人教版物理选修3-2 5.4变压器同步训练（含解析）

人教版物理选修3-2
5.4变压器同步训练
一、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
1．理想变压器的原、副线圈匝数为n1和n2，电流为I1和I2,电压为U1和U2,功率为P1和P2,下面关系正确的是(
)
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，正弦交流电源电压为U＝12
V，电阻R1＝1
Ω，R2＝2
Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20
Ω，滑片P处于中间位置，则
A．R1与R2消耗的电功率相等
B．通过R1的电流为3
A
C．若向上移动P，电压表读数将变大
D．若向上移动P，电源输出功率将不变
3．用一理想变压器向一负载R供电．如图所示，当增大负载电阻R时，原线圈中的电流I1和副线圈中的电流I2之间的关系是(　　)
A．I2增大，I1也增大
B．I2增大，I1却减小
C．I2减小，I1也减小
D．I2减小，I1却增大
4．如图所示M为理想变压器．电源电压不变。当变阻器的滑动头P向上移动时，不发生变化的物理量是（　　）
A．A1
B．A2
C．V1
D．V2
5．如图所示，理想变压器的原线圈接入的交变电压，副线圈对“220V880W”的用电器RL供电，该用电器正常工作。由此可知（　　）
A．原、副线圈的匝数比为
B．交变电压的频率为100Hz
C．原线圈中电流的有效值为4A
D．变压器的输入功率为880W
6．在图示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，L1、L2、L3和L4是四个相同的灯泡。当在a、b两端加上瞬时值表达式为(V)的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光。下列说法正确的是（
）
A．变压器副线圈的匝数为440
B．灯泡的额定电压为55V
C．变压器原线圈两端电压为220V
D．穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.1V
7．一理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2＝11：2。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示，副线圈仅接入一个R=10Ω的电阻。则（　　）
A．流过电阻的最大电流是6A
B．与电阻并联的电压表的示数是40V
C．变压器的输入功率是160W
D．经过10s电阻产生的热量为1.6×103J
8．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为，分别接有定值电阻和，且。原线圈接正弦交流电。电压表为理想交流电压表。则
A．电阻和消耗功率之比为1：1
B．电压表和的示数之比为5：1
C．电压表和的示数之比为6：1
D．原副线圈磁通量变化率之比为5：1
9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R=22Ω，各电表均为理想电表。变压器输入电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．该输入的交流电电压的瞬时值为
B．该变压器为降压变压器，电压表的示数为22V，电流表的示数是1A
C．电阻R消耗的电功率是22W
D．若电阻R增大时，电流表的示数将增大
10．如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路接滑动变阻器R，V、A为理想电流表和电压表。若原线圈接入图乙所示的正弦交变电压，此刻电压表的示数为110V，下列表述正确的是（　　）
A．当R变大时，电压表读数变大
B．当R变小时，电流表读数变小
C．原、副线圈的匝数比为2：1
D．原线圈中交变电压的频率为100Hz
二、多项选择题
11．如图所示，理想变压器上连接着4个灯泡，灯泡L1、L2的额定电压为2U0，额定电流为2I0，灯泡L3、L4的额定电压为U0，额定电流为I0，电压表为理想电压表。闭合开关K，4个灯泡刚好正常发光，则（　　）
A．a、b两端的电压为3U0
B．变压器原、副线圈匝数之比为1：2
C．断开K，灯泡L1、L2都变暗
D．断开K，电压表的示数不变
12．在匀强磁场中有一不计电阻的单匝矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电；把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端图中的电压表和电流表均为理想交流电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻，下列说法正确的是（　　）
A．在图甲的t=0.01s时刻，矩形线圈平面与磁场方向垂直
B．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式e=36sin50πt（V）
C．Rt处温度升高时，电压表V2示数与V1示数的比值变大
D．Rt处温度升高时，电压表V1示数与电流表A1示数的乘积一定变大
三、综合计算题
13．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比．原线圈接电压为（V）的交流电源，副线圈接的电阻．电流表和电压表可视为理想电表．求：
（1）副线圈中电压表的示数U；
（2）原线圈中电流表的示数I．
14．图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为n1:n2=2:1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压．求：
（1）交流电压的函数表达式；
（2）电流表的示数I．
15．如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈匝，匝，L1是“6V，2W”的小灯泡，L2是额定功率为4W的小灯泡，当接上交流电压时，L1、L2都正常发光，求：
(1)交流电源的输出功率；
(2)原线圈中的电流；
(3)L2的额定电压。
16．如图所示，匝数n＝100的正方形线圈abcd固定在竖直平面内，与电阻R1、理想变压器连成电路．在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO′匀速转动，使线圈内的磁通量Φ＝sin(100πt)
Wb.已知线圈的电阻r＝4
Ω，R1＝46
Ω，R2＝10
Ω，其余导线的电阻不计．变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.求：
(1)线圈产生电动势的最大值Em；
(2)若断开S2，闭合S1，求磁铁从图示位置转过90°的过程中，通过R1的电荷量q；(3)断开S1，闭合S2，求R2消耗的功率P.
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5.4变压器同步训练参考答案
1．A
【解析】理想变压器中原副线圈的电压满足：
；理想变压器中不考虑铜损和铁损，输出功率等于输入功率，即P1=P2，则U1I1=U2I2，即n1I1=n2I2，故选A.
