3.3科学探究：变压器 基础巩固（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.3科学探究：变压器 基础巩固（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 903.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-14 12:57:58 | ||
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文档简介
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．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
2．如图所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）
A．图甲表示交流电，图乙表示直流电
B．图甲电压的有效值为220V，图乙电压的有效值小于220V
C．图乙电压的瞬时值表达式为u=220sin100πtV
D．图甲电压经过匝数比为10：1的变压器变压后，频率变为原来的0.1倍
3．一自耦调压变压器（可看作理想变压器）的电路如图甲所示，已知变压器线圈的总匝数为1900匝，原线圈为1100匝，图中的电阻R=1kΩ，原线圈输入如图乙所示的交流电压，滑动触头P最初在线圈的最上端A处，电压表为理想的交流电表。则（ ）
A．原线圈输入的交流电压瞬时值表达式为u=220sin50πt（V）
B．电压表的示数为220V
C．电阻R上的发热功率P热=144.4W
D．若将P向下移动，变压器的输入功率变大
4．图1中理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=22∶3，原线圈接在如图2所示的正弦交流电源上，副线圈与压敏电阻R （所受压力F越大，阻值越小）、灯泡L相连，已知输电线的等效电阻R0的阻值为3Ω，灯泡的电阻值恒为15Ω，额定电压为24V。闭合开关S，测得灯泡两端的电压低于额定电压，为使灯泡能正常发光，应采取的措施（ ）
A．逐渐增大F，使R=15Ω B．逐渐减小F，使R=30Ω
C．逐渐增大F，使R=45Ω D．逐渐减小F，使R=60Ω
5．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈通过电流表和定值电阻R1连接电压为U的交变电源，定值电阻电流表、电压表均为理想电表，电压表的示数为8V。则（ ）
A．电流表示数为1A
B．交流电源电源U为20V
C．电阻R1的功率为25.6W
D．电阻R2的功率为3.2W
6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈输入如图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻（其阻值随温度的升高而减小），下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中电压的有效值为110V
B．电压表的示数为44V
C．R处出现火警时，电流表示数减小
D．R处出现火警时，电阻R0消耗的电功率增大
7．如图所示，在理想自耦变压器原线圈的两端加上正弦式交变电压，总匝数匝的副线圈两端连接一个电动机M和电阻R。已知电动机的额定电压、额定功率、内部线圈电阻，定值电阻。现调节自耦变压器的滑片P，使电动机恰好正常工作。电流表为理想电表，则以下说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为1.4A B．接入电路的原线圈的匝数为40匝
C．变压器的输入功率为35W D．电动机的输出功率为7.5W
8．有一理想变压器如图甲所示，原副线圈匝数比为11∶4，原线圈接入如图乙所示的交流电压，回路中的灯泡L的额定电压为。灯泡正常工作时的电阻为，定值电阻，，滑动变阻器最大阻值，为保证灯泡正常工作，则滑动变阻器接入电路的电阻为（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示，理想变压器原线圈a的匝数匝，副线圈b的匝数匝，原线圈通过定值电阻接在的交流电源上，副线圈中“、”的灯泡L恰好正常发光，定值电阻，电压表V为理想电表。则下列推断正确的是（ ）
A．理想电压表V的示数为
B．定值电阻
C．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为
D．该交流电源的输出功率为
10．图示甲、乙电路输入交变电流的电压u相同，图乙中理想变压器的原、副线圈的匝数分别为n1和n2，若要求甲、乙电路原线圈中电流i相同，则n1、n2、R1、R2应满足的关系是( )
A．n1R1=n2R2
B．n2R1=n1R2
C．
D．
11．如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L和一个滑动变阻器R，原线圈输入电压的有效值恒定，现将滑动变阻器R的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（ ）
A．副线圈M、N两端的输出电压增大
B．原线圈的输入功率增大
C．灯泡L两端的电压减小
D．原线圈中的电流增大
12．人们在生产、生活中经常使用变压器，用它来改变交流电的电压，满足各种实际需要。如图所示，变压器是理想变压器，原线圈的输入电压、匝数、输入电功率、电流和交流电的频率分别为U1、n1、P1、I1和f1；副线圈的输出电压、匝数、输出电功率、电流和交流电的频率分别为U2、n2、P2、I2和f2。已知U1＞U2，下列说法中正确的是（ ）
A．n1＜n2 B．f1＜f2 C．I1=I2 D．P1=P2
