3.3 科学探究：变压器 同步练习 -2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册（word版含答案解析））
文档属性
| 名称 | 3.3 科学探究：变压器 同步练习 -2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册（word版含答案解析）） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 984.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-09 20:27:31 | ||
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文档简介
2021-2022学年（下）鲁科版《选择性必修二》同步练习
变压器
一、单选题
1．下列关于变压器的说法正确的是
A．变压器工作的基础是自感现象
B．在原线圈中，电能转化为磁场能
C．电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起
D．变压器对恒定电流也能变压
2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1﹕n2=4﹕1，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示数为
A．3 mA
B．0 mA
C．48 mA
D．与负载R的值有关
3．如图电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想电表，Rt是热敏电阻，其阻值随温度的升高而增大，R0为定值电阻，原线圈接在的交流电源上，则
A．变压器原、副线圈中交流电的频率之比为10：1
B．变压器原、副线圈中的电流之比为1：10
C．当Rt温度升高时，电流表的读数变大
D．当Rt温度升高时，电压表的读数变小
4．如图，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光。将开关S由闭合变为断开，则
A．U2增大
B．I1减小
C．I2增大
D．变压器的输入功率增大
5．如图所示，三个相同的灯泡与理想变压器相连接，当接上交流电源后，三个电灯均正常发光，导线电阻不计，电源的输出电压U1与副线圈两端的电压U2之比为
A．1:2
B．1:1
C．2:1
D．3:1
二、多选题
6．理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量有
A．交流电的频率
B．交流电的功率
C．磁通量的变化率
D．交流电的峰值
7．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
电压表的读数为
副线圈中输出交流电的周期为0.02 s
电流表的读数为2.2 A
原线圈中的输入功率为6.25 W
8．电流互感器和电压互感器如图所示。其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则
A．A为电流互感器，且n1＜n2，a是电流表
B．A为电压互感器，且n1＞n2，a是电压表
C．B为电流互感器，且n3＜n4，b是电流表
D．B为电压互感器，且n3＞n4，b是电压表
9．如图所示，R1、R2、R3为完全相同的标准电阻。甲、乙两种情况下电阻R2、R3的功率均为P，且匝数比n1：n2均为4：l，则
A．图甲中R1的功率16P
B．图甲中R1的功率
C．图乙中R1的功率16P
D．图乙中R1的功率
10．（1）如图所示为可拆式变压器的构造
（1）变压器是由 和绕在铁芯上的两个线圈组成的；
（2）其工作原理是： ；
（3）实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有：______（选填“>”“<”或“=”）。
11．学校实验室提供如图甲所示的可拆变压器元件，某同学探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系：
(1) 该同学还需要的实验器材是______（填选项前的字母）；
A． B． C．
D． E.
