烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：4.2变压器 课时作业（含解析）

4.2变压器
课时作业（含解析)
1．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则（　　）
A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大
B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小
C．保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大
D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小
2．如图所示，一理想变压器原线圈串联电流表后与正弦式交流电源相连，副线圈与定值电阻、及光敏电阻相连。已知当光照强度增加时，的电阻值减小，电表均为理想电表。现保持电源输出电压不变，增加光照强度，则下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数不变
B．电压表示数增大
C．定值电阻消耗的功率增大
D．定值电阻消耗的功率增大
3．如图所示，一个原线圈匝数可以调节的理想变压器，设原副线圈匝数比（其中），一个交流电源V通过电流表接在原线圈上，副线圈输出端接有电压表V、定值电阻、可变电阻，下列说法正确的是（　　）
A．当时，电压表的示数为72V，通过电压表内部线圈的电流频率为100Hz
B．仅将的滑动触头下移，电压表示数不变、电流表变大
C．仅将的滑动触头上移，消耗的电功率变大
D．仅移动原线圈滑动触头增大，电流表示数变小、电压表变大
4．如图所示，T为理想变压器，电流表
A、电压表V均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接输出电压一定的正弦交流电源.则（　　）
A．只将滑片P1下移时，电流表A示数变大
B．只将滑片P2下移时，电压表V示数变大
C．只增大交流电源的频率时，电压表V示数不变
D．只将滑片下移时，电流表A示数变大
5．如图甲所示的理想变压器，原线圈接一定值电阻R0，副线圈与一额定电流较大的滑动变阻器R相连接，现在M、N间加如图乙所示的交变电压。已知变压器原、副线圈的匝数比为，定值电阻的额定电流为2.0A，阻值为R=10Ω。为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的电阻值至少为（　　）
A．1Ω
B．Ω
C．10Ω
D．102Ω
6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电流表和电压表均为理想交流电表．已知交流电源电压瞬时值表达式为u=sin100πt（V）．下列说法中正确的是（　　）
A．电压表的示数为22V
B．通过滑动变阻器R的交流电的频率为50Hz
C．若将滑动变阻器的滑片下移，则电压表的示数变小
D．若将滑动变阻器的滑片上移，则R0消耗的功率变大
7．如图所示，A、B、C、D四只灯泡额定电压相同，C、D两只灯泡的额定功率也相同，ab端输入交流电的电压是灯泡额定电压的7倍时，四只灯泡均正常发光，则（　　）
A．原副线圈匝数之比为7:2
B．原副线圈电流之比为2:7
C．灯泡A与灯泡B的功率之比为1:3
D．A、B、C三只灯泡的额定功率之比为2:6:3
8．如图所示，输出电压有效值恒定的交流电源通过理想变压器给副线圈所接的负载电阻供电，图中各交流电表均视为理想电表。当负载电阻R2的滑动触头向下移动时，关于图中各交流电表的示数及变压器的输入功率P的变化情况，下列说法正确的是（　　）
A．交流电压表V1和V2的示数都不变
B．交流电流表A1的示数减小，A2的示数增大
C．交流电流表A1和A2的示数都增大
D．输入功率P增大
9．某单位应急供电系统配有一小型发电机，该发电机的内阻为r
=
5.0
Ω，产生的电动势随时间的变化规律如图甲所示。配电原理示意图如图乙所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5︰2，R1
=
5.0
Ω，R2
=
5.2
Ω，电压表电流表均为理想电表，系统正常运作时电流表的示数为I
=
10
A。则系统正常运作时下列说法正确的是（　　）
A．交流电压表的示数为720
V
B．灯泡的工作电压为272
V
C．变压器输出的总功率为2720
W
D．若负载电路的灯泡增多，发电机的输出功率会增大
10．如图，将手摇交流发电机与一理想变压器的原线圈相连，副线圈电路中接有三个定值电阻、开关、灯泡及一个压敏电阻．压敏电阻具有这样的特点：只有加在它两端的电压大于某一值时，才会有电流通过．现将手摇发电机的手柄匀速转动，小灯泡周期性的闪亮，闭合开关后，小灯泡不再闪亮．下列说法正确的是（
）
A．将滑动头P向上滑动，可能使灯泡继续闪亮，且闪亮频率不变
B．将滑动头P向上滑动，可能使灯泡继续闪亮，但闪亮频率变大
