人教版选修3-2课堂同步精选练习：第五章 第4节 变压器word版含解析

人教版选修3-2课堂同步精选练习
第五章 第4节 变压器（含解析）
一、选择题（共10题，每题6分，满分60分）
1、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．电源的输出功率为1 200 W
C．电流表的示数为 A D．原线圈两端电压为11 V
解析：I额＝＝ A＝ A，又＝，I＝I额＝ A，A选项错误，C选项正确．P额＝P出＝60 W，B选项错误.＝，U＝20U额＝20×220 V＝4 400 V，D选项错误．
【答案】C
2、一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为(　　)

A．2　　　　　B．3 C．4 D．5
解析：设原、副线圈匝数比为n，根据能量守恒，当S断开时，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；当S闭合时，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，联立解得n＝3，所以B正确．
【答案】B
3、如图所示，一只理想变压器，原线圈中有一个抽头B，使n1＝n2，副线圈中接有定值电阻R.当原线圈从AC端输入电压为U的正弦交流电压时，副线圈中电流为I，当原线圈从AB端输入电压为U的正弦交流电压时，副线圈中电流为I′.那么I′与I的比值等于(　　)

A．4∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．1∶2
解析：当电压由AC端输入改为由AB端输入后，副线圈上的电压加倍，电阻R是定值电阻，所以副线圈中的电流加倍．
【答案】C
4、如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V　60 W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10
下列说法正确的是(　　)


A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大
B．线框中产生电动势的有效值为250 V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22
D．允许变压器输出的最大功率为1 000 W
解析：由题图可知，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，感应电动势为0，所以A错误；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值Em＝nBSω＝50××0.5×100 V＝250 V，所以交流电的有效值为250 V，所以B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为25∶22，所以C正确；由于熔断器允许通过的最大电流为10 A，所以允许变压器输出的最大功率P＝UI＝250×10 W＝2 500 W，所以D错误．
【答案】C
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：甲图是电压互感器，电表是电压表，故B错误；根据匝数比＝，有U1＝U2＝×220 V＝22 000 V，故A正确；乙图是电流互感器，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．
【答案】AD
6、如图所示为理想变压器，三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V　5 W”字样，L4标有“5 V　10 W”字样，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2和ab间电压应为(　　)

A．2∶1,25 V　　　　B．2∶1,20 V C．1∶2,25 V D．1∶2,20 V
解析：要使得L1、L2、L3和L4都正常发光，副线圈的电压应为10 V．若L1也能正常发光，则原线圈的电流应是副线圈的，所以由＝可知n1∶n2＝2∶1，再由＝可知原线圈的电压为20 V，Uab＝U1＋UL1＝25 V，所以选项A正确．
【答案】A
7、如图甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10 V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间的电压也为4 V．现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是(　　)

A．10 V,10 V B．10 V,4 V C．4 V,10 V D．10 V,0
解析：题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流电压时，A、B间将得到10 V交流电压．题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比．但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流通过，M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V．如果M、N或P、Q换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律仍然适用．
【答案】B
8、如图所示，理想变压器初级线圈接一正弦交流电源，其交变电压的有效值恒定不变．则下列说法中正确的是(　　)

A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小
B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变大
C．只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大
D．只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小
解析：只将S1从2拨向1时，电流表示数变大，A错误；只将S2从4拨向3时，电流表示数变小，B错误；只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压不变，C错误；只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小，D正确．
【答案】D
9、(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是(　　)

A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流之比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
解析：由图象可知原线圈输入电压的最大值Um＝311 V，T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值U1＝＝220 V，f＝＝Hz＝50 Hz，原、副线圈频率相等，A正确；由＝可得U2＝U1＝22 V，B错误；P向右移动时，负载的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈中的电流增大，原线圈中的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流之比不变，C错误；P向右移动时，负载的电阻减小，副线圈输出电压不变，由P入＝P出＝知变压器的输出功率增加，D正确．
【答案】AD
10、某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成如图所示电路．S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1＝Umsin ωt的交流电源．下列说法正确的是(　　)

A．S接b时，电压表示数为
B．S接c时，电压表示数为
C．S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大
D．S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大
解析：S接b时，变化的磁场在两条副线圈中产生的感应电动势大小相等，方向相反，a、b电势相等，a、b间无电压，电压表示数为零，故A错误；由表达式知输入电压有效值为U＝，根据电压与匝数成正比知电压表的读数为U2＝U＝，故B错误；S接c时，滑动触头P向下移动，电阻增大，电压不变，变压器输入功率等于输出功率，输入功率变小，故C错误；S接c时，滑动触头P向上移动，电阻减小，电压不变，副线圈电流增大，变压器输入电流变大，D正确．
【答案】D
二、计算题（共2题，满分40分）
11、一台理想变压器，其原线圈的匝数为2 200匝，副线圈的匝数为440匝，副线圈中接入一个100 Ω的负载电阻，如图所示．

(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？此时输入功率为多少？变压器效率为多大？
【答案】(1)0　0　(2)44 V　0.44 A　19.36 W 100%
解析：(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．
(2)由＝得：电压表示数为
U2＝U1＝×220 V＝44 V.
电流表示数为I2＝＝ A＝0.44 A.
P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W.
效率η＝×100%＝100%.
12、如图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如乙图所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.

(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比.
【答案】(1)uab＝400sin 200πt V　 (2)0.28 A (3)
解析：(1)由乙图知ω＝200π rad/s，
电压瞬时值 uab＝400sin 200πt V.
(2)电压有效值U1＝＝200 V，
理想变压器P1＝P2，
原线圈中的电流I1＝≈0.28 A.
(3)设ab间匝数为n1，根据变压器规律有
＝，＝，
由题意有＝，
联立可得＝＝.