(2) 该同学实验组装的变压器如图乙所示。铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，原线圈两端与电源相连，测得原、副线圈两端的电压分别为10V和1.8V，发现结果与正确实验结论有明显偏差，最有可能原因是______；
A．副线圈的数太少 B．副线圈的电阻太大
C．原线圈的匝数太多，电阻过大 D．没有将铁芯B安装在铁芯A上
(3) 改正后正确操作，为原线圈n1=800匝接入12V电压，副线圈n2=400匝接线柱间输出电压最有可能是______。
A．24V B．6V C．5.6V D．2V
12．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。
13．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器（滑动变阻器阻值变化范围为）和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为0。求：
（1）此时电阻和消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
*（3）若调节滑动变阻器触头，能使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
参考答案
1．【答案】B
变压器工作的基础是互感现象。在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的。变压器只能对变化的电流有变压作用。
故选B。
2．【答案】B
导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E=Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0mA；故ACD错误，B正确．
3．【答案】B
A．变压器原、副线圈中交流电的频率之比为1:1，所以A错误；
B．变压器原、副线圈中的电流与匝数成反比则其电流之比为1:10，所以B正确；
C．变压器原、副线圈中的电压不变，当Rt温度升高时，其阻值随温度的升高而增大，则副线圈电流将减小，所以C错误；
D．变压器原、副线圈中的电压与副线圈负载电阻无关，所以变压器原、副线圈中的电压不变，则D错误；
故选B。
4．【答案】B
A．根据可知U2不变，选项A错误；
BC．将开关S由闭合变为断开，则次级电阻变大，次级电流I2减小，则初级电流I1减小，选项B正确，C错误；
D．变压器的输出功率P2=I2U2减小，则输入功率减小，选项D错误；
5．【答案】D
设灯泡正常发光的电流为I，电压为U，则根据题意，三个灯泡都正常发光，副线圈的电流为2I，原线圈的电流为I，副线圈的电压U2=U，原线圈电流与副线圈电流之比为1:2，则变压器的原副线圈电压比为2:1，即变压器的输入电压为2U，所以U1=U+2U=3U，电源的输出电压U1与副线圈两端的电压U2之比为3:1，D正确，ABC错误。
6．【答案】ABC
理想变压器的特点是没有功率损耗和漏磁，而且单位时间内通过原副线圈的磁通量是相等的，且原副线圈的变化周期是相等的，所以理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量是交流的频率、功率、磁通量的变化率．ABC正确
7．【答案】BD
A．原线圈的最大值为，有效值为=，根据变压比可得副线圈的有效值为=25V，电压表的读数为有效值25 V，选项A错误；
B．副线圈的交流电的周期和原线圈交流电的周期相同，为
选项B正确；
C．副线圈中的电流
根据变压比可得原线圈电流的有效值为
=
原线圈中的电流表读数为有效值，选项C错误；
D．原线圈中的输入功率
选项D误。
8．【答案】AD
AB． 由图可知，A串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以n1＜n2，a是电流表，故A正确，B错误；
CD． B并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以n3＞n4，b是电压表
9．【答案】AD
AB．设甲图中，R2、R3两端的电压为U，则变压器初级电压为4U，即图甲中R1的功率
AB错误；
CD．乙图中通过R2的电流为I，则通过R3的电流也为I，且n2=n3，根据初级次级功率相同可知
解得
I1=0.5I
则R1的功率
C错误，D正确。
故选D。
10．【答案】 闭合铁芯 电磁感应或互感 >
（1）[1]变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的；
（2）[2]变压器工作原理是电磁感应或互感；
（3）[3]实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有
11．【答案】 BE D C
(1)[1]探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系，主要实验器材有可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) 、低压交流电源和多用电表等，故选BE。
(2)[2] 铁芯上原，副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，则根据变压器的工作原理可知
即原、副线圈两端的电压之比为2：1，但实际电压差距很大，说明该同学忘记了把图甲中的铁芯B组装到变压器铁芯A上，导致“漏磁”，则副线圈两端的电压很小。