13．中国科技馆“探索与发现”展厅中有一件展品为“自制变压器”，它向参观者展示了变压器的工作原理，如图甲、乙所示。工作人员将变压器的原、副线圈的匝数之比调为44︰5，然后按如图丙所示连接好电路，将原线圈接在电压（V）的交流电源上。已知副线圈中的负载电阻R＝100 Ω，两电表均为理想交流电表，自制变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表的读数为 B．副线圈中输出交流电的周期为0.02 s
C．电流表的读数为2.2 A D．原线圈中的输入功率为
14．如图所示，矩形线圈abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的 边以角速度匀速转动。线圈的匝数，边长m，m，理想变压器原、副线圈的匝数比是2﹕1，一只理想二极管和一个阻值为25Ω的定值电阻R串联在副线圈电路中，已知电压表和电流表均为理想交流电表，线圈和导线的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．该矩形线圈产生的电动势的最大值为50V
B．电压表的示数为12.5V
C．1min内电阻R上产生的热量为750J
D．减小电阻R的值，电流表示数变小
15．科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T，手摇发电机线圈的面积为0.25m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为1：100。下列说法正确的是（ ）
A．线圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花
B．线圈转速等于4r/s时，点火器可以产生电火花
C．电压表的示数为5V时，点火器可以产生电火花
D．电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花
二、填空题（共4题）
16．(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，利用如图所示可拆式变压器进行研究，实验还需要的器材是____。
A．直流电压表 B．直流电流表 C．多用电表 D．条形磁铁
(2)正确选择器材后，将(1)中变压器的原线圈接线0、8接线柱，与直流电压10.0V相连（如图），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
17．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___________。
18．为了测定变压器的原、副线圈的匝数，可以在变压器的闭合铁芯上再临时绕一个线圈，已知临时绕的线圈是5匝，将变压器的原线圈接到电压是220V的交流电源上，测得副线圈和临时绕的线圈两端的电压分别是6．0V和0．4V．由此可知这个变压器原线圈的匝数是________匝，副线圈的匝数是________匝．
19．有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。请补充实验步骤，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）。
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芯上再绕制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和B线圈的输出电压U；
④_____________________；
⑤拆除电路并整理器材。
A、B线圈的匝数和的表达式为________，________。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，理想变压器的原线圈与两个阻值相同的定值电阻、连接，副线圈接一个小灯泡，两定值电阻的阻值是灯泡电阻的2倍，当灯泡正常发光时，消耗的功率是灯泡功率的8倍。
(1)求理想变压器原副线圈的匝数比。
(2)小灯泡正常发光时，A、B端输入的电压是小灯泡两端电压的多少倍？
21．如图甲所示为手摇发电机的实物模型，其工作原理可简化为如图乙所示：匀强磁场的磁感应强度大小为T，矩形线圈的总电阻为0.3Ω、匝数为50匝、面积为0.1，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格均为“220V，110W”的灯泡，如图丙所示，现在匀速摇动发电机，使两灯泡均正常发光，已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。求：
（1）理想交流电压表的读数；
（2）手摇发电机匀速转动的角速度。
22．如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻r=19Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏）供电，理想降压变压器的原副线圈匝数比，不计导线电阻，当灯都正常工作时：
（1）发电机的输出功率应是多大？
（2）发电机的电动势是多大？
（3）发电机的效率是多少？
23．如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中的电阻R=110Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n1：n2＝2：1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求：
(1)正弦交流电压的函数表达式；
(2)电流表的示数I。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．D
5．B
6．D
7．C
8．B
9．B
10．D
11．C
12．D
13．B
14．C
15．B
16． C D
17．
18． 2750 75
19． B 用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压
20．(1)；(2)
