鲁科版 (2019)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:变压器练习

3.3科学探究：变压器同步练习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．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接．已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是（　　）

A．电压表示数为V

B．热水器消耗的功率变大

C．变压器的输入功率变大

D．副线圈两端电压的瞬时值表达式u＝sin（50πt）V

2．如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为的正弦交流电源上，副线圈通过电流表与一阻值为的电阻连接。已知理想电流表的示数为，则下列说法正确的是（　　）

A．变压器的输入功率为 B．电阻两端电压的最大值为

C．变压器原、副线圈的匝数比为 D．通过原线圈电流的有效值为

3．一理想变压器与电阻R、交流电压表V、电流表A按图甲所示方式连接，R=10Ω，变压器的匝数比为．图乙是R两端电压U随时间变化的图象，．下列说法中正确的是(　　)

A．通过R的电流

B．电流表A的读数为0.1A

C．电流表A的读数为

D．电压表V的读数为

4．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的重数比为5：1，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别按了理想交流电压表V1、V2，导线电阻不计．开关S闭合前，副线圈上的电压按图乙所示规律变化．现闭合开关S，下列说法正确的是

A．两端电压瞬时值表达式为u=220sin50πt(V)

B．电压表V1示数为1000V

C．的实际功率减小

D．变压器的输入功率增大

5．如图所示，200匝闭合矩形线圈绕垂直于磁场的轴以100 rad/s的角速度匀速转动，已知磁感应强度大小为，线圈面积为，保险丝允许通过的最大电流为10A，理想变压器的副线圈并联“220V，100W”的灯泡，且灯泡能够正常发光，不计导线和线圈的电阻，图示位置开始计时，则下列说法正确的是（　　）

A．图示为线圈的中性面位置

B．交流电压表示数为

C．线圈电动势表达式

D．理想变压器的副线圈能够并联40个灯泡

6．理想变压器原线圈接恒压交流电源，副线圈接如图所示电路，定值电阻R1、R3的阻值均为R，滑动变阻器R2总阻值为2R，在滑动变阻器的滑片P从a点滑到b点过程中，下列说法正确的是（          ）

A．变压器输出电压先增大后减小 B．电阻R1上电压先增大后减小

C．电阻R3上电流一直减小 D．变压器输入功率先增大后减小

7．含有理想变压器的电路如图所示，、、、规格相同的四只灯泡，a、b端接正弦交流电源，它输出电压的有效值恒定。若开关S闭合后，四只灯泡均正常发光，则变压器原、副线圈匝数比为（　　）

A． B． C． D．

8．如图甲，理想变压器原、副线圈匝数比为，接线柱a、b所接正弦交变电压u随时间t变化规律如图乙所示。变压器副线圈接有一火警报警系统，其中为定值电阻，为热敏电阻，其电阻随温度升高而增大。下列说法中正确的是（　　）

A．电压表示数为10V

B．此交变电源的频率为0.5Hz

C．出现火警时，电流表示数增大

D．出现火警时，电压表示数增大

9．如图所示，、分别为理想变压器原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈两端的电压，、分别为原、副线圈中通过的电流．若、、保持不变，将闭合，则（ ）

A．不变，、增大 B．不变，减小、增大

C．和、均增大 D．和、均保持不变

10．图示电路中，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。现将变阻器的滑片沿的方向滑动，则下列说法正确的是（　　）

A．电压表V1示数不变

B．电压表V2示数增大

C．电压表V3示数增大

D．电流表A1的示数减小

11．如图示为一副线圈上有滑片P的理想变压器，原、副线圈匝数比为1：20，其原线圈与（V）的电源连接，副线圈与一额定电压为220V、额定电功率为40W的灯泡连接成闭合电路。若灯丝电阻不随温度变化，则下列说法正确的是（   ）

A．灯泡中电流方向每秒钟改变50次

B．当滑片P滑动到副线圈中间位置时，灯泡正常发光

C．当滑片P滑动到距离副线圈下端位置时，灯泡消耗的电功率为20W

D．当滑片P滑动到距离副线圈下端位置时，灯泡两端的电压为55V

12．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增大而增大

B．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而减小

C．原线圈的电压随副线圈的输出电流变化而变化

D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零

13．某交变电路如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为5：1，Rl=30Ω，R2=20Ω．一示波器接在电阻R1两端，示波器上的电压变化图象如图乙所示．电压表与电流表均为理想电表，不计示波器的电流对电路的影响，下列说法正确的是

