高中物理人教版选修3-2 能力提升练习第五章 第4节　变压器　 Word版含解析

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【A组　基础巩固】
1．(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是(　　)
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
解析：选ABC.理想变压器，改变电压、电流，不改变频率、功率和磁通量及磁通量变化率．
2．(2019·衡阳八中高二期末)下列各图是变压器电路图，可以将电压升高供给电灯的变压器是(　　)
解析：选B.变压器的原理是电磁感应，不能用来改变直流电的电压，故A、C两项错误；B图变压器原副线圈的匝数关系是n1＜n2，根据U1∶U2＝n1∶n2可得U1＜U2，此变压器将电压升高了，故B项正确；D图变压器原副线圈的匝数关系是n1＞n2，根据U1∶U2＝n1∶n2可得U1＞U2，此变压器将电压降低了，故D项错误．
3．(多选)(2019·云南曲靖高二期末)理想变压器原、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：选BD.对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同、磁通量的变化率相同，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比．理想变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率，综上分析B、D正确．
4．(2019·北京师大附中高二期中)为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图，保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示，以下正确的是(　　)
A．u2＝380sin 100πt V
B．u2＝190sin 50πt V
C．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移
D．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移
解析：选D.由于用户电压u2随时间t变化的曲线周期为0.02 s，所以u2＝190sin 100πt V，故A、B错误；为使用户电压稳定在220 V，应减小变压器原线圈匝数，应将P适当上移，故C错误，D正确．
5．(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则(　　 )
A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
B．甲图是电流互感器，输电电流是100 A
C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
D．乙图是电流互感器，输电电流是100 A
解析：选AD.根据＝，有U1＝U2＝×220 V＝22 000 V，故A正确；题图甲是电压互感器，故B错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比＝，有I1＝I2＝×10 A＝100 A，故D正确．
6．(多选)(2019·乌鲁木齐高二期末)如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，通过滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有定值电阻R，从图示位置开始计时，下列判断正确的是(　　)
A．当变压器的变压比为n时，电流表测得的是电流最大值，其值为
B．感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωsin ωt
C．P向上移动时，电流表示数变大
D．P向上移动时，电流表示数变小
解析：选BD.电流表测得的是电流的有效值，故A错误；从中性面时开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωsin ωt，故B正确；当P位置向上移动、R不变时，副线圈匝数减小，根据理想变压器的变压比公式＝，输出电压变小，故电流变小，故电流表读数变小，故C错误，D正确．
7．(2019·海南华侨中学高二期中)某理想变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是(　　 )
A．输出电压的最大值为36 V
B．原、副线圈中电流之比为8∶55
C．变压器输入、输出功率之比为55∶9
D．电源电压有效值为220 V，频率为50 Hz
解析：选D.原线圈电压最大值为220 V，变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，原、副线圈匝数比为55∶9，则所以输出电压的最大值为220× V＝36 V，所以A错误；变压器的电流之比等于原副线圈匝数的反比，原、副线圈中电流之比为9∶55，所以B错误；变压器只能改变交流电的电压，而不能改变频率和功率，即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等，所以C错误；从图上可以看出，交流电的周期T＝0.02 s，则频率为50 Hz，电压有效值为220 V，所以D正确．
8．(2017·高考北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是(　　)
A．原线圈的输入功率为220 W
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为110 V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
解析：选B.由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为220 V，故有效值为U1＝220 V，由＝，故副线圈电压的有效值为U2＝110 V，故输出功率P2＝＝220 W，再由输入功率等于输出功率知，P1＝P2＝220 W，A项错误；根据欧姆定律知，I2＝＝2 A，＝，得I1＝1 A，故电流表读数为1 A，所以B项正确；电压表的读数为有效值，即U2＝110 V，C项错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π(rad/s)，又T＝，解得T＝0.02 s，所以D项错误．
【B组　素养提升】
9．(2019·北京101中学高二期末)如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶6，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R相连．若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是(　　)
A．变压器输入电压的最大值是220 V
B．若电流表的示数为0.50 A，变压器的输入功率是12 W
C．原线圈输入的正弦交变电流的频率是100 Hz
D．电压表的示数是24 V
解析：选B.由图乙可知交流电压最大值Um＝220 V；故A错误；输入电压的有效值为220 V，根据变压器电压与匝数成正比知电压表示数为U＝×220 V＝24 V，电压表的示数是24 V，流过电阻中的电流为0.5 A，变压器的输入功率是：P入＝P出＝UI＝24×0.5 W＝12 W，故B正确；变压器不改变频率，由图乙可知交流电周期T＝0.02 s，可由周期求出正弦交变电流的频率是50 Hz，故C错误；电压表的示数为24 V，故D错误．
10．(2019·江西赣州高二期中)如图所示，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“12 V　6 W”的灯泡，L1接在理想变压器的原线圈、L2、L3、L4接在副线圈回路中，a、b两端连接交流电源，交流电流表A示数为0.5 A，已知灯泡L2正常发光，以下说法正确的是(　　 )
A．a、b端输入功率为18 W
B．a、b端输入电压为36 V
C．a、b端输入电压为48 V
D．若副线圈回路再并联一只同样的灯泡，L2仍能正常发光
解析：选C.灯泡的额定电流IL＝＝ A＝0.5 A，交流电流表A示数为0.5 A，所以灯泡L1正常发光，功率为6 W；灯泡L2正常发光，则其余两盏灯也能正常发光，所以a、b端输入功率等于四个灯泡的电功率，即为Pab＝6×4 W＝24 W，故A错误；根据Pab＝UabIA可得：Uab＝ V＝48 V，故B错误，C正确；若副线圈回路再并联一只同样的灯泡，使得副线圈的电流强度增大，则原线圈的电流强度增大，灯泡L1分得到的电压增大，原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，L2不能正常发光，故D错误．
11．(多选)(2019·河南开封模拟)国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1 400座．变电站起变换电压作用的设备是变压器，如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝200 sin 100πt(V)，电压表、电流表都为理想电表．则下列判断正确的是(　　)
A．输入电压有效值为200 V，电流频率为50 Hz
B．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，两电压表示数都增大
C．S打到a处，当变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小
D．若变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，电压表V2和电流表A1的示数都减小
解析：选AD.输入电压的最大值U1m＝200 V，有效值U1＝ V＝200 V，由瞬时值知，角速度ω＝100π rad/s，电流频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故A正确；S打到a处，变阻器的滑片向下滑动时，由＝，知U2不变即V2示数不变，副线圈接入电路的电阻减小，所以电流表A2的示数变大，故B、C错误；若变阻器的滑片不变，S由a处打到b处，副线圈匝数减少，输入电压不变，输出电压减少，电压表V2示数减少，输出功率P2＝减少，根据输入功率等于输出功率，P1＝U1I1减少，U1不变，则I1减少，即电流表A1的示数减小，故D正确．
12．(2019·莆田六中高二月考)如图所示，理想变压器原线圈Ⅰ接到220 V的交流电源上，副线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12 V，12 W”的灯泡连接，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ的输出电压为110 V，电流为0.4 A．求：
(1)副线圈Ⅲ的匝数；
(2)通过原线圈的电流．
解析：(1)已知：U2＝12 V，n2＝30，U3＝110 V，
由变压器的变压比：＝，
代入数据解得：n3＝275匝．
(2)理想变压器输入功率与输出功率相等，
即：P1＝U1I1＝P2＋P3＝P2＋I3U3＝12＋110×0.4＝56 W，
代入数据解得：I1≈0.25 A.
答案：(1)275匝　(2)0.25 A