C．增大发电机手柄的转速，可能使灯泡继续闪亮，但闪亮频率变大
D．增大发电机手柄的转速，可能使灯泡继续闪亮，但闪亮频率不变
11．如图所示，理想变压器的原线圈接在220V、50Hz的正弦交流电源上线圈接有一理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)和一阻值为10Ω的电阻，已知原副线圈的匝数比为2:1。则二极管的耐压值至少为
V，
电阻R上1s内产生的焦耳热为
J，电阻R上电流的有效值为
A。（结果保留三位有效数字）
12．利用变压器可以将220V降为36V，供照明电路使用，已知变压器的原线圈是1140匝，若为理想变压器，则副线圈匝数为________匝，原线圈和副线圈中电流之比为________。
13．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12
V
6
W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是多少？
14．发电厂输出的交变电压为，输出功率为，现在用户处安装一降压变压器，用户电压为，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为．求：
（1）输电导线上损失的电功率；
（2）变压器原、副线圈的匝数之比．
参考答案
1．B
【解析】
AB．保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则滑动变阻器R两端的电压不变，当将Q向下移动时，连入电路的电阻的阻值变大，因而电流减小，电流表的读数变小，故A错误，B正确；
CD．保持Q的位置不动，即是保持滑动变阻器R连入电路的阻值不变，将P沿逆时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增多，滑动变阻器R两端的电压将增大，所以电流表的读数变大，将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变小，故CD错误。
故选B。
2．C
【解析】
AB．根据理想变压器输入电压不变，根据理想变压器的电压规律可知，副线圈电压不变，电压表示数不变，增加光照，减小，副线圈回路电阻减小，副线圈电流增大，根据可知原线圈电流增大，即电流表示数增大，故AB错误；
C．副线圈电压不变，减小，流过的电流增大，根据可知，消耗的电功率增大，C正确；
D．副线圈电压不变，根据可知，上消耗的功率不变，D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．根据交流电源V，可知原线圈中交流电的最大值为，角速度为，则有效值为
根据
当时，解得
交流电的频率为
变压器不会改变交流电的频率，故副线圈中电流的频率也为50Hz，故A错误；
BC．K值不变，由
可知副线圈两端的电压不变，电压变示数不变，的滑动触头下移，则电阻变大，副线圈电流变小，故原线圈电流变小；若将触头向上移，电阻变小，电流变大，故消耗的功率变大，故B错误，C正确；
D．K值变大，由
可知副线圈两端电压变大，故电压表示数变大，副线圈电流变大，原线圈电流也变大，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
A．
只将滑片P1下移，副线圈两端电压变小，输出功率变小，输入功率也变小，原线圈电流变小，电流表A示数变小，故A错误；
B．
只将滑片P2下移，副线圈回路电阻变小，副线圈电流变大，电阻R1分压变大，电压表示数变小，故B错误；
C．
只增大交变电流的频率，电感线圈的感抗增大，副线圈电流减小，R1分压减小，电压表示数变大，故C错误；
D．只将滑片P2下移，副线圈回路电阻变小，副线圈电流变大，匝数比不变，则原线圈电流变大，电流表A示数变大，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
由题意可知，定值电阻R0在额定电流情况下分得的电压为：
则原线圈输入电压：
U1=220V－20V=200V
由变压器的工作原理：
可知：
允许电流最大时原线圈的输入功率为：
P1=U1I=200×2W=400W
由变压器输出功率等于输入功率可得：
P2=P1=400W
又由公式可知
可得：
故A正确，BCD错误。
6．BC
【解析】
A．由交变电流的表达式可以知道输入电压的最大值为，因此有效值为，但是电压是接在定值电阻与变压器两端的，故变压器输入电压小于220V，根据电压之比等于线圈匝数之比可以知道电压表示数小于22V
，故A错误；
B．输入电流的角速度,则由：
可得交流电的频率：
变压器不改变交流电的频率，故通过变阻器R的交流电的频率也为50Hz，所以B正确；
C．若将滑动变阻器的滑片下移，则输出电流增大，输入电压减小，故电压表示数减小，所以C正确；
D．若将滑动变阻器的滑片上移，滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可以知道输出电流减小，根据电流之比等于线圈匝数的反比可以知道输入电流减小，则消耗的功率变小，故D错误.
