课时分层作业12 变压器—2020-2021学年教科版高中物理选修3-2练习（word含答案）
文档属性
| 名称 | 课时分层作业12 变压器—2020-2021学年教科版高中物理选修3-2练习（word含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 486.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-29 05:39:49 | ||
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文档简介
课时分层作业(十二)
(时间：40分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．在以下四种情况下，可以将电压升高供给电灯的变压器是( )
A B
C D
2.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，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，如图所示，然后将原来线圈接到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．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
3．(多选)如图甲所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则 ( )
甲 乙
A．灯泡的电压为110 V
B．副线圈输出交流电的频率为50 Hz
C．U＝220 V，I＝0.2 A
D．原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V
4．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电流，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是( )
A．输出功率减小
B．A2读数减小
C．A1读数减小
D．A1读数不为零，且保持不变
5．电阻为R的负载接到20 V直流电压上消耗的电功率是P；用一个变压器，原线圈接最大值为200 V的正弦交流电压，副线圈接电阻为R的负载，要使负载上消耗的电功率为，则变压器原、副线圈的匝数比为( )
A．20∶1 B．10∶1
C．10∶1 D．1∶10
6.一理想变压器的原、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在220 V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＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝
C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝
二、非选择题(14分)
7.如图所示的理想变压器原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A．求：
(1)副线圈3的匝数n3；
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，电源电压u＝220sin 314t V，原线圈电路中接入熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R，则( )
A．电压表的读数为77 V
B．当可变电阻R的阻值变大时，电源的输入功率变大
C．可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断
D．副线圈的输出功率一定是200 W
2.(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
3．(多选)如图所示为一理想变压器．S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b上时，I1将减小
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I2增大
4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
甲 乙
A．输入电压u的表达式u＝20 sin 50πt (V)
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5.(12分)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？
6．(14分)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.
课时分层作业(十二)
(时间：40分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．在以下四种情况下，可以将电压升高供给电灯的变压器是( )
A B
C D
D [A、C图中原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故A、C错误；B图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故B错误；D图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故D正确．]
2.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，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，如图所示，然后将原来线圈接到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．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
B [对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n1＝＝＝1 100，变压器烧坏前，同理n2＝＝＝180，故B正确．]
3．(多选)如图甲所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则 ( )
甲 乙
A．灯泡的电压为110 V
B．副线圈输出交流电的频率为50 Hz
C．U＝220 V，I＝0.2 A
D．原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V
ABD [有效值为U＝ V＝220 V，副线圈的电压为U2＝U1＝110 V，电流为 A＝0.2 A，电流表示数为×0.2 A＝0.1 A，A正确，C错误；原线圈的频率为f＝ Hz＝50 Hz，变压器不会改变频率，故B正确；原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V，故D正确．]
4．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电流，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是( )
A．输出功率减小
B．A2读数减小
C．A1读数减小
D．A1读数不为零，且保持不变
D [根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确．]
5．电阻为R的负载接到20 V直流电压上消耗的电功率是P；用一个变压器，原线圈接最大值为200 V的正弦交流电压，副线圈接电阻为R的负载，要使负载上消耗的电功率为，则变压器原、副线圈的匝数比为( )
A．20∶1 B．10∶1
C．10∶1 D．1∶10
C [原线圈输入电压U1＝100 V．根据题意，P＝，＝，解得U2＝10 V，由变压器变压公式得变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1，选项C正确．]
6.一理想变压器的原、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在220 V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＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝
C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝
A [设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则＝＝，故k＝＝.设原线圈两端的电压为U1，则＝＝，故U1＝3U，而原线圈回路中电阻分担的电压为U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V．选项A正确．]
二、非选择题(14分)
7.如图所示的理想变压器原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A．求：
(1)副线圈3的匝数n3；
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
解析：(1)变压比公式对于两个副线圈也适用，
则有＝，n3＝＝ 匝＝275匝．
(2)＝，n1＝n2＝×30匝＝550匝．
理想变压器的输入功率等于输出功率
P1＝P2＋P3＝12 W＋0.4×110 W＝56 W
原线圈中电流I1＝＝ A≈0.255 A.
