2018版高中物理课时作业十二变压器新人教版选修3_2

课时作业(十二)　变压器
一、单项选择题
1．一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕上5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　)
A．1 100,360　B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
解析：根据＝可得＝，可知n1＝1 100.排除C、D两项．再由＝可知n2＝180，故A错B对．
答案：B
2．如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(　　)
A．I1和I2表示电流的瞬时值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变，I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小，I1变小
解析：交流电表的示数为有效值，故A、B项均错误；P向下滑动过程中，R变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，U1、U2均不变，所以I2＝变大，由＝，得I1＝I2变大，故C项正确、D项错误．
答案：C
3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则(　　)
A．电流表的示数为 A
B．电源输出功率为1 200 W
C．电流表的示数为 A
D．原线圈端电压为11 V
解析：由灯泡正常发光，可知副线圈电压为220 V，由＝可知，原线圈电压U1＝20×220 V＝4 400 V，D错．
又因输入功率等于输出功率，P1＝P2＝60 W，故B错．
电流表读数为有效值，原线圈中电流I1＝＝ A＝ A，故A错、C正确．
答案：C
4．理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，如图所示．若(　　)
A．Q位置不变，将P向上滑动，U′变大
B．Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大
C．P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大
D．P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变
解析：当理想变压器的输入电压U，以及原、副线圈的匝数比不变时，副线圈两端的电压也不变，A项错．由P出＝知R增大时，输出功率减小，又由P入＝P出得原线圈中的电流表读数要减小，B项错．
Q往上滑动时，U′增大，而负载电阻不变，则输出功率要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，C项对、D项错．
答案：C
5．一理想变压器的原、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220 V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＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝
C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝
解析：由于变压器的匝数比为3∶1，可得原、副线圈的电流比为1∶3.根据P＝I2 R可知原、副线圈中电阻R的功率之比k＝，由＝，其中U2＝U，则U1＝3U，结合原、副线圈的电流比为1∶3，可得原线圈中电阻R上的电压为，所以有3U＋＝220 V，得U＝66 V，故选项A正确．
答案：A
二、多项选择题
6．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．n1>n2
B．n3>n4
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
解析：由电路连接方式可知，左图是电压互感器，把高电压经过变压器降压后测量，所以n1>n2，a为交流电压表，右图为电流互感器，把大电流经过变压器变为小电流再测量，所以n3答案：AD
7．如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为n1＝600，n2＝120，交流电源电压U1＝220 V，原线圈中串联一个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧断，则(　　)
A．负载功率不能超过44 W
B．副线圈电流最大值不能超过1 A
C．副线圈电流有效值不能超过1 A
D．副线圈电流有效值不能超过0.2 A
解析：由P入＝P出可知P入＝U1I1＝44 W．又由＝，得U2＝44 V，故I2不能大于1 A，负载功率不能超过44 W.
答案：AC
8．(锦州高二检测)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1.电池和交变电源的电动势都为6 V，内阻均不计．下列说法正确的是(　　)
A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流
B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0
C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V
D．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1
解析：在S与a接通的瞬间，由于电流由零突然变大，所以线圈中的磁通量会发生变化，副线圈中的R会有感应电流，所以A错误；在S与a接通稳定后，电路中的电流稳定，磁通量不会发生变化，所以副线圈中不会有感应电流产生，电阻R两端的电压为0，所以B正确；在S与b接通稳定后，由于b是交流电源，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为3 V，所以C正确；变压器不会改变交流电源的频率，所以原、副线圈中电流的频率是相同的，所以D错误．
答案：BC
9．如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11 Ω，电容器C的击穿电压为22 V，移动滑动触头使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)
A．电压表的示数为220 V
B．原、副线圈的匝数比为10∶1
C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流
D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin100πt V
解析：电压表的示数等于交变电压的有效值，所以电压表的示数为U1＝＝220 V，选项A正确；电容器刚好不被击穿，所以副线圈电压的最大值为22 V，有效值为U2＝ V＝11 V，所以原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1，选项B错误；交变电流能“通过”电容器，所以电流表的示数大于R0上的电流，选项C错误；由u－t图象可知u＝311sin100πt V，选项D正确．
答案：AD
10．由于天气原因某小区的供电系统遭到严重破坏．为此，启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所示，发电机输出的电压u＝480sin100πt V，图中R表示输电线的电阻．滑动触头P置于a处时，用户的用电器恰好正常工作．在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则(　　)
A．若A2的示数为2 A，R＝10 Ω，则原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1
B．若A2的示数为2 A，R＝10 Ω，则原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1
C．若要发电机的输出电压发生波动使V1的示数小于正常值，而用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动
D．若要V1的示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑动
解析：若A2的示数为2 A，R＝10 Ω，又用户电压为220 V，故副线圈两端电压U2＝220 V＋I2R＝240 V，又原线圈两端电压U1＝480 V，故原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，选项A正确，B错误；由＝得U2＝U1，若U1变小，为保证用电器仍能正常工作，则n2应变大，滑动触头P应向上滑动，选项C错误；当用电器增加时，副线圈中的电流增大，输电线电阻R上的电压增大，为保证用电器仍能正常工作，则副线圈两端的电压应增大，故滑动触头P应向上滑动，选项D正确．
答案：AD
三、非选择题
11．如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1 100匝．接入电压U1＝220 V的交流电路中．
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“6 V,20 W”、“110 V,60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
解析：(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系：
由＝得n2＝n1＝×1 100匝＝30匝
n3＝n1＝×1 100匝＝550匝．
(2)设原线圈输入电流为I1，由P入＝P出得
U1I1＝U2I2＋U3I3＝P2＋P3
所以I1＝＝ A＝ A.
答案：(1)30匝　550匝　(2) A
12．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1 100匝、副线圈匝数n2＝30匝，原线圈与电流表A1串联后接在电压u1＝220sin100πt(V)的交流电源上，电阻R＝12 Ω，电流表A1、A2和电压表V2均为理想的交流电表，求：
(1)三只电表A1、A2和V2的读数分别是多少？
(2)电阻R在t＝30 s时间内产生的热量是多少？
解析：(1)由交流电压的瞬时表达式可知，原线圈电压U1＝220 V，根据＝得：U2＝220× V＝6 V
所以V2的示数为6 V.
根据I2＝得：I2＝ A＝0.5 A，所以A2的示数为0.5 A.
根据＝得：I1＝×0.5 A＝ A＝0.014 A，所以A1的示数为0.014 A.
(2)电阻R在t＝30 s时间内产生的热量Q＝IRt＝90 J
答案：(1)0.014 A　0.5 A　6 V　(2)90 J