7．CD
【解析】
A．设灯泡的额定电压为U，则ab端输入交流电的电压为7U，可知变压器原线圈两端电压为
由题可知，四只灯泡正常发光，所以可知副线圈两端电压为
所以，根据理想变压器原副线圈的电压与匝数成正比可知，变压器的匝数之比为
故A错误；
B．又理想变压器原副线圈的电流与匝数成反比，可知变压器原副线圈电流之比为
故B错误；
C．灯泡A与灯泡B的功率之比为
故C正确；
D．由题可知，A、B、C、D四只灯泡额定电压相同，C、D两只灯泡的额定功率也相同，所以流过灯泡C、D的电流相同，即为，则灯泡B和灯泡C的电功率之比为
又
两式合并可得
故D正确。
故选CD。
8．CD
【解析】
电压表V1的电压由电源电压决定的始终保持不变，当负载电阻R2的滑动触头向下移动时，R2接入电路的阻值减小，整个副线圈之后的电路的总电阻减小，电流强度增加，因此A2的示数增加，流过R1的电流增加，R1分得电压升高，导致电压表V2的示数减小。由于总电阻减小，总电压不变，因此副线圈输出的功率就会增加，原线圈输入的总功率P就会增加，而输入电压不变，因此输入电流A1增加，AB错误，CD正确。
故选CD。
9．CD
【解析】
A．由图甲知，发电机产生的感应电动势最大值，其有效值为
根据变压器原理可得，原线圈的电流
则电压表的示数
故A错误；
B．原线圈两端电压
则副线圈两端电压
灯泡正常工作的电压
故B错误；
C．变压器输出的总功率为
故C正确；
D．若负载电路的灯泡增多，总电阻减小，总功率增大，则发电机的输出功率会增大，故D正确。
故选CD。
10．AC
【解析】
AB．灯不亮的原因是由于加在压敏电阻两端的电压降低，电阻不能导通，若P向上滑动，根据
副线圈两端电压升高，可能使灯泡继续闪亮，由于手摇发电机的频率不变，因此闪亮频率也不变，A正确，B错误；
C．增大发电机手柄的转速，则手摇发电机的频率增加，角速度增加，根据产生感应电动势的最大值表达式
可知电源电压升高，压敏电阻两端电压升高，可能使灯泡继续闪亮，但闪亮频率等于手摇发电机的频率，会增大，C正确，D错误。
故选AC。
11．605J
7.78A
【解析】
试题分析：有变压器的工作原理可知原副线圈电压之比等于匝数之比，所以副线圈输出电压的有效值为110V，有效值和最大值关系可知，副线圈最大值为，二极管的耐压值至少为,用有效值计算焦耳热，由于二极管的单向导电性，所以只有一半时间产生热量，所以有：，
考点：变压器
12．
187
9:55
【解析】由电压与匝数成正比知：副线圈的匝数匝，电流与匝数成反比可得
【点睛】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率
13．
【解析】
灯泡正常工作，电压为额定电压，进而求出副线圈电压和电流，再根据变压器原副线圈电压、电流与线圈匝数的关系即可求解，电流表和电压表都是有效值．
【详解】
灯泡正常工作，所以副线圈电压U2=12V，则副线圈电流为
根据理想电压器电压与匝数成正比，可得电压为：
根据电流与匝数成反比，可得电流为：I1=0.05A
【点睛】
本题主要考查了理想变压器的电压、电流之间的关系．
14．（1）
（2）90:1
【解析】
（1）设输电导线上损失的电功率为，由发电厂输出电压，输出功率
可得：
输电导线上的电流为，则
；
（2）变压器原线圈两端电压，副线圈两端电压，而变压器原副线圈匝数之比等于电压之比，即
．
点睛：此题只要掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系即可得到解决，注意输电的电流的求解，及损失的功率计算．