2012【优化方案】精品练：物理教科版选修3-2第2章第6节知能优化训练

1．关于变压器，下列说法正确的是(　　)
A．变压器的工作原理是电磁感应
B．一切变压器的工作基础都是互感现象
C．各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作
D．只有交变电流接入变压器的原线圈中，变压器才能持续正常工作
解析：选AD.变压器之所以能变压，是因为原线圈接交变电源时，有交变电流流过原线圈，这引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化，在原、副线圈中都产生了感应电动势，所以变压器的工作原理是电磁感应，A正确．变压器利用两个线圈变压时，其工作原理是互感，当变压器只利用一个线圈变压时(自耦变压器)，其工作基础是自感，B错．变压器要持续正常工作，原线圈必须接交变电流，若接直流电，原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势，则变压器不能持续正常工作，故C错、D正确．
2．(2011年济南高二检测)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.对理想变压器，B选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；D选项可以认为忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．
3．(2011年包头高二检测)理想变压器正常工作时，若增加接在副线圈两端的负载，则(　　)
A．副线圈中电流增大
B．副线圈输出的电功率减小
C．原线圈中电流不变
D．原线圈输入的电功率增大
解析：选AD.由于U1、U2不变，负载增加，用电器的总电阻减小，由I2＝知I2增大，A对C错．由P＝UI解得P2＝U2I2，所以P2增大，P1增大，B错D对．
4．(2011年高考浙江卷)如图2－6－9所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是(　　)
图2－6－9
A．2.0 V　　　　　　　　 B．9.0 V
C．12.7 V D．144.0 V
解析：选A.由＝得U2＝，其中U1＝ V，得U2＝ V≈9.0 V，因此题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0 V，故选项A正确．
5．一理想变压器，原线圈匝数n1＝1100，接在电压为220 V的交流电源上，当它对11只并联的“36 V,60 W”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器副线圈的匝数n2是多少？通过原线圈的电流I1是多大？
解析：因为11只并联的“36 V,60 W”灯泡正常发光，所以副线圈输出的电压必为36 V．由U1/U2＝n1/n2，
得n2＝n1＝匝＝180匝．
每只灯泡正常发光时的电流由P2′＝I2′U2′得
I2′＝P2′/U2′＝ A＝ A
副线圈中的电流I2＝11×I2′＝ A
因I1/I2＝n2/n1，故I1＝I2＝× A＝3 A.
答案：180匝　3 A
一、选择题
1．关于变压器的工作原理，下列说法中正确的是(　　)
A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量是不变的
B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等
C．穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
解析：选BC.原线圈中的磁通量如果不发生变化，那么在副线圈中将不会有感应电动势产生，A错；虽然磁通量始终在不断地发生变化，但是在任意时刻，原、副线圈的磁通量都是相同的，B正确；副线圈中的电流是由于电磁感应产生的，不是由于有电流从原线圈流过来，C正确，D错误．
2．对于理想变压器，下列说法中正确的是(　　)
A．原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率的增大而增大
B．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流的增大而增大
C．原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化
D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
解析：选ABC.输入功率始终等于输出功率，当变压器的匝数比确定时，输入电流与输出电流的比值也就确定，所以输入电流随着输出电流的增大而增大，并且输入电流由输出电流决定，A、B正确．原线圈的电压是输入电压，是由输入设备或发电机决定的，与变压器无关，不随副线圈的输出电流的变化而变化，故C对、D错．
3．如图2－6－10所示四个电路，能够实现升压的是(　　)
图2－6－10
解析：选D.变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A、B错误．由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压．
图2－6－11
4．(2010年高考重庆卷)一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图2－6－11所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　)
A．1100,360 B．1100,180
C．2200,180 D．2200,360
解析：选B.根据变压规律＝可知变压器烧坏后，铁芯新绕线后，有＝，故原线圈n1＝1100；对变压器未烧坏时，有＝，则副线圈n2＝180.故B正确．
