匝，副线圈匝数n2 =200匝，则：（ ）
A．将击穿电压为6V的电容器接在C、D两端，能正常工作
B．把电磁打点计时器接在C、D两端，打点周期为0.01s
C．把额定电压为6V的小灯泡接在C、D两端，小灯泡能正常工作
D．把交流电压表接在C、D两端时，电压表读数为8.48V
10．图（乙）中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1 ，原线圈连接的发电机产生的交流电如图（甲）所示，电路中电表均为理想电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小。则（　　）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt（V）
B．0.01s时刻电压表示数为0V
C．R1的电功率为0.02W
D．R2处温度升高时，电流表示数大
二、多选题
11．如图所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为4：1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，副线圈接有两只理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为无穷大）和两个电阻，且电阻R1=R2=50Ω，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．电流表的示数为0.275A
B．电压表的示数为55V
C．1min内电阻R1上产生的热量为3630J
D．电阻R2消耗的电功率为60.5W
12．一个理想交压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1、I1、P1和U2、I2、P2.已知，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，
13．在炎热酷暑的时候，大量的电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区，由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现了一种“稳压源”的家用升压设备，其原理就是根据入户电压与电器工作电压，智能调节变压器原副线圈匝数比的机器，现某用户工作情况如图所示。下列说法正确的是（忽略变压器电阻）（　　）
A．现入户电压，若要稳压源输出电压，则需调节
B．空调制冷启动时，热水器实际功率不变
C．空调制冷停止时，导线电阻耗能升高
D．在用电器正常工作时，若入户电压减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大
14．为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表，则（　　）
A．n3>n4
B．n1>n2
C．a为交流电流表，b为交流电压表
D．a为交流电压表，b为交流电流表
三、实验题
15．（1）在做“用单摆测定重力加速度”的实验过程中
①小李同学用游标卡尺测得摆球的直径如图甲所示，则摆球直径d=_____cm；
②小张同学实验时却不小心忘记测量小球的半径，但测量了两次摆线长和周期，第一次测得悬线长为L1，对应振动周期为T1，第二次测得悬线长为L2，对应单摆的振动周期为T2，根据以上测量数据也可导出重力加速度的表达式为________________．
（2）在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图乙所示的可拆式变压器（铁芯不闭合）进行研究
①实验还需下列器材中的__________；
②实验中，上图中变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，则所接电源电压档位为_______．
A．18.0V B．12.0V C．5.0V D．2.5V
16．有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线．
（1）某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断___线圈的匝数多（选填“A”或“B”）；
（2）如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源（输出电压的有效值不变）．
现采用如下方法进行测量：
①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁心上再绕制n匝线圈；
②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接；
③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压U0和B线圈的输出电压U；
请在上述基础上，补充一个实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量（需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义），再写出测量A、B线圈的匝数和的表达式．
④___________________；
nA= _________，nB= __________．
17．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
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
只有线圈中的磁通量发生变化时才会产生感应电动势，所以在甲图中当开关闭合或断开的瞬间，穿过副线圈的磁通量发生了变化，所以在副线圈上能产生高压，但图乙中原线圈接了直流电，所以无论开关是断开还是闭合，穿过副线圈的磁通量都不发生变化，所以不会产生高压，故C正确，ABD错；
故选C
2．C
【解析】
【详解】
副线圈的电流为，则原线圈的电流为，由得，故A错误；流过电阻的交流电的频率为，故B错误；副线圈的电压为，由得，，则其最大值为，故C正确；，故D错误．
【点睛】
根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论．
3．B
【解析】
【详解】
由题意知副线圈的电流为，则原先圈的电流为，与原线圈串联的电阻的电压为，由变压器的变比可知原线圈的电压为，所以有，解得，原线圈回路中的电阻的功率为，副线圈回路中的电阻的功率为，所以，故选项B正确，A、C、D错误．
4．C
【解析】
【详解】
钳形电流测量仪实质上是“降流”，则原理是与升压变压器一样，故A错误．此仪器不需要断开电路，只需将将此钳式电流表的钳口扣在导线上即可，选项B错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的电流将小于实际电流，故C正确．根据n1I1=n2I2，知若将载流导线在铁芯上多绕几匝，即n1变大，I1、n2不变，则钳形电流测量仪的示数I2 将变大，即读数会偏大．故D错误．
5．D
【解析】
【详解】
R的热功率为
刚开始工作时R温度较低，阻值较小，其两端电压小于正常工作时的电压，所以开始时滑片应位于c。为了使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，需要逐渐增大其两端电压，根据变压器的变压规律可知应增大变压器输出端匝数，即从c缓慢调至b。
故选D。
6．D
【解析】
【详解】
A．触片同时接触、两个触点时电热丝没有接入电路，电吹风吹冷风；电动机与电热丝同时接入电路时吹热风，触片与触点、接触，故A错误；
B．根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
故B错误；
C．吹热风时电热丝消耗的功率
则电热丝的电流为
故C错误；
D．小风扇的热功率为
电流
则由
可得
故D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【分析】
根据理想变压器的电流与匝数成反比和欧姆定律，综合可得出电压数值．
【详解】
电阻R2两端的电压为，流过R2的电流为I2，由欧姆定律可知；根据理想变压器的原副线圈之间的电流与匝数成反比有：，可得，则两端的电压为；故选B.