21．（1）；（2）10rad/s
22．（1）发电机的输出功率应是5280W；
（2）发电机的电动势是644V；
（3）发电机的效率是59%．
23．(1)u＝220sin100πtV；(2)1A
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．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
2．如图所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（ ）
A．图甲表示交流电，图乙表示直流电
B．图甲电压的有效值为220V，图乙电压的有效值小于220V
C．图乙电压的瞬时值表达式为u=220sin100πtV
D．图甲电压经过匝数比为10：1的变压器变压后，频率变为原来的0.1倍
3．一自耦调压变压器（可看作理想变压器）的电路如图甲所示，已知变压器线圈的总匝数为1900匝，原线圈为1100匝，图中的电阻R=1kΩ，原线圈输入如图乙所示的交流电压，滑动触头P最初在线圈的最上端A处，电压表为理想的交流电表。则（ ）
A．原线圈输入的交流电压瞬时值表达式为u=220sin50πt（V）
B．电压表的示数为220V
C．电阻R上的发热功率P热=144.4W
D．若将P向下移动，变压器的输入功率变大
4．图1中理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=22∶3，原线圈接在如图2所示的正弦交流电源上，副线圈与压敏电阻R （所受压力F越大，阻值越小）、灯泡L相连，已知输电线的等效电阻R0的阻值为3Ω，灯泡的电阻值恒为15Ω，额定电压为24V。闭合开关S，测得灯泡两端的电压低于额定电压，为使灯泡能正常发光，应采取的措施（ ）
A．逐渐增大F，使R=15Ω B．逐渐减小F，使R=30Ω
C．逐渐增大F，使R=45Ω D．逐渐减小F，使R=60Ω
5．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈通过电流表和定值电阻R1连接电压为U的交变电源，定值电阻电流表、电压表均为理想电表，电压表的示数为8V。则（ ）
A．电流表示数为1A
B．交流电源电源U为20V
C．电阻R1的功率为25.6W
D．电阻R2的功率为3.2W
6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈输入如图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻（其阻值随温度的升高而减小），下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中电压的有效值为110V
B．电压表的示数为44V
C．R处出现火警时，电流表示数减小
D．R处出现火警时，电阻R0消耗的电功率增大
7．如图所示，在理想自耦变压器原线圈的两端加上正弦式交变电压，总匝数匝的副线圈两端连接一个电动机M和电阻R。已知电动机的额定电压、额定功率、内部线圈电阻，定值电阻。现调节自耦变压器的滑片P，使电动机恰好正常工作。电流表为理想电表，则以下说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为1.4A B．接入电路的原线圈的匝数为40匝
C．变压器的输入功率为35W D．电动机的输出功率为7.5W
8．有一理想变压器如图甲所示，原副线圈匝数比为11∶4，原线圈接入如图乙所示的交流电压，回路中的灯泡L的额定电压为。灯泡正常工作时的电阻为，定值电阻，，滑动变阻器最大阻值，为保证灯泡正常工作，则滑动变阻器接入电路的电阻为（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示，理想变压器原线圈a的匝数匝，副线圈b的匝数匝，原线圈通过定值电阻接在的交流电源上，副线圈中“、”的灯泡L恰好正常发光，定值电阻，电压表V为理想电表。则下列推断正确的是（ ）
A．理想电压表V的示数为
B．定值电阻
C．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为
D．该交流电源的输出功率为
10．图示甲、乙电路输入交变电流的电压u相同，图乙中理想变压器的原、副线圈的匝数分别为n1和n2，若要求甲、乙电路原线圈中电流i相同，则n1、n2、R1、R2应满足的关系是( )
A．n1R1=n2R2
B．n2R1=n1R2
C．
D．
11．如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L和一个滑动变阻器R，原线圈输入电压的有效值恒定，现将滑动变阻器R的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（ ）
A．副线圈M、N两端的输出电压增大
B．原线圈的输入功率增大
C．灯泡L两端的电压减小
D．原线圈中的电流增大
12．人们在生产、生活中经常使用变压器，用它来改变交流电的电压，满足各种实际需要。如图所示，变压器是理想变压器，原线圈的输入电压、匝数、输入电功率、电流和交流电的频率分别为U1、n1、P1、I1和f1；副线圈的输出电压、匝数、输出电功率、电流和交流电的频率分别为U2、n2、P2、I2和f2。已知U1＞U2，下列说法中正确的是（ ）
A．n1＜n2 B．f1＜f2 C．I1=I2 D．P1=P2
13．中国科技馆“探索与发现”展厅中有一件展品为“自制变压器”，它向参观者展示了变压器的工作原理，如图甲、乙所示。工作人员将变压器的原、副线圈的匝数之比调为44︰5，然后按如图丙所示连接好电路，将原线圈接在电压（V）的交流电源上。已知副线圈中的负载电阻R＝100 Ω，两电表均为理想交流电表，自制变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表的读数为 B．副线圈中输出交流电的周期为0.02 s
C．电流表的读数为2.2 A D．原线圈中的输入功率为
