人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器达标测试

3.3 变压器

一、选择题(本题共7小题，每题6分，共42分)

1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，变压器原线圈与电阻不计的导轨相连，导体棒的电阻不变，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为(　B　)

A．3 mA B．0 mA

C．48 mA D．与负载R的值有关

解析：导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E＝Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0 mA，故B正确。故选B。

2．如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220 V,40 W”，当灯泡所消耗的功率都调于20 W时，哪种台灯消耗的功率最小(　C　)

解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。

3．如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1：n2＝1 000：1，n3：n4＝1：100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为(　C　)

A．2.2×103 W B．2.2×10－2 W

C．2.2×108 W D．2.2×104 W

解析：根据甲互感器可得，高压输电线的送电电压U＝U甲＝220 kV；根据乙互感器可得，送电电流I＝I乙＝1 000 A；所以高压输电线的送电功率P＝UI＝220 kV×1 000 A＝2.2×108 W，C正确。

4．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为4：1，原线圈接在u＝220sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的电阻，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 (　C　)

A．原线圈的输入功率为55 W

B．电流表的读数为4.0 A

C．电压表的读数为55.0 V

D．副线圈两端交流电的周期为50 s

解析：由题意知，原线圈电压有效值为220 V，原、副线圈匝数之比为4：1，由U1：U2＝n1：n2，可得：U2＝55 V，由输入功率和输出功率相等可得，原线圈中的输入功率为：P入＝P出＝ W＝55 W，故A错误；副线圈的电流为：I2＝U2/R＝55/55 A＝1 A，由I1: I2＝ n2: n1可得：I1＝0.25 A，即电流表的读数为0.25 A，故B错误；电压表的读数为副线圈电压的有效值，即为：U＝55.0 V，故C正确；由u＝220sin 100πt(V)可知，ω＝100π，又由ω＝2π/T，解得T＝0.02 s，变压器不改变周期，所以副线圈两端交流电的周期为0.02 s，故D错误。

5．有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220 V/6 V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220 V)应接在(　B　)

A．ab两端 B．cd两端

C．ac两端 D．bd两端

解析：由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，即n1>n2，又＝，所以I2>I1，说明通过电流大的(I2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，ab线较粗，故输入电压(220 V)应接cd两端。故正确答案为B。

6．(多选)如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5：1，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＝110 sin 100πt(V)的交变电压，则(　BD　)

A．电压表的示数为22 V

B．电压表的示数为22 V

C．在滑片P向上移动的过程中，电流表 A1的示数变大

D．在滑片P向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小

解析：根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为110 V，所以副线圈的电压的最大值为22 V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为22 V；故 A错误，B正确；在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的阻值变大，电路的总电阻增大，由于输出电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流表 A2的示数变小，电流表A1的示数变小，故C错误；由P＝可知，理想变压器的输出的功率变小，所以输入功率也要变小；故D正确。

7．(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中Rt为NTC型热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，R1为定值电阻，下列说法正确的是(　AC　)

A．交流电压u的表达式u＝36sin100πt(V)

B．变压器原、副线圈中的电流之比随Rt处温度的变化而变化

C．Rt温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大

D．Rt温度升高时，电压表和电流表的示数均变大

解析：由图乙可知Um＝36 V，T＝0.02 s，所以交流电压的表达式为u＝36sin 100πt(V)，故 A正确；变压器原、副线圈的电流比等于匝数的反比与负载及其变化无关，故B错误；温度升高时Rt减小，电流表示数增大，电压表示数不变，变压器输入功率变大，故C正确，D错误。

二、非选择题

8．(8分)黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”。

如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？

答案：10：1

解析：电网两极间电场可看作匀强电场Um＝Emd，

由题意，空气被击穿时Em＝6 220 V/cm。

由理想变压器电压关系：＝，

由峰值与有效值关系U1m＝U1，

由以上各式：得＝。

所以次、初级线圈匝数比不得超过10：1。

9．(10分)如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断。

(1)熔丝的熔断电流是多大？

(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？

答案：(1)0.98 A　(2)180 W

解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2。

根据理想变压器的输入功率等于输出功率即P1＝P2，

故有I1U1＝I2U2，

由于U1＝220 V，U2＝1.80×104 V，当I2＝12×10－3 A，I1为熔断电流。

得I1＝≈0.98 A。

(2)设副线圈中电流为I2＝10 mA＝10×10－3 A时，

变压器的输出功率P2＝U2I2＝0.01×1.80×104 W＝180 W

由于输入功率等于输出功率，有P1＝P2＝180 W。