人教版物理选修1-1练习：第3章 电磁感应 3.4变压器 Word版含解析

四、变压器
课时过关·能力提升
基础巩固
1关于变压器,下列说法正确的有(　　)
A.变压器是利用电磁感应现象工作的,副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流
B.变压器是由绕在同一闭合铁芯上的两个线圈组成的
C.变压器的作用是改变交直流电压
D.以上说法都不正确
解析:变压器是利用电磁感应原理工作的,所以只能改变交流电压,而不能改变稳定的直流电压,所以选项C错,因此只能选A、B。
答案:AB
2变压器的示意图如图所示,它被用来升高发电机的输出电压,下列说法中正确的是(　　)
A.图中M是闭合的铁芯
B.发电机应与线圈Ⅰ相连,升高后的电压由c、d两端输出
C.电流以铁芯为通路,从一个线圈流到另一个线圈
D.变压器是根据电磁感应原理工作的
解析:由题意知该变压器为升压变压器,所以原线圈匝数小于副线圈匝数,故Ⅱ为输入端,接发电机,Ⅰ为输出端,选项B错误;铁芯提供闭合的磁路,使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能,所以选项C错误。
答案:AD
3变压器的副线圈与原线圈之间,并没有导线连接,但在副线圈内却产生了电动势,使得与副线圈相连的灯泡发光。对于其中的原因正确的解释是(　　)
A.原线圈中通以交变电流时,在副线圈中产生变化的磁通量,因而在副线圈的两端形成感应电动势
B.原线圈中通以直流时,在副线圈中产生恒定的磁通量,因而在副线圈的两端形成感应电动势
C.原线圈中通以交变电流时,在副线圈中产生恒定的磁通量,因而在副线圈的两端形成感应电动势
D.原线圈中通以直流时,在副线圈中产生变化的磁通量,因而在副线圈的两端形成感应电动势
解析:在副线圈中灯泡发光是因为副线圈发生电磁感应现象产生了感应电动势,原线圈中通交变电流,在铁芯中产生了变化的磁场,这样在副线圈中产生了变化的磁通量,在副线圈的两端产生了感应电动势。
答案:A
4一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列哪个物理量不一定相等(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.交流的频率　 B.电流的有效值
C.电功率 D.磁通量变化率
解析:变压器改变电压,但不改变功率和频率。所以交变电流的频率和电功率一定相等,据其工作原理知,磁通量变化率也一定相等。所以只选B。
答案:B
5理想变压器的原、副线圈匝数比为10∶1,以下说法中正确的是(　　)
A.穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是10∶1
B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D.正常工作时,原、副线圈的输入、输出功率之比为 1∶1
解析:对理想变压器,可以认为无磁通量损漏,因而穿过两个线圈的交变磁场相同,磁通量的变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,才导致电压与匝数成正比;理想变压器可以忽略热损耗,故输入功率等于输出功率。
答案:BD
6如图所示,一个理想变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、功率分别为U1和U2、P1和P2。已知n1>n2,则(　　)
A.U1>U2,P1C.I1U2 D.P1>P2,I1>I2
解析:由于是理想变压器,电能无损失,有 P1=P2,根据变压比公式U1U2=n1n2,由于n1>n2,有U1>U2;根据电流关系I1I2=n2n1,由于n1>n2,有 I1答案:BC
7利用变压器将220 V的交流电压变为55 V,如果原线圈为2 200匝,则副线圈应为　　　　　匝。?
解析:根据变压公式U1U2=n1n2,代入数据可得
220V55 V=2 200n2
求得n2=550匝。
答案:550
8一理想变压器的原、副线圈匝数之比为2∶1,把它接在220 V的交流电源上。现有一个阻值为55 Ω的电阻器,允许通过的最大电流为3 A,能不能把它接在这个变压器的副线圈的两端?
解析:由U1U2=n1n2得
U2=U1n2n1=2202 V=110 V
I=U2R=11055 A=2 A<3 A
所以能把它接在副线圈的两端。
答案:能
能力提升
1现有一台理想变压器,已知副线圈多接了几个用电器后,副线圈中电流增大了,你认为原线圈中的电流将会(　　)
A.不变 B.减小
C.增大 D.无法确定
答案:C
2如图所示,可以将电压升高供给电灯的变压器是(　　)
A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图
解析:原线圈中的电源必须是交流电压,再由U1U2=n1n2得副线圈电灯两端的输出电压U2=n2n1U1,由题意知U2>U1,所以n2>n1,则丙图正确。
答案:C
3一个理想变压器的原线圈和副线圈的匝数之比为2∶1,如果将原线圈接在6 V的电池组上,则副线圈的电压是 (　　)
A.12 V　　　 B.3 V　　　 C.0　　　 D.14 V
解析:原线圈接在电池组上,电池组输出的为恒定电压,不存在磁通量的变化,也就无法在副线圈中产生感应电动势,所以,此时副线圈的电压为0。
答案:C
4一台理想变压器,原、副线圈的匝数比n1∶n2=20∶1,原线圈接入220 V的交流电压,副线圈向一电阻为110 Ω的用电器供电,则副线圈中的电流为(　　)
A.2 A B.0.1 A
C.0.5 A D.0.005 A
解析:由U1U2=n1n2解得副线圈两端的输出电压U2=U1n1·n2=220×120 V=11 V,所以副线圈的电流I2=U2R=11110 A=0.1 A。
答案:B
5
一理想变压器原线圈所接电源电压波形如图所示,原、副线圈匝数比为n1∶n2=10∶1,串联在原线圈电路中的电流表示数为1 A,下列说法中正确的是(　　)
A.变压器输出端所接电压表示数为202 V
B.变压器输出端所接交流电压表示数为20 V
C.变压器输出的交变电流频率为100 Hz
D.变压器输出的交变电流频率为50 Hz
解析:由题图知,原线圈所接电源提供正弦式电流,电压最大值为
Um=2002 V,则有效值为U1=Um2=200 V
由U1∶U2=n1∶n2得U2=n2n1U1=110×200 V=20 V
故选项B正确。
由题图知T=0.02 s,所以f=1T=50 Hz。选项D正确。
答案:BD
★6
理想变压器如图所示,它的原线圈接在交流电源上,副线圈接在一个标有“12 V　100 W”的灯泡上。已知变压器原、副线圈匝数之比为18∶1,那么灯泡正常工作时,图中的电压表读数为　　　 V,电流表读数为　　　 A。?
解析:分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系,特别是输入、输出功率相等的关系,由公式U1U2=n1n2得U1=U2n1n2=216 V;因理想变压器的输入、输出功率相等,所以I1=P1U1=P2U1≈0.46 A,所以电压表、电
流表读数分别为 216 V、0.46 A。
答案:216　0.46
★7电压瞬时值为u=311sin 100πt V的交变电流,加在标有“220 V　100 W”的白炽灯泡上,经过多少个周期电流做功为10 J?将此交变电流加在变压比为20∶1的理想变压器的原线圈上,副线圈输出电压的最大值是多少?频率是多少?
解析:电压的有效值是220 V,100 W正常工作的灯泡产生10 J的热量需要t=10J100W=0.1 s,由电压表达式可知其周期为0.02 s,因此需要5个周期才能做功10 J。电压的最大值之比、有效值之比均为匝数比,因此可得U出=311V20=15.55 V。变压器不能改变交变电流的频率,f=50 Hz。
答案:5　15.55 V　50 Hz