14．如图所示，矩形线圈abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的 边以角速度匀速转动。线圈的匝数，边长m，m，理想变压器原、副线圈的匝数比是2﹕1，一只理想二极管和一个阻值为25Ω的定值电阻R串联在副线圈电路中，已知电压表和电流表均为理想交流电表，线圈和导线的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．该矩形线圈产生的电动势的最大值为50V
B．电压表的示数为12.5V
C．1min内电阻R上产生的热量为750J
D．减小电阻R的值，电流表示数变小
15．科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T，手摇发电机线圈的面积为0.25m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为1：100。下列说法正确的是（ ）
A．线圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花
B．线圈转速等于4r/s时，点火器可以产生电火花
C．电压表的示数为5V时，点火器可以产生电火花
D．电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花
二、填空题（共4题）
16．(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，利用如图所示可拆式变压器进行研究，实验还需要的器材是____。
A．直流电压表 B．直流电流表 C．多用电表 D．条形磁铁
(2)正确选择器材后，将(1)中变压器的原线圈接线0、8接线柱，与直流电压10.0V相连（如图），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
17．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___________。
18．为了测定变压器的原、副线圈的匝数，可以在变压器的闭合铁芯上再临时绕一个线圈，已知临时绕的线圈是5匝，将变压器的原线圈接到电压是220V的交流电源上，测得副线圈和临时绕的线圈两端的电压分别是6．0V和0．4V．由此可知这个变压器原线圈的匝数是________匝，副线圈的匝数是________匝．
19．有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。请补充实验步骤，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）。
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芯上再绕制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和B线圈的输出电压U；
④_____________________；
⑤拆除电路并整理器材。
A、B线圈的匝数和的表达式为________，________。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，理想变压器的原线圈与两个阻值相同的定值电阻、连接，副线圈接一个小灯泡，两定值电阻的阻值是灯泡电阻的2倍，当灯泡正常发光时，消耗的功率是灯泡功率的8倍。
(1)求理想变压器原副线圈的匝数比。
(2)小灯泡正常发光时，A、B端输入的电压是小灯泡两端电压的多少倍？
21．如图甲所示为手摇发电机的实物模型，其工作原理可简化为如图乙所示：匀强磁场的磁感应强度大小为T，矩形线圈的总电阻为0.3Ω、匝数为50匝、面积为0.1，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格均为“220V，110W”的灯泡，如图丙所示，现在匀速摇动发电机，使两灯泡均正常发光，已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。求：
（1）理想交流电压表的读数；
（2）手摇发电机匀速转动的角速度。
22．如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻r=19Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏）供电，理想降压变压器的原副线圈匝数比，不计导线电阻，当灯都正常工作时：
（1）发电机的输出功率应是多大？
（2）发电机的电动势是多大？
（3）发电机的效率是多少？
23．如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中的电阻R=110Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n1：n2＝2：1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求：
(1)正弦交流电压的函数表达式；
(2)电流表的示数I。
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参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．D
5．B
6．D
7．C
8．B
9．B
10．D
11．C
12．D
13．B
14．C
15．B
16． C D
17．
18． 2750 75
19． B 用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压
20．(1)；(2)
21．（1）；（2）10rad/s
22．（1）发电机的输出功率应是5280W；
（2）发电机的电动势是644V；
（3）发电机的效率是59%．
23．(1)u＝220sin100πtV；(2)1A
答案第1页，共2页