故选D。
(3)[3] 根据变压器的工作原理可知
解得
如果副线圈不带铁芯，则会出现漏磁现象，副线圈的输出电压会小于6V。
故选C。
12．【答案】（1）5∶1；（2）0.2 A；（3）250
（1）由变压比公式
U1∶U2=n1∶n2
得
n1∶n2=100 V∶20 V=5∶1
（2）由
P=UI
得
I1====0.2 A
（3）由
U1Im=nP灯
代入数值解得
n==250
13．【答案】（1）；（2）180V；（3）10Ω，1102.5W
（1）
根据理想变压器原副线圈匝数比和电流比的关系有
电阻消耗的功率
P=I2R
所以
（2）设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，电阻R1两端电压为U3，有
U0=U1+U3
又
即
U1=U2
根据欧姆定律有
U3=I1R1
U2=I2R2
则
U3=U2
联立以上各式代入数值解得
U2=180V
（3）设变阻器接入电路电阻为Rx，则有
又输出功率
P=(R2+ Rx)
当=R1，变压器输出功率最大，即
Rx=R1=10Ω
此时变压器最大输出功率为
Pm==1102.5W
变压器
一、单选题
1．下列关于变压器的说法正确的是
A．变压器工作的基础是自感现象
B．在原线圈中，电能转化为磁场能
C．电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起
D．变压器对恒定电流也能变压
2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1﹕n2=4﹕1，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示数为
A．3 mA
B．0 mA
C．48 mA
D．与负载R的值有关
3．如图电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想电表，Rt是热敏电阻，其阻值随温度的升高而增大，R0为定值电阻，原线圈接在的交流电源上，则
A．变压器原、副线圈中交流电的频率之比为10：1
B．变压器原、副线圈中的电流之比为1：10
C．当Rt温度升高时，电流表的读数变大
D．当Rt温度升高时，电压表的读数变小
4．如图，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光。将开关S由闭合变为断开，则
A．U2增大
B．I1减小
C．I2增大
D．变压器的输入功率增大
5．如图所示，三个相同的灯泡与理想变压器相连接，当接上交流电源后，三个电灯均正常发光，导线电阻不计，电源的输出电压U1与副线圈两端的电压U2之比为
A．1:2
B．1:1
C．2:1
D．3:1
二、多选题
6．理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量有
A．交流电的频率
B．交流电的功率
C．磁通量的变化率
D．交流电的峰值
7．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
电压表的读数为
副线圈中输出交流电的周期为0.02 s
电流表的读数为2.2 A
原线圈中的输入功率为6.25 W
8．电流互感器和电压互感器如图所示。其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则
A．A为电流互感器，且n1＜n2，a是电流表
B．A为电压互感器，且n1＞n2，a是电压表
C．B为电流互感器，且n3＜n4，b是电流表
D．B为电压互感器，且n3＞n4，b是电压表
9．如图所示，R1、R2、R3为完全相同的标准电阻。甲、乙两种情况下电阻R2、R3的功率均为P，且匝数比n1：n2均为4：l，则
A．图甲中R1的功率16P
B．图甲中R1的功率
C．图乙中R1的功率16P
D．图乙中R1的功率
10．（1）如图所示为可拆式变压器的构造
（1）变压器是由 和绕在铁芯上的两个线圈组成的；
（2）其工作原理是： ；
（3）实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有：______（选填“>”“<”或“=”）。
11．学校实验室提供如图甲所示的可拆变压器元件，某同学探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系：
(1) 该同学还需要的实验器材是______（填选项前的字母）；
A． B． C．
D． E.
(2) 该同学实验组装的变压器如图乙所示。铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，原线圈两端与电源相连，测得原、副线圈两端的电压分别为10V和1.8V，发现结果与正确实验结论有明显偏差，最有可能原因是______；
A．副线圈的数太少 B．副线圈的电阻太大
C．原线圈的匝数太多，电阻过大 D．没有将铁芯B安装在铁芯A上
(3) 改正后正确操作，为原线圈n1=800匝接入12V电压，副线圈n2=400匝接线柱间输出电压最有可能是______。
A．24V B．6V C．5.6V D．2V
12．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。
13．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器（滑动变阻器阻值变化范围为）和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为0。求：
