高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器课后练习题

3.3  变压器

一、选择题

1．(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有 (　　)

A.交变电流的频率　　　　　           B.磁通量的变化率

C.功率   D.交变电流的峰值

【答案】　ABC

【解析】　理想变压器没有漏磁,没有能量损失,所以原、副线圈中磁通量变化率相同,原、副线圈中功率相同,B、C正确;变压器的原理是互感现象,其作用是改变电压峰值,不改变频率,A正确,D错误。

2．(单选)关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是(　　)

A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变

B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等

C.穿过副线圈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

【答案】　C

【解析】　通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的,由于面积S不变,故磁通量Φ变化,A错误;因理想变压器无漏磁,故B错误;由互感现象知C正确;原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能,原副线圈通过磁场联系在一起,故D错误。

3.   (单选)如图所示,可以将电压升高供给电灯的变压器是图

【答案】　C

【解析】　变压器应该接在交流电路中,升压变压器中副线圈的匝数大于原线圈的匝数。

4.（单选）对理想变压器作出的判断正确的是(　　)

A.高压线圈匝数多、电流大、导线粗

B.低压线圈匝数少、电流小、导线细

C.高压线圈匝数多、电流大、导线细

D.低压线圈匝数少、电流大、导线粗

【答案】　D

【解析】　根据,电压高的匝数多,电流小,用细线。电压低的,匝数少,电流大,用粗线。

5．（单选）一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω 、1 Ω 和4 Ω,A为理想交流电流表,U为正弦式交流电压,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　)

A.2 B.3 C.4 D.5

【答案】　B

【解析】　理想变压器的输入功率和输出功率相等,当开关断开时,有(U-IR1)I(U-3 Ω×I)IΩ①;当开关闭合时,有(U-4IR1)·4I(U-12 Ω×I)·4IΩ②。①÷②得U=48 Ω×I,代入①可解B正确。

6．（多选）(多选)一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列哪些物理量一定相等(　　)

A.交变电流的频率　　　　B.电流的有效值

C.电功率       D.磁通量的变化率

【答案】　ACD

【解析】　由变压器的工作原理可知输入、输出交变电流的频率相同,穿过原、副线圈的磁通量变化率相等,所以A、D正确;理想变压器没有能量损失,即输入、输出功率相等,所以C正确;对于升、降压变压器中原、副线圈中电流的最大值、有效值不相同,所以B错误。

7.(多选)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,图中电表均为理想的交流电表,定值电阻R=10 Ω,其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交流电压,则下列说法正确的是(　　)

A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为55 V

B.当单刀双掷开关与a连接且t=0.01 s时,电流表示数为零

C.单刀双掷开关由a拨向b后,原线圈的输入功率增大

D.单刀双掷开关由a拨向b后,副线圈输出电压的频率为25 Hz

【答案】　AC

【解析】　由题图乙可知,交流电压的最大值为311 V,交变电流的周期为2×10-2 s,所以交变电流的频率为50 Hz,交流电压的有效值为220 V,根据原、副线圈电压与匝数成正比可知,当单刀双掷开关与a连接时,副线圈电压为55 V,所以副线圈电流为5.5 A,电流表示数为电流的有效值,不随时间变化,所以当t=0.01 s时,电流表的示数为5.5 A,选项A正确,选项B错误;单刀双掷开关由a拨向b后,原线圈的匝数变少,所以副线圈的电压变大,电阻R上消耗的功率变大,原线圈的输入功率也要变大,选项C正确;变压器不会改变交变电流的频率,所以副线圈输出电压的频率为50 Hz,选项D错误。

8．(单选)如图所示,一理想变压器原线圈两端所加的电压U1=1 100 V时,副线圈两端的电压U2=220 V。若此变压器副线圈的匝数n2=200,则原线圈的匝数n1为(　　)