2．B
【解析】
理想变压器原副线圈匝数之比为1：2，可知原副线圈的电流之比为2：1，根据P=I2R可知R1与R2消耗的电功率之比为2：1，故A错误；设通过R1的电流为I，则副线圈电流为0.5I，初级电压：U-IR1=12-I；根据匝数比可知次级电压为2（12-I），则，解得I=3A，故B正确；若向上移动P，则R3电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据P=IU可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，故C
D错误；故选B。
3．C
【解析】
因为原线圈电压U1及原、副线圈匝数不变，故U2不变，当R增大时，电流I2减小；由
＝
知I1变小，故
C正确，ABD错误。
4．C
【解析】
电压表V1测量的是电源电压，因此不变，由变压器的原副线圈电压的关系
可知副线圈的电压V2不变；负载端电阻减小，副线圈电流增大，则由原副线圈的电流关系
可知原线圈的电流增大，因此ABD错误C正确。
故选C。
5．D
【解析】
A．输入电压的有效值为，“220V，880W”的电器正常工作，故原、副线圈的匝数比为
故A错误；
B．由表达式知交变电压的频率
故B错误；
C．副线圈电流
故原线圈中电流的有效值为
故C错误；
D．输入功率等于输出功率，故输入功率为
故D正确；
故选D。
6．B
【解析】
A．四个灯泡均正常发光，说明变压器原、副线圈中的电流相同，根据
可得变压器副线圈的匝数
故A错误；
BC．a、b两端电压的有效值
V=220V
设每个灯泡的额定电压为U0，原线圈两端电压为U1，则有
U=2U0+U1
结合
可得
U0=55V，U1=110V
故B正确，C错误；
D．原线圈两端电压的最大值
V
根据法拉第电磁感应定律有，解得穿过原线圈的磁通量变化率的最大值为
V
故D错误。
故选B。
7．D
【解析】
由图可知原线圈输入交变电压，有效值为220V，根据理想变压器的规律可知副线圈两端的电压为
A．流过电阻的电流是
最大值为，故A错误；
B．与电阻并联的电压表的示数是有效值，所以是40V，则B错误；
C．输入功率等于输出功率
故C错误；
D．经过10s电阻发出的热量是
故D正确。
故选D。
8．C
【解析】
设流过原线圈的电流为，流过副线圈的电流为，因。电阻和消耗功率之比，所以错误。电压表的示数，电压表的示数，所以，因此B错误，C正确。理想变压器原副线圈磁通量变化率相同，所以D错误。综上所述，选项C正确。
9．C
【解析】
A．根据乙图可知，该输入的交流电电压的瞬时值为
故A错误；
BC．理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，该变压器为降压变压器，由乙图原线圈的电压的最大值为，据电压与匝数成正比可知，所以副线圈的电压的最大值为，所以电压的有效值22V，所以电压表的示数为22V，电阻R消耗的电功率是
根据欧姆定律可知，副线圈中的电流
原、副线圈的电流与匝数成反比，副线圈的电流是1A，所以电流表的示数是0.1A，故C正确，B错误；
D．若电阻R增大时，副线圈电压不变，通过副线圈电流减小，原、副线圈的匝数比不变，电流表的示数将减小，故D错误；
故选C。
10．C
【解析】
A．电压表读数等于次级电压有效值，因初级电压不变，变压器匝数比不变，可知次级电压不变，电压表示数不变，选项A错误；
B．次级电压不变，则当R变小时，电流表读数变大，选项B错误；
C．初级电压有效值为
则原、副线圈的匝数比为
选项C正确；
D．原线圈中交变电压的周期为T=0.02s，则频率为
选项D错误。
故选C。
11．BC
【解析】
AB．根据理想变压器的匝数比等于电流的反比可得
由题意可知，副线圈两端电压为
U0
原线圈两端电压为
根据理想变压器的匝数比等于电压之比可得
解得
故A错误，B正确；
CD．将副线圈等效为原线圈中的回路，则有
即有
且
得等效电阻为
由于断开K，等效电阻变大，等效电路中的电流变小，则灯泡L1、L2都变暗，即L1、L2两端电压变小，等效电阻两端电压变大，即副线圈两端电压变大，则电压表示数变大，故C正确，D错误。
故选BC。
12．AD
【解析】
A．在图甲的t=0．01s时刻，e=0，则磁通量最大，此时矩形线圈平面与磁场方向垂直，故A正确；
B．根据图甲可知，变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为，故B错误；
C．电压表V1的示数为交流电压的有效值即36V不变，副线圈两的电压也不变，在Rt处温度升高时,
Rt电阻变小，总电阻也变小，总电流变大，R两端电压变大，所以电压表V2的示数变小，所以电压表V2示数与V1示数的比值变小，故C错误；
D．由C项分析要知，由于电流表A2示数变大，所以电流表A1示数变大，电压表V1的示数不变，所以电压表V1示数与电流表A1示数的乘积一定变大，故D正确；
故选AD。
13．（1）
（2）
【解析】
（1）由题意可知，原线圈电压的有效值．设副线圈电压的有效值为U2，则有
所以电压表的读数
（2）副线圈中电流的有效值
因为
所以电流表的读数
14．（1）（2）I=2A
【解析】
试题分析：（1）由交流电规律可知，①②
联立①②代入图中数据可得，③
（2）根据理想变压器特点和欧姆定律有：…④…⑤
联解④⑤代入图乙中数据得：I="2A"
…⑥
15．(1)6W；(2)；(3)
【解析】
(1)根据输入功率等于输出功率知，交流电源的输出功率
(2)灯泡正常发光，可知副线圈2的电压为，根据电压与匝数成正比知原线圈两端电压为
根据输入功率等于输出功率知
解得
(3)根据电压与匝数成正比知
解得
即L2的额定电压为。
16．(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)
代入数据可得：
(2)
联立解得：
(3)
解得P≈238
W