（1）此时电阻和消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
*（3）若调节滑动变阻器触头，能使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
参考答案
1．【答案】B
变压器工作的基础是互感现象。在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的。变压器只能对变化的电流有变压作用。
故选B。
2．【答案】B
导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E=Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0mA；故ACD错误，B正确．
3．【答案】B
A．变压器原、副线圈中交流电的频率之比为1:1，所以A错误；
B．变压器原、副线圈中的电流与匝数成反比则其电流之比为1:10，所以B正确；
C．变压器原、副线圈中的电压不变，当Rt温度升高时，其阻值随温度的升高而增大，则副线圈电流将减小，所以C错误；
D．变压器原、副线圈中的电压与副线圈负载电阻无关，所以变压器原、副线圈中的电压不变，则D错误；
故选B。
4．【答案】B
A．根据可知U2不变，选项A错误；
BC．将开关S由闭合变为断开，则次级电阻变大，次级电流I2减小，则初级电流I1减小，选项B正确，C错误；
D．变压器的输出功率P2=I2U2减小，则输入功率减小，选项D错误；
5．【答案】D
设灯泡正常发光的电流为I，电压为U，则根据题意，三个灯泡都正常发光，副线圈的电流为2I，原线圈的电流为I，副线圈的电压U2=U，原线圈电流与副线圈电流之比为1:2，则变压器的原副线圈电压比为2:1，即变压器的输入电压为2U，所以U1=U+2U=3U，电源的输出电压U1与副线圈两端的电压U2之比为3:1，D正确，ABC错误。
6．【答案】ABC
理想变压器的特点是没有功率损耗和漏磁，而且单位时间内通过原副线圈的磁通量是相等的，且原副线圈的变化周期是相等的，所以理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量是交流的频率、功率、磁通量的变化率．ABC正确
7．【答案】BD
A．原线圈的最大值为，有效值为=，根据变压比可得副线圈的有效值为=25V，电压表的读数为有效值25 V，选项A错误；
B．副线圈的交流电的周期和原线圈交流电的周期相同，为
选项B正确；
C．副线圈中的电流
根据变压比可得原线圈电流的有效值为
=
原线圈中的电流表读数为有效值，选项C错误；
D．原线圈中的输入功率
选项D误。
8．【答案】AD
AB． 由图可知，A串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以n1＜n2，a是电流表，故A正确，B错误；
CD． B并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以n3＞n4，b是电压表
9．【答案】AD
AB．设甲图中，R2、R3两端的电压为U，则变压器初级电压为4U，即图甲中R1的功率
AB错误；
CD．乙图中通过R2的电流为I，则通过R3的电流也为I，且n2=n3，根据初级次级功率相同可知
解得
I1=0.5I
则R1的功率
C错误，D正确。
故选D。
10．【答案】 闭合铁芯 电磁感应或互感 >
（1）[1]变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的；
（2）[2]变压器工作原理是电磁感应或互感；
（3）[3]实验中考虑到变压器“三损”，实验结论将有
11．【答案】 BE D C
(1)[1]探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系，主要实验器材有可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) 、低压交流电源和多用电表等，故选BE。
(2)[2] 铁芯上原，副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，则根据变压器的工作原理可知
即原、副线圈两端的电压之比为2：1，但实际电压差距很大，说明该同学忘记了把图甲中的铁芯B组装到变压器铁芯A上，导致“漏磁”，则副线圈两端的电压很小。
故选D。
(3)[3] 根据变压器的工作原理可知
解得
如果副线圈不带铁芯，则会出现漏磁现象，副线圈的输出电压会小于6V。
故选C。
12．【答案】（1）5∶1；（2）0.2 A；（3）250
（1）由变压比公式
U1∶U2=n1∶n2
得
n1∶n2=100 V∶20 V=5∶1
（2）由
P=UI
得
I1====0.2 A
（3）由
U1Im=nP灯
代入数值解得
n==250
13．【答案】（1）；（2）180V；（3）10Ω，1102.5W
（1）
根据理想变压器原副线圈匝数比和电流比的关系有
电阻消耗的功率
P=I2R
所以
（2）设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，电阻R1两端电压为U3，有
U0=U1+U3
又
即
U1=U2
根据欧姆定律有
U3=I1R1
U2=I2R2
则
U3=U2
联立以上各式代入数值解得
U2=180V
（3）设变阻器接入电路电阻为Rx，则有
又输出功率
P=(R2+ Rx)
当=R1，变压器输出功率最大，即
Rx=R1=10Ω
此时变压器最大输出功率为
Pm==1102.5W