A.2 000 B.1 000

C.200 D.100

【答案】　B

【解析】　由公式U1∶U2=n1∶n2,可解得n1=1 000,故选B。

9.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈两端加上瞬时值表达式为u=22

A.电压表的示数为2

B.在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电流表A2的示数变小

C.在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电流表A1的示数变大

D.在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,理想变压器的输入功率变小

【答案】　BD

【解析】　电压表的示数为有效值,应为22 V;在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,由于电压不变,变阻器接入电路中的电阻变大,所以电流表A2的示数变小,电流表A1的示数也变小,输入功率变小,选项B、D正确。

10．(单选)如图所示,可以将电压升高供给电灯的变压器是(　　)

【答案】　C

【解析】　由得副线圈电灯两端的输出电压U2=U1,由题意知U2>U1,所以n2>n1,则C图正确。

11．(单选)对一台理想变压器,原、副线圈的匝数比n1∶n2=20∶1,原线圈接入220 V的交流电压,副线圈向一电阻为110 Ω的用电器供电,则副线圈中的电流为(　　)

A.2 A B.0.1 A

C.0.5 A D.0.005 A

【答案】　B

【解析】　由解得副线圈两端的输出电压U2=·n2= V=11 V,所以副线圈的电流I2= A=0.1 A。

12.（单选）理想变压器上接有三个完全相同的灯泡,其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源,另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为(　　)

A.1∶2　　　B.2∶1　　　C.2∶3　　　D.3∶2

【答案】:B

【解析】:三个相同的灯泡都正常工作,则通过每个灯泡的电流相等,由此可知,变压器的原、副线圈的电流

13.(多选)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交流电压为u=2

A.开关闭合后,氖泡的发光频率为100 Hz

B.开关闭合后,电压表的示数为100 V

C.开关断开后,电压表的示数变大

D.开关断开后,变压器的输出功率不变

【答案】:AB

【解析】:本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。由交流电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为U1V=20 V,U2=100 V,电压表的示数为交流电压的有效值,B项正确;交流电压的频率为fHz=50 Hz,一个周期内电压两次大于100 V,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100 Hz,A项正确;开关断开前后,输入电压不变,变压器的变压比不变,故输出电压不变,C项错误;断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D项错误。

14.（单选）在如图所示的电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,则下列说法正确的是(　　)

A.电压表V1示数增大

B.电压表V2、V3示数均增大

C.该变压器起升压作用

D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动

【答案】:D

【解析】:根据题意,原、副线圈中电流增大,可知滑动变阻

器的阻值减小,滑片应沿c→d方向滑动,选项D正确;电源电压不变,则电压表V1的示数不变,选项A错误;原、副线圈匝数不变,则副线圈两端电压不变,电压表V2示数不变,R0两端电压变大,则电压表V3示数减小,选项B错误;,选项C错误。

二、非选择题

15．一理想变压器,原线圈匝数n1=1 100,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?

【答案】　180　3 A

【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。

n2

每只灯泡正常发光时的电流由P2'=I2'U2'得

I2'AA,

副线圈中的电流I2=11×I2'A,

I1A=3 A。

16.理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1,若原线圈上加u=400sin 100πt V的交流电压,则在副线圈两端用交流电压表测得电压是多少?

【答案】:100 V

【解析】:由U=Umsin ωt,   得Um=400 V,

所以U1==400 V,  由,得U2=100 V。

17.如图所示,变压器副线圈电路中有电阻R=7.26 Ω,消耗功率为 6 W。另有一匝线圈接有电压表,读数U0=50 mV。原线圈两端电压为u=311sin 100πt V。求原、副线圈的匝数和铁芯内的磁通量变化率的表达式。

【答案】:原线圈匝数为4 400　副线圈匝数为132

【解析】:由题中条件可知该变压器每匝线圈感应电压有效值为50 mV。由P2U2=6.6 V,即可得n2U1的有效值为U1=220 V,再n1=4 400。

铁芯内磁通量的变化率即单匝线圈的感应电动势,其最大值V,表达式为100πt Wb/s。

18.如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数 n1=1 100,接入电压U1=220 V的电路中。

(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?

(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?

【答案】:(1)n2=30　n3=550　(2)0.36 A

【解析】:(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系,由

n2100=30

n3100=550。

(2)设原线圈输入电流为I1,由P入=P出,即

I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3

所以I1A≈0.36 A。