东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：4.2变压器 同步练习（含解析）

4.2变压器
同步练习（含解析)
1．某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=200匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10V和0.8V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（　　）
A．副线圈的匝数太少
B．副线圈的电阻太小
C．原线圈的匝数太多，电阻过大
D．没有将铁芯B安装在铁芯A上
2．如图所示，CD间接交流电源，电源有效值保持恒定不变，自耦变压器可视为理想的变压器，图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，下列说法正确的是（　　）
A．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小
B．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大
C．当自耦变压器滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大
D．由于理想变压器输入功率等于输出功率，滑动触头P转动时，变压器的输出功率不变
3．下图为一与电源相接的理想变压器。原线圈中的电流是I1，副线圈中的电流是I2，当副线圏中的负载电阻变大时，则（　　）
A．I2变小，I1变小
B．I2变小，I1增大
C．I2增大，I1增大
D．I2增大，I1变小
4．图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是
A．图1表示交流电，图2表示直流电
B．两种电压的有效值相等
C．图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100V
D．图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后，频率变为原来的
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220V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=66V，k=
B．U=22V，k=
C．U=66V，k=
D．U=22V，k=
6．如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为50Hz的正弦交变电源相连，两个阻值均为10Ω的电阻串联后接在副线圈的两端。图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈分别为220匝和110匝，电压表的示数为2.5V。则（　　）
A．电流表的读数为0.5A
B．流过电阻的交变电流的频率为50Hz
C．交变电源的输出电压的最大值为V
D．交变电源的输出功率为2.5W
7．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，定值电阻为，R为滑动变阻器（最大阻值为20Ω），电流表、电压表均为理想交流电表，变压器原、副线圈的匝数比为4：1，在a、b端输入正弦交流电，当滑动变阻的滑片移到某位置时，电压表的示数为10V，电流表示数为0.2A，则下列判断正确的是（　　）
A．a、b端输入交流电的最大值为40V
B．定值电阳R0消耗的功率为6.4W
C．再将滑动变阻器的滑片向上移，变压器原线圈输入功率变大
D．再将滑动变阻器的滑片向上移，滑动变阻器消耗的功率先变大后变小
8．如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈匝数比为，在a、b端输入正弦式交流电压有效值为U，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是（　　）
A．乙灯的额定电流最大
B．甲灯的额定电压为
C．丙灯的电阻最小
D．甲灯的额定电压最小
9．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计。从某时刻开始单刀双掷开关掷向a，在原线圈两端加上如图乙所示交变电压，则下列说法中正确的是（　　）
A．当开关与a连接时，电压表的示数为55V
B．当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，电压表示数不变，电流表的示数变大
C．开关由a扳到b时，副线圈电流表示数变为原来的2倍
D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为原来2倍
10．如图所示，两导轨在水平面内平行放置，一端与理想变压器相连，匀强磁场垂直于导轨所在的平面，导体棒ab垂直于导轨并接触良好。现对导体棒施加周期性外力，使导体棒在导轨上运动，速度随时间变化规律为v=v0sinωt，其中v0、ω为定值。理想变压器另一端连接滑动变阻器R，电路中电压表和电流表均为理想交流电表，导体棒和导轨电阻不计。现使滑动变阻器R滑片向上移动，下列说法正确的是（　　）
A．电流表读数变小
B．电压表读数不变
C．电流表读数变大
D．R消耗功率变小
11．一台给低压照明电路供电的变压器，初级所加交流电压为u=311sin314tV。能够使次级获得有效值为36V的安全电压，它的初、次级线圈匝数之比应为__________。当次级电路使五盏“36V
40W”的灯泡正常发光时，它的初级电流的有效值是___________A。（该变压器可视为理想变压器）
12．如图所示为变压器工作原理图，它_______________（选填“能”或“不能”）改变交流电的电压。一理想变压器的原线圈与副线圈匝数之比是
10:1，此变压器
正常工作时原线圈一端输入电压为2200V，则副线圈那端输出电压为
__________________V。
13．如图所示为一理想变压器，副线圈上接了一个标有“220V，44W”字样的灯泡正常发光，原线圈中的电压表示数为1100V．求：
（1）原、副线圈的匝数比；??????