A．电压表的示数为53.1V

B．电流表的示数为0.2A

C．原线圈的输入电压u=250sin50πt(V)

D．电阻R2消耗的电功率为15W

14．如图所示为理想自耦式变压器，电流表为理想电流表，副线圈输出电压加在交流电动机上，在两端加上的交流电压，调节滑片的位置，使电动机正常工作，将质量为的重物匀速提升，已知电动机的额定电压为，额定功率为，线圈的电阻为，自耦变压器的副线圈匝数匝，重力加速度取，则此时（　　）

A．电流表的示数为 B．变压器原线圈的匝数为10匝

C．电动机的输出功率为 D．重物向上运动的速度大小为

15．如图所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图．其中灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，原、副线圈的匝数比为，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为（　　）

A．P，P B．16P， C．，16P D．16P，4P

二、填空题（共4题）

16．两类变压器

副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作______变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作______变压器。

17．如图是调压变压器的原理图，当变压器接入0-220V交流时，通过调压可得0-250V交流，则电源应接在变压器两个接线柱上，用电器应接在________（“ab”或“cd”）两个接线柱上，这时将变压器的旋转滑动触头向____________（“顺时针”或“逆时针”）方向旋转，输出电压将升高．

18．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油空气混合气要靠火花塞点燃．但是汽车蓄电池的电压只有12V，不能在火花塞上产生火花，要产生电火花，电压要达到10000V，为此要使用如图所示的点火装置，则图中虚线框内所缺的部分是_____________________，这一部分应该满足__________________，才能在火花塞中产生火花．

19．在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：

①用学生电源给原线圈供电，用多用电表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是______。

A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡

B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡

C．原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡

D．原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡

②实验时，保持学生电源的输出电压一定。首先只改变副线圈的匝数，测量副线圈上的电压：再只改变原线圈的匝数，测量副线圈上的电压。并将相应数据记入表格中。上述探究中采用的实验方法是______（选填“控制变量法”或“理想化实验法”）

③一位同学实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为400匝，原线圈所接学生电源为“2V”挡位，测得副线圈的电压为9.0V，则下列叙述中最有可能符合实际情况的一项是______。

A．变压器的铁芯没有闭合

B．原线圈实际匝数与标注“100”不符，应大于100匝

C．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝

D．学生电源实际输出电压大于标注的“2V”

三、综合题（共4题）

20．有些机床（图）为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是多少？

21．自耦变压器是只有1个绕组的变压器，它的低压线圈是高压线圈的一部分。请观察图中的两种自耦变压器，哪种起升压作用，哪种起降压作用？为什么？与同学交流你的看法。

22．如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220V交流电源，副线圈2的匝数为30匝，两端接有“6V   12W”的灯泡L，副线圈3的输出电压为110V，两端接有电阻R。若L正常发光且通过R的电流为0.4A，求：

（1）副线圈3的匝数n3

（2）原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1

23．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2＝220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的理想交流电压表V的示数U＝2V。求：

（1）原线圈的匝数n1；

（2）当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A，电流表A1的示数I1；

（3）在（2）情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1'。

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．D

5．D

6．C

7．B

8．D

9．A

10．A

11．B

12．A

13．C

14．D

15．B

16．     降压     升压

17．     ab     顺时针

18．     变压器；      副线圈匝数大于原线圈匝数．

19．     D     控制变量法     D

20．136匝；21V

21．

根据变压器的线圈匝数之比等于电压之比可知，由于图（a）的原线圈匝数大于副线圈的匝数，则输入电压大于输出电压，故图（a）其降压作用。图（b）的原线圈匝数小于副线圈的匝数，则输入电压小于输出电压，故图（b）起升压作用。

22．（1）n3=550匝；（2）n1=1100匝，I10.25A

23．(1)1650匝；(2) (3)