答案：(1)275匝 (2)550匝 0.255 A
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，电源电压u＝220sin 314t V，原线圈电路中接入熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R，则( )
A．电压表的读数为77 V
B．当可变电阻R的阻值变大时，电源的输入功率变大
C．可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断
D．副线圈的输出功率一定是200 W
C [原线圈输入电压220 V，由变压器变压公式，副线圈输出电压即电压表的读数为55 V，选项A错误；当可变电阻R的阻值变大时，变压器输出功率减小，电源的输入功率变小，选项B错误；可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时，变压器输出功率大于220 W，原线圈电路中电流大于保险丝的熔断电流I0＝1 A，保险丝将熔断，选项C正确；副线圈的输出功率随可变电阻的增大而减小，选项D错误．]
2.(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
BD [变压器的变压比＝，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误；增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Uab不变，选项C错误；根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T＝·＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．]
3．(多选)如图所示为一理想变压器．S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b上时，I1将减小
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I2增大
BD [S由a合到b时，n1减小而U1不变，由＝可知，副线圈上的电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项错误；同理S由b合到a时，P2减小，B项正确；P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由＝可知I1将减小，故C项错误；当U1增大时，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故D项正确．]
4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
甲 乙
A．输入电压u的表达式u＝20 sin 50πt (V)
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
D [由图乙知周期为0.02 s，因此输入电压的表达式u＝20sin 100πt V，A错；只断开S2，L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据P＝和＝得R消耗的功率为0.8 W，故选D.]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5.(12分)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？
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.
答案：(1)0 0 (2)44 V 0.44 A 19.36 W
6．(14分)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.
解析：(1)Em＝nBSω＝nΦmω
解得Em＝200 V.
(2)q＝Δt，＝，＝n
解得q＝ C.
(3)E＝，E＝U1＋I1r，U2＝I2R2，＝，I1n1＝I2n2
P＝IR2
联立解得P≈238 W.
答案：(1)200 V (2) C (3)238 W
(时间：40分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．在以下四种情况下，可以将电压升高供给电灯的变压器是( )
A B
C D
2.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，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，如图所示，然后将原来线圈接到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．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
3．(多选)如图甲所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则 ( )
甲 乙
A．灯泡的电压为110 V
B．副线圈输出交流电的频率为50 Hz
C．U＝220 V，I＝0.2 A
D．原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V
4．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电流，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是( )
A．输出功率减小
B．A2读数减小
C．A1读数减小
D．A1读数不为零，且保持不变
5．电阻为R的负载接到20 V直流电压上消耗的电功率是P；用一个变压器，原线圈接最大值为200 V的正弦交流电压，副线圈接电阻为R的负载，要使负载上消耗的电功率为，则变压器原、副线圈的匝数比为( )
A．20∶1 B．10∶1
C．10∶1 D．1∶10
6.一理想变压器的原、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在220 V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＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝
C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝
二、非选择题(14分)
7.如图所示的理想变压器原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A．求：
(1)副线圈3的匝数n3；
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，电源电压u＝220sin 314t V，原线圈电路中接入熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R，则( )
A．电压表的读数为77 V
B．当可变电阻R的阻值变大时，电源的输入功率变大
C．可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断
D．副线圈的输出功率一定是200 W
2.(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
3．(多选)如图所示为一理想变压器．S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b上时，I1将减小
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I2增大
4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
甲 乙
A．输入电压u的表达式u＝20 sin 50πt (V)
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5.(12分)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？
6．(14分)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.