（2）电流表的示数．
14．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2
=2：1，电阻R1=R2
=110
Ω，原线圈接在电压U1=220
V的交变电流上，电流表、电压表均为理想电表．求：
(1)电压表的读数U2；
(2)电流表的读数I1；
(3)原线圈的输入功率Pl．
参考答案
1．D
【解析】
根据
可知副线圈输出电压
即测出来的结果偏低，这是由于该同学实验中没有将铁芯B安装在铁芯A上，有漏磁现象，存在电能损失，导致变压器的输出电压变低。故ABC错误，D正确。
故选D。
2．C
【解析】
AB．当自耦变压器滑动触头的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则副线圈两端的输出电压不变，即电压表的示数不变，当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，连入电路的电阻的阻值变小，因而总电流增大，根据欧姆定律可知两端的电压增大，根据串联分压可知并联支路的电压减小，通过的电流减小，流过滑动变阻器的电流增大，即电流表的示数变大，故A、B错误；
C．保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，将自耦变压器滑动触头P逆时针转动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增大，根据可知副线圈两端的输出电压增大，即电压表的示数变大，总电流增大，滑动变阻器两端的电压将变大，电流表的读数变大，故C正确；
D．将自耦变压器滑动触头P转动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数变化，根据可知副线圈两端的输出电压变化，根据可知变压器的输出功率变化，故D错误；
故选C。
3．A
【解析】
理想变压器中原线圈电流与副线圈电流关系为
副线圈电流决定原线圈电流，当负载阻值增大时，根据欧姆定律，副线圈电流I2减小，导致原线圈电流I1也减小，A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【解析】
试题分析：由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；由于对应相同时刻，图1电压比图2电压大，根据有效值的定义可知，图1有效值要比图2有效值大，故B错误；从图1可知，,所以图1电压的瞬时值表达式为，故C正确；交流电的频率和变压器无关，D错误；
故选C
考点：交流的峰值、有效值以及它们的关系；变压器的构造和原理．
点评：本题比较全面的涉及了关于交流电的物理知识，重点是交流电的描述和对于有效值的理解．
5．C
【解析】
由题意知，副线圈的电流为：，则原线圈的电流为：，与原线圈串联的电阻的电压为：，由变压器的变比可知，原线圈的电压为3U，所以有：，解得：U=66V，原线圈回路中的电阻的功率为：，所以，故C正确，ABD错误，故选C．
【点睛】
首先计算出通过副线圈的电流，由变比关系可知原线圈的电流，继而可表示出与原线圈串联的电阻的分压，结合题意即可在原线圈上列出电压的等式，可求出副线圈上的电压．利用焦耳定律可表示出两个电阻的功率，继而可解的比值k．
6．BC
【解析】
A．根据欧姆定律得，副线圈的电流为
设原线圈的电流为I1，由电流与匝数成反比得
故A错误；
B．变压器不改变电流的频率，流过电阻的交流电的频率为50Hz，故B正确；
C．副线圈的电压为
根据电压与匝数成正比得输出电压
所以输出电压的最大值为
故C正确；
D．交流电源的输出功率
故D错误。
故选BC。
7．BD
【解析】
A．根据理想变压器的电压规律解得
则a、b端输入的电压有效值为40V，A错误；
B．根据理想变压器的电流规律可知
副线圈输入的电流为0.8A，因此定值电阻消耗的功率为
B项正确；
C．将滑动变阻器的滑片向上移，负线圈的总电阻增大，由于副线圈两端的电压不变，副线圈电路中的电流减小，原副线圈功率相等，因此变压器原线圈输入功率减小，C错误；
D．此时副线圈中的总电阻为
即此时滑动变阻器接入电路的电阻为2.5Ω，将副线圈两端和定值电阻等效为一个新电源，则输出功率与外电阻的的关系如图
由于滑片P上移，滑动变阻器接入电路的电阻小于且在增大，因此滑动变阻器消耗的功率先变大后变小，D正确。
故选BD。
8．BD
【解析】
A．由电路分析可知
甲的额定电流大于乙的额定电流，A错误；
BCD．由于乙与原线圈并联，因此
由于乙、丙功率相等，因此
由于匝数之比等于电流比的倒数，因此
因此可知
由于甲、乙功率相等，根据
可知
而
因此，可得
由于三个灯的功率相等，根据
甲的电流最大，因此甲的电阻最小，额定电压最小
因此，BD正确，C错误。
故选BD。
9．ABC
【解析】
A．根据输入电压的图像可读出变压器原线圈两端的电压有效值为
而变压器两端的电压比等于匝数比，有
电压表测量的是副线圈输出电压的有效值为55V，故A正确；
B．当开关与a连接时，滑动变阻器触片向下移，因不变，则不变，即电压表的示数不变，负载电阻变小，则副线圈的电流变大，即电流表的示数变大，故B正确；
C．开关由a扳到b时，副线圈的电压变为
电压变为原来的2倍，负载电阻不变，则电流表的示数变为原来的2倍，故C正确；
D．变压器能改变电压和电流，但不改变交流电的频率，则当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率不变，故D错误。
故选ABC。
10．BC
【解析】
ABC．由于导体棒在导轨上运动的速度随时间变化规律为
v=v0sinωt
根据导体棒切割磁感应线产生的感应电动势计算公式
e=BLv
可得
e=BLv0sinωt
即原线圈的电动势随时间呈正弦规律变化，在副线圈中会产生感应电动势，电压表的示数决定于原线圈的电压和匝数比，原线圈的输入电压不变、匝数比不变，滑动变阻器R滑片向上移动时，电压表读数不变；滑动变阻器R滑片向上移动，副线圈回路总电阻减小，根据欧姆定律可知
则电流表读数变大，故BC正确，A错误；
D．R两端电压不变、电流变大，根据
P=U2I
可知R消耗功率增大，故D错误。
故选BC。
11．55：9
0.91A
【解析】
[1]．原线圈中的有效电压为：
所以根据：
可得原副线圈的匝数比为；
[2]．每盏电灯的电流为：
故副线圈中的电流为：
根据公式：
可得原线圈中电流有效值为0.91A。
12．
能
220
【解析】根据变压器的原理可知，变压器能改变交流电的电压；根据变压器电压和匝数的关系可知：
，则：
点睛：此题关键是知道变压器的原理；知道变压器原副线圈的电压和匝数之间的关系：
.
13．（1）
（2）
【解析】
试题分析：根据电压与匝数成正比求原、副线圈的匝数比；根据输入功率等于输出功率求电流表示数．
（1）根据电压与匝数成正比，有
代入数据解得：
（2）根据输入功率等于输出功率，有P1=P2=44w
可得：
点睛：本题主要考查了变压器的基本原理，要注意明确理想变压器线圈匝数之比等于电压之比，同时明确灯泡正常发光时，电压为灯泡的额定电压．
14．(1)110V
(2)1A
(3)220W
【解析】
(1)据理想变压器原副线圈电压关系
代入数据得
(2)
电阻并联
据欧姆定律
据理想变压器原副线圈电流与匝数关系
代入数据得
(3)