5．将输入为220 V，输出为6 V的变压器，改绕成输出为30 V的变压器．若副线圈原来的匝数为30匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数是(　　)
A．150匝 B．120匝
C．130匝 D．144匝
解析：选B.＝＝，因为副线圈的匝数是30匝，所以原线圈的匝数是1100匝，根据＝＝＝，所以副线圈应该增加的匝数是120匝．
图2－6－12
6．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图2－6－12所示变压器铁芯的左右两个臂上．当通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比n1∶n2＝2∶1.在不接负载的情况下(　　)
A．当线圈1输入电压为220 V的交变电流时，线圈2的输出电压为110 V
B．当线圈1输入电压为220 V的交变电流时，线圈2的输出电压为55 V
C．当线圈2输入电压为110 V的交变电流时，线圈1的输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压为110 V的交变电流时，线圈1的输出电压为110 V
解析：选BD.由于两个线圈中磁通量不同，当原线圈中磁通量为Φ时，副线圈中的磁通量为.以线圈1为原线圈，输入交变电压为220 V时，由E＝n可知：E1＝n1，E2＝n2，故U1∶U2＝E1∶E2＝2n1∶n2＝4∶1，选项B正确；同理可知选项D正确．
7．一理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则(　　)
A．U1＞U2 B．P1＝P2
C．I1＜I2 D．P1＞P2
解析：选ABC.因变压器为理想变压器，故有＝，P1＝P2，由题意知，n1＞n2，则U1＞U2，又因I1U1＝I2U2，则I1＜I2，故选项A、B、C正确．
8．(2011年陕西高二检测)如图2－6－13所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想交流电流表和交流电压表，若将调压端的滑动头P向上移动，则(　　)
图2－6－13
A．电压表V的示数变大 B．变压器的输出功率变大
C．电流表A的示数变小 D．电流表A的示数变大
解析：选C.ab间为原线圈，当P向上移动时，原线圈匝数增多，原副线圈匝数比变大，由变压规律＝，U1不变，U2变小，电压表V的示数变小，R不变，由P＝可知，变压器的输出功率变小，A、B错，由U1I1＝U2I2，可以知道，I1变小，C对，D错．
9. 一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220sinωt V，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图2－6－14所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于(　　)
图2－6－14
A．440 Ω B．440 Ω
C．880 Ω D．880 Ω
解析：选C.当原线圈电流为I1＝I0＝1 A时，副线圈中电流I2＝I1＝ A.
原线圈两端电压为
U1＝＝220 V.
则副线圈两端电压为
U2＝U1＝×220＝440 V.
因此负载电阻的最小值为：Rmin＝＝880 Ω.故C正确．
图2－6－15
10．(2011年上海高二检测)为了检测变电站向外输电的情况，要在变电站安装互感器，其接线如图2－6－15所示，两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表，则(　　)
A．n1＞n2
B．n3＞n4
C．a为交流电流表，b为交流电压表
D．a为交流电压表，b为交流电流表
解析：选AD.左边的互感器为电压互感器，输入电压很大，为了保护电表，应降压后测量，所以n1＞n2，降压后也不能在副线圈上直接接电流表，所以a只能是交流电压表；右边的互感器为电流互感器，输入电流极大，要测量则需要升压，从而达到减小电流的目的，所以n3＜n4，升压后电流会很小，正好可以测电流，即b为电流表．
二、非选择题
图2－6－16
11．一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图2－6－16所示．
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A.
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A．此时输入功率为________W，变压器的效率为________．
解析：根据变压器的工作原理和理想变压器的定义分析求解．
(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U2＝＝ V＝44 V(电压表示数)，I2＝＝ A＝0.44 A(电流表示数)，P1＝P2＝I2U2＝44×0.44 W＝19.36 W，效率η＝×100%＝100%.
答案：(1)0　0　(2)44　0.44　19.36　100%
12．如图2－6－17所示理想变压器输入的交流电压U1＝220 V，有两组副线圈，其中n2＝36匝，标有“6 V　9 W”、“12 V　12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：
图2－6－17
(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；
(2)原线圈中电流I1.
解析：(1)由于两灯泡均正常发光，
所以有U2＝6 V，U3＝12 V
根据原、副线圈电压与匝数的关系，
由＝，＝得
n1＝n2＝×36＝1320(匝)，
n3＝n2＝×36＝72(匝)．
(2)由于P入＝P出，P出＝P2＋P3，所以P入＝P2＋P3，
即I1U1＝P2＋P3，则
I1＝＝A≈0.095 A.
答案：(1)1320匝　72匝
(2)0.095 A