课时分层作业(十二)
(时间：40分钟 分值：100分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．在以下四种情况下，可以将电压升高供给电灯的变压器是( )
A B
C D
D [A、C图中原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故A、C错误；B图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故B错误；D图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故D正确．]
2.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，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，如图所示，然后将原来线圈接到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．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
B [对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n1＝＝＝1 100，变压器烧坏前，同理n2＝＝＝180，故B正确．]
3．(多选)如图甲所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则 ( )
甲 乙
A．灯泡的电压为110 V
B．副线圈输出交流电的频率为50 Hz
C．U＝220 V，I＝0.2 A
D．原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V
ABD [有效值为U＝ V＝220 V，副线圈的电压为U2＝U1＝110 V，电流为 A＝0.2 A，电流表示数为×0.2 A＝0.1 A，A正确，C错误；原线圈的频率为f＝ Hz＝50 Hz，变压器不会改变频率，故B正确；原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V，故D正确．]
4．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电流，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是( )
A．输出功率减小
B．A2读数减小
C．A1读数减小
D．A1读数不为零，且保持不变
D [根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确．]
5．电阻为R的负载接到20 V直流电压上消耗的电功率是P；用一个变压器，原线圈接最大值为200 V的正弦交流电压，副线圈接电阻为R的负载，要使负载上消耗的电功率为，则变压器原、副线圈的匝数比为( )
A．20∶1 B．10∶1
C．10∶1 D．1∶10
C [原线圈输入电压U1＝100 V．根据题意，P＝，＝，解得U2＝10 V，由变压器变压公式得变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1，选项C正确．]
6.一理想变压器的原、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在220 V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＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝
C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝
A [设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则＝＝，故k＝＝.设原线圈两端的电压为U1，则＝＝，故U1＝3U，而原线圈回路中电阻分担的电压为U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V．选项A正确．]
二、非选择题(14分)
7.如图所示的理想变压器原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A．求：
(1)副线圈3的匝数n3；
(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.
解析：(1)变压比公式对于两个副线圈也适用，
则有＝，n3＝＝ 匝＝275匝．
(2)＝，n1＝n2＝×30匝＝550匝．
理想变压器的输入功率等于输出功率
P1＝P2＋P3＝12 W＋0.4×110 W＝56 W
原线圈中电流I1＝＝ A≈0.255 A.
答案：(1)275匝 (2)550匝 0.255 A
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，电源电压u＝220sin 314t V，原线圈电路中接入熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R，则( )
A．电压表的读数为77 V
B．当可变电阻R的阻值变大时，电源的输入功率变大
C．可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断
D．副线圈的输出功率一定是200 W
C [原线圈输入电压220 V，由变压器变压公式，副线圈输出电压即电压表的读数为55 V，选项A错误；当可变电阻R的阻值变大时，变压器输出功率减小，电源的输入功率变小，选项B错误；可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时，变压器输出功率大于220 W，原线圈电路中电流大于保险丝的熔断电流I0＝1 A，保险丝将熔断，选项C正确；副线圈的输出功率随可变电阻的增大而减小，选项D错误．]
2.(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( )
A．Uab∶Ucd＝n1∶n2
B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大
D．将二极管短路，电流表的读数加倍
BD [变压器的变压比＝，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误；增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确；c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Uab不变，选项C错误；根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T＝·＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．]
3．(多选)如图所示为一理想变压器．S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b上时，I1将减小
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗的功率减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I2增大
BD [S由a合到b时，n1减小而U1不变，由＝可知，副线圈上的电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项错误；同理S由b合到a时，P2减小，B项正确；P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由＝可知I1将减小，故C项错误；当U1增大时，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故D项正确．]
4．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
甲 乙
A．输入电压u的表达式u＝20 sin 50πt (V)
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
D [由图乙知周期为0.02 s，因此输入电压的表达式u＝20sin 100πt V，A错；只断开S2，L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据P＝和＝得R消耗的功率为0.8 W，故选D.]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5.(12分)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？
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.
答案：(1)0 0 (2)44 V 0.44 A 19.36 W
6．(14分)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.
解析：(1)Em＝nBSω＝nΦmω
解得Em＝200 V.
(2)q＝Δt，＝，＝n
解得q＝ C.
(3)E＝，E＝U1＋I1r，U2＝I2R2，＝，I1n1＝I2n2
P＝IR2
联立解得P≈238 W.
答案：(1)200 V (2) C (3)238 W