高二物理粤教版（2019）选择必修二3.3变压器 课时作业（含解析）

3.3变压器
一、单选题
1．如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，变压比为1000∶1，乙是电流互感器．变流比为100∶1，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则输电线的输送功率为( )
A．2.2×108W B．2.2×105W
C．2.2×104W D．2.2×103W
2．“新冠肺炎”席卷全球，某汽车厂决定改建生产线转产口罩，原生产线工作电压为380V，而口罩机工作电压为220V。现在需要变压器来进行降压，若变压器原线圈匝数为1900匝，则副线圈匝数为（　　）
A．110 B．220 C．1100 D．2200
3．无线充电具有安全、耐用、方便的特点。如图为无线充电中的受电线圈示意图，由一个发射线圈和一个接收线圈构成，发射线圈、接收线圈匝数比n1：n2=5：1，若ab端输入电流为i=0.28sin200t（A），充电过程中不考虑各种能量损失。则接收线圈输出电流的有效值约为（　　）
A．0.056A B．0.14A C．1A D．1.4A
4．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2； 副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则
A．U=110V，I=0.05A
B．U=110V，I=0.2A
C．U=440V，I=0.2A
D．U=440V，I=0.05A
5．如图甲所示为一种自耦变压器（可视为理想变压器）的结构示意图。线圈均匀绕在圆环型铁芯上，滑动触头P在某一位置，在BC间接一个交流电压表和一个电阻R。若AB间输入图乙所示的交变电压，则（　　）
A．时，电压表的示数为零
B．电阻R中电流方向每秒钟改变50次
C．滑动触头P逆时针转动时，AB间输入功率增大
D．滑动触头P顺时针转动时，R两端的电压增大
6．理想变压器的原副线圈的端电压之比为3：1，图中有四个完全相同的灯泡，若L2、L3、L4都正常发光，则灯泡L1一定（　　）
A．正常发光
B．比正常发光时暗一些
C．比正常发光时亮，并有可能烧毁
D．条件不足，无法判断
7．如图，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为U0的交变电源上，当S断开时，L1、L2、L3三只灯泡均正常发光；若闭合S，已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则（　　）
A．灯泡L1变亮 B．灯泡L2变亮
C．灯泡L3亮度不变 D．灯泡L4正常发光
8．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为，且分别接有阻值相同的电阻和，，通过电阻的瞬时电流如图乙所示，则此时（　　）
A．用电压表测量交流电源电压为600V
B．图乙交流电瞬时值表达式为
C．交流电源的输出功率为180W
D．和消耗的功率之比为1：2
二、多选题
9．比较理想变压器的原线圈和副线圈，其中相同的物理量有(　　)
A．电压 B．电流
C．电功率 D．磁通量的变化率
10．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管（正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路）、定值电阻R0、热敏电阻Rt（阻值随温度的升高而减小）及报警器P（电流增加到一定值时报警器P将发出警报声）组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是（　　）
A．变压器线圈输出交流电的频率为100 Hz
B．电压表的示数为11V
C．Rt处温度减小到一定值时，报警器P将发出警报声
D．报警器报警时，变压器的输入功率比报警前大
11．如图所示，面积为、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=25Ω，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时．下列说法正确的是( )
A．线圈中感应电动势的表达式为
B．P上移时，电流表示数减小
C．t=0时，电压表示数为
D．当原、副线圈匝数比为2:1时，电阻上消耗的功率为100W
12．如图所示的理想变压器，其输入端接在的交流电源上，原、副线圈的匝数比为，为电阻箱，副线圈中的电阻，电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．当时，电压表的读数为100V B．当时，电流表的读数为5A
C．当时，电流表的读数为4A D．当时，电压表的读数为100V
三、解答题
13．在我国西电东输工程中，为减少输电线路上的电能损失和提高输电效率，需要提高电压进行远距离输电。假设某电站的输出电压是500 V，为将电压提高到500 kV，需要用一个升压变压器，求这个升压变压器的原、副线圈匝数比。
14．如图所示，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，求：
(1)副线圈回路中电阻两端的电压；