【点睛】
掌握住理想变压器的电压、电流、功率之间的关系，特别注意三种关系只在原副线圈上满足.
8．A
【解析】
【详解】
AB间接入的交流电的电压有效值为，根据公式可得副线圈两端电压有效值为，故而二极管的反向耐压值至少为，它是最大值，所以，Q为副线圈正中央抽头，则R两端电压为20V，所以R消耗的热功率为，A正确；
9．C
【解析】
【详解】
本题考查理想变压器．由题意知原线圈电压有效值，由得，副线圈最大值为,将击穿电压为6V的电容器接在C、D两端将会被击穿，把额定电压为6V的小灯泡接在C、D两端，小灯泡能正常工作，A错C对；，，B错；把交流电压表接在C、D两端时，电压表读数为6V，D错；选C．
10．D
【解析】
【详解】
A．根据图像可知，周期为0.02s，最大值为 ，所以可得变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 ，选项A错误；
B．电压表显示的为电压的有效值，且正弦式交流电的有效值等于峰值的，再结合理想变压器的原副线圈的端电压之比等于匝数之比，所以电压表的示数为1V，选项B错误；
C．R1两端的电压为1V，根据，可得R1的电功率为0. 2W，选项C错误；
D．R2处温度升高时，R2的电阻减小，所以副线圈的总电阻减小，又副线圈的端电压不变，所以副线圈的电流增大，再结合理想变压器的电流特点，可知电流表示数变大，选项D正确。
故选D。
11．AB
【解析】
【分析】
【详解】
B．根据理想变压器电压与匝数成正比，有
所以，副线圈两端的电压
故B正确；
C．因为二极管具有单向导电性，则电阻上产生的热量
故C错误；
D．电阻消耗的电功率
故D错误；
A．电阻消耗的电功率等于电阻消耗的电功率，则输入功率
则输入电流
故A正确。
故选AB。
【点睛】
二极管的作用是只允许正向的电流通过，根据电压与匝数成正比即可求得电压表的示数，根据输入功率等于输出功率，即可求出电流表的读数。
12．AC
【解析】
【分析】
【详解】
理想变压器的输入功率等于输出功率，即
根据
可知
根据
则
故选AC。
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．变压器有
代入数据有
选项A正确；
BC．空调启动时电流增大，导线电阻分压增加，热水器电压降低，功率降低，选项B错误；
C．空调制冷停止时，电流减小，导线电阻分压减小，导线电阻耗能减小，选项C错误；
D．在用电器正常工作时，功率不变，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大，选项D正确。
故选AD。
14．BD
【解析】
【分析】
【详解】
左边的与电路并联，为电压互感器，右边的与电路串联，为电流互感器，则a为交流电压表，b为交流电流表，n1>n2，n3故选BD。
15． （1）2.030cm； （2）AD； A
【解析】
【详解】
（1）①游标卡尺的主尺读数为20mm，游标读数为0.05×6mm=0.30mm，则摆球的直径d=20.30mm=2.030cm．
②设小球的半径为r，根据单摆的周期公式得，T1＝2π，T2＝2π，
联立方程组解得．
（2）①变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，如果原线圈中通的是交流电源．变压器线圈两端的电压与匝数的关系：，需要测电压，所以需要一个测电压的仪器．故AD正确，BC错误．
②若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系：
若变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，那么原线圈的电压为U1=×5=10V；
如今可拆式变压器（铁芯不闭合），要使副线圈所接电表的示数为5.0V，那么原线圈的电压必须远大于10V，故A正确，BCD错误；
16． B 用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1，然后拆除电路并整理器材
【解析】
【详解】
(1)[1]根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，即B的电阻比A大，所以B线圈匝数多；
(4)[2]用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1，然后拆除电路并整理器材；
[3][4]根据变压器电压比等于匝数比，有
解得A线圈的匝数
B线圈的匝数
17． CDF B D B
【解析】
【详解】
（1）[1]A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，让副线圈上得到较低的电压，选项A错误；
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“交流电压挡”，选项B错误；
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，选项C正确；
D．为确保安全，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，选项D正确；
E．变压器开始正常工作后，铁芯是不导电的，把电能是由原副线圈的电磁感应原理将电能输送到副线圈，选项E错误；
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，选项F正确。
故选CDF。
（2）[2]A．副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，选项A错误；
B．学生电源实际输出电压大于标注的“”，所以副线圈电压为4.2V，选项B正确；
C．根据
若原线圈实际匝数与标注“800”不符，应小于800匝，选项C错误；
D．根据
若副线圈实际匝数与标注“400”不符，应大于400匝，选项D错误；
E．若变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合，则会导致变压器“漏磁”现象严重，则次级电压会小于4V，选项E错误。
故选B。
（3）①[3]变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是增大电阻，从而为了减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，则硅钢片应平行于平面，故选D；
②[4]这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率。故选B。
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