物理选择性必修 第二册第3章 交变电流与远距离输电第3节 科学探究:变压器课后练习题

3.3科学探究：变压器基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是（　　）

A．副线圈输出电压的频率为50 Hz

B．副线圈输出电压的有效值为31 V

C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小

D．P向右移动时，变压器的输出功率减小

2．如图所示变压器为理想变压器，原线圈接入稳压交流电源，其原副线圈的匝数比为,则当滑动变阻器滑片向端移动时（　　）

A．电流表的示数变小

B．电流表的示数变大

C．电压表的示数变大

D．电压表和的示数比始终为

3．一电路中的变压器可视为理想变压器，它将220V的交变电流改变为55V。已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（　　）

A．200 B．400 C．1600 D．3200

4．如图所示是实验时用的原、副线圈都有中间抽头的理想变压器，在原线圈上通过一个单刀双掷开关S1与一只安培表连接，在副线圈上通过另一个单刀双掷开关S2与一个定值电阻相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数，在原线圈上加一电压为的交流电后，①当S1接，S2接时，安培表的示数为；②当S1接，S2接时，安培表的示数为；③当S1接，S2接时，安培表的示数为；④当S1接，S2接时，安培表的示数为，则　　

A． B． C． D．

5．如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；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（　　）

A．U=110V，       I=0.05A B．U=110V， I=0.2A

C．U=110V，   I=0.2A D．U=110V， I=0.2A

6．如图所示，R为用于热处理的电阻炉，正常工作电压为交流220V，通电后R在升温过程中电阻值增大很多，利用自耦变压器可使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，通电后刚开始的一段时间内，应将变压器的滑片P（　　）

A．从a缓慢调至b B．从b缓慢调至a

C．从b缓慢调至c D．从c缓慢调至b

7．远距离输送电能通常采用高压输电，用来改变输电电压的设备是（　　）

A．电阻箱 B．变压器

C．电动机 D．电容器

8．如图甲所示，理想变压器的一一组线圈与水平导轨相连，导轨处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒AB垂直放在导轨上，其向左运动的速度图像如图乙所示。则下列各图中能表示ab两端的电压uab随时间t变化的图像是（　　）

A． B．

C． D．

9．一理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶5，原线圈与如图所示的正弦交变电压连接，副线圈仅与一个10Ω的电阻R连接。则流过电阻R的电流是（　　）

A．10 A B． C．5 A D．

10．如图所示，为理想变压器原线圈，其接入电路的匝数随着滑动接触点P的上下移动而变化，原线圈接在正弦式交流电源上，副线圈接有滑动变阻器，下列说法正确的是（ ）

A．输入电压稍减小时，可以使P上滑，保持滑动变阻器功率不变

B．输入电压稍增大时，可以使Q上滑，保持滑动变阻器功率不变

C．保持输入电压及P位置不变，Q上滑，原线圈电流增大

D．保持输入电压及Q位置不变，P上滑，原线圈电流增大

11．如图，理想变压器的输入电压恒定，原副线圈匝数之比为2：1，副线圈的电阻阻值均为R，电流表为理想电流表，则闭合开关后（　　）

A．原、副线圈电流的比值变大

B．副线圈输出电压变大

C．副线圈输出电压频率变大

D．电流表的示数变大

12．如图所示，匝数n=100匝、面积S=10cm2的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO‘以角速度ω=100 rad/s匀速转动，并与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接入一只标有“2.5V， 1.5W”的小灯泡，恰好正常发光，不计线框电阻。下列说法正确的是（　　）

A．理想变压器原线圈、副线圈的匝数比为4：1

B．流过线框的电流有效值为0.2A

C．以图示位置为计时起点，线框中产生的感应电动势的表达式为e= 5cos（100t）V

D．如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡，则两盏灯泡都变暗

13．如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，交流电流表为理想电表，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，两只规格为“6V，3W”的灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．电阻R的功率为9W B．电流表的示数为0.5A

C．原、副线圈匝数之比为3:1 D．副线圈中电流方向1s内改变50次

14．如图所示，电表均为理想电表，变压器为理想变压器，R为定值电阻，当滑动变阻器滑片P向右移动时，以下说法中正确的是

A．电压表V1示数不变

B．电压表V2示数变大

C．电流表A示数减小

D．电阻R的功率减小

15．电阻不可忽略的线圈可看作是一个定值电阻（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成如图（a）。在如图（b）所求电路中，常规变压器T线圈电阻不可忽略。变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是（　　）

A．小灯泡D变亮 B．变压器初级线圈电压降低

C．变压器次级线圈电压降低 D．的功率减小

二、填空题（共4题）

16．如图所示（a）电路中交流电源直接接负载电阻R1，（b）电路中，相同的交流电源（内阻均不计）通过理想变压器接负载电阻R2，欲使两电路中电源输出功率相同，则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=____________。

17．如图所示，变压器的原线圈及两个副线圈的匝数比为n1∶n2∶n3=4∶2∶1，所连接的三个灯消耗的电功率相同。则通过每个灯的电流之比I1∶I2∶I3=_______________，每个灯的电阻之比为R1∶R2∶R3=_________________ 。

18．如图所示，理想变压器的原线圈的输入电压u＝220sin(100πt) V，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1电阻R的阻值为100 Ω，则1 s内电阻R上产生的焦耳热为______ 。

19．某班物理实验课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

（1）下列说法正确的是________。

A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数

B．变压器的原线圈接低压交流电源，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”

C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响

D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量

E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈

F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用

（2）如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。

A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力

B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变

C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起

（3）理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？

21．如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源或直流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上．连接电路，接通电源，小灯泡能发光．

(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？

(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？

22．电视机需利用升压变压器将120V的电压提高到48000V．已知变压器副线圈有20000匝，输出电流为1.0mA．求：

（1）变压器原线圈的匝数；

（2）输入电流．

23．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。

(1)求电压表和电流表的读数；

(2)求原线圈的输入功率。

参考答案：

1．A

2．D

3．A

4．B

5．B

6．D

7．B

8．B

9．D

10．C

11．D

12．A

13．C

14．A

15．C

16．

17．     1:1:2     4:4:1

18．1.21 J

19．     CDF     AC    

理想变压器模型应忽略的次要因素如下：

①不计漏磁，即通过原、副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；

②不计原、副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失；

③不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。

20．

两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会使穿过另一个线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势．

21．(1)当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．

(2)只要n1≠n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等．

22．（1）50；（2）0.4A．

23．(1)110V，1A；(2)220W