(2)原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比。
15．在如图所示的理想变压器的电路中，变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为，电压表的示数为，则电阻的大小为多少？
参考答案：
1．A
【详解】根据变压器原理，回路电压：；回路电流：，输送功率：，BCD错误A正确．
2．C
【详解】根据 解得
匝
故选C。
3．C
【详解】发射线圈电流的有效值为
则接收线圈输出电流的有效值约为
故选C。
4．B
【详解】灯泡正常发光，故输出端电压为220V，电流
I2=A=0.1A
根据电压之比等于匝数之比可得：输入电压
U1==110V
根据电流之比等于匝数的反比可知：输入电流
I1=2I2=2×0.1=0.2A
故B正确，ACD错误；
故选B。
点睛：本题考查变压器的基本原理，要明确变压器输入功率等于输出功率，电压之比等于匝数之比，电流之比等于匝数的反比．
5．C
【详解】A．电压表的读数为有效值，任何时刻均不可能为零，故A错误；
B．该交流电的周期0.02s，频率为50Hz，一个周期电流方向改变2次，电阻R中电流方向每秒钟改变100次，故B错误；
C．滑动触头P逆时针转动时，副线圈匝数增加，输出电压增加，输出功率增大，AB间的输入功率也增大，故C正确；
D．滑动触头P顺时针旋转时，BC间线圈匝数减小，故线圈匝数之比增大，故输出电压减小，即R两端电压减小，故D错误；
故选C。
6．A
【详解】因为L2、L3、L4都正常发光，则副线圈电流为3I额，根据
灯泡L1的电流为I额，所以一定正常发光。故A正确BCD错误。
故选A。
7．A
【详解】A．当S接通后，副线圈回路电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，L1变亮，故A正确；
BC．原线圈电压减小，匝数比不变，故副线圈电压减小，所以灯泡 L2、L3两端的电压变小，灯泡L2、L3亮度变暗，故BC错误；
D．L2、L3、L4电压相等，比S断开时电压小，S断开时灯泡正常发光，S闭合时L4不能正常发光，故D错误。
故选A。
8．C
【详解】A．根据图乙可知通过的电流有效值为
根据可得通过的电流的有效值为
副线圈两端的电压为
根据可得原线圈两端电压为
用电压表测量交流电源电压为
故A错误；
B．据图乙得交流电的周期是0.2s，所以有
交流电的最大值是0.6A，所以图乙交流电瞬时值表达式为
故B错误；
C．交流电源的功率
故C正确；
D．消耗的功率为
消耗的功率为
和消耗的功率之比为
故D错误；
故选C。
9．CD
【详解】AB．理想变压器只改变电压和电流，不改变频率，AB错误；
C．理想变压器输入功率等于输出功率，C正确；
D．变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，原副线圈的磁通量变化率相等，D正确．
故选CD．
10．BD
【详解】A．由题图乙可知
f＝＝50 Hz
而理想变压器不改变交流电的频率，A项错误。
B．由题图乙可知原线圈输入电压的有效值U1＝220 V，则副线圈两端电压有效值
U2＝U1＝22 V
设电压表示数为U，由于二极管作用，副线圈回路在一个周期内只有半个周期的时间有电流，则由有效值定义有
解得
U＝＝11V
B项正确。
C．由题给条件可知，Rt处温度升高到一定值时，报警器会发出警报声，C项错误。
D．因报警器报警时回路中电流比报警前大，则报警时副线圈回路的总功率比报警前大，而输入功率与输出功率相等，D正确。
故选BD。
11．AD
【详解】矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：Em=nBsω=100××0.02×100=100V，线圈中感应电动势的表达式为e=100cos（100t）V，故A正确；P上移时，原线圈的匝数减小，则导致副线圈电压增大，那么副线圈电流也增大，则原线圈的电流会增大，故B错误；由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效值为U=100V，当t=0时，电压表示数为100V，故C错误；当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上的电压为50V，则电阻消耗的功率为P=W=100W，故D正确；故选AD．
12．BC
【详解】A．输入端电压的有效值为100V，当时，电压表的读数为
故A错误；
B．当时，次级线圈中的电流
A
故B正确；
CD．当时，设电流表的示数为，则此时初级电流为，初级电压为
则次级电压为
则有
解得
此时电压表读数为
故C正确，D错误；
故选BC。
13．1∶1 000
【详解】变压器的电压与匝数成正比
14．(1)；(2)
【详解】(1)设原线圈的电流为，则根据理想变压器电流关系，得副线圈中的电流为，变压器输入电功率与输出电功率相等，则有
求得原线圈中电流
原线圈中电阻两端的电压为，输入电压
再根据理想变压器电压关系得副线圈电压
(2)根据焦耳定律得原、副线圈电路的功率分别为
原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比
15．
【详解】根据变压器原理可知，原副线圈电压之比
已知，故
通过的电流为
副线圈上的电流为
又
知
所以流过电流表的电流为
故
解得