人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器同步训练题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器同步训练题，共10页。
考点一 变压器基本原理的理解
1．理想降压变压器正常工作时，原、副线圈中一定不相等的物理量是( )
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
2．(2023·苏州市高二期中)如图甲为手机及无线充电器，图乙为充电原理示意图。无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在，当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流，成功实现无线充电。下列说法中正确的是( )
A．受电线圈的匝数一定比送电线圈的匝数多
B．cd间输出的是直流电
C．cd间输出的功率等于ab间输入的功率
D．若图乙所示的磁感应强度在增大，c点的电势高于d点的电势
考点二 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是___________________。
A．为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D．为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
(2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
通过分析实验数据可得出的实验结论是____________________________________。
4．(2023·苏州市高二期中)物理实验课上，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，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)以下给出的器材中，本实验需要用到的是________。
(2)某同学用同种规格的导线绕制成a、b两个线圈，并用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了a、b两个线圈的电阻值，指针分别对应图丙中的位置，由此可判断________线圈匝数多。
(3)在具体操作过程中，下列说法中正确的是________。
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．测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定后再选用适当的挡位测量
C．研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
D．实验中，必须在副线圈上接上用电器以形成闭合回路
(4)在实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，多用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压如图丁所示，则该电压值为________ V。
(5)某同学发现通电后，使很大的劲都不能把变压器铁芯B取出，断电后，就可以轻松取出，这是为什么？请简单述说原因：____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考点三 变压器的基本关系
5．(2019·江苏卷)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压( )
A．降低2 V B．增加2 V
C．降低200 V D．增加200 V
6.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(均可视为理想交流电表)的示数分别是( )
A．120 V 0.10 A B．240 V 0.025 A
C．120 V 0.05 A D．240 V 0.05 A
7.如图所示，Q是熔断电流为1 A的保险丝，R为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1。原线圈两端的电压为u＝220eq \r(2)sin 100πt V。要使保险丝不熔断，则( )
A．副线圈中电流最大值不超过2 A
B．副线圈中电流有效值不超过eq \r(2) A
C．R的阻值一定不能小于55 Ω
D．R的阻值一定不能小于77 Ω
考点四 几种常见的变压器
8．(2020·江苏卷)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器( )
A．是一种降压变压器
B．能测量直流电路的电流
C．原、副线圈电流的频率不同
D．副线圈的电流小于原线圈的电流
9．某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑动触头P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，电阻R＝22 Ω，电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A．通过R的交变电流的频率为100 Hz
B．电流表A2的示数为2 A
C．此时变压器的输入功率为22 W
D．将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小
10.(2023·南京金陵中学校考期末)在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比n1∶n2＝2∶1。在不接负载的情况下( )
A．当线圈1输入电压为220 V的时，线圈2的输出电压为440 V
B．当线圈1输入电压为220 V的时，线圈2的输出电压为110 V
C．当线圈2输入电压为110 V的时，线圈1的输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压为110 V的时，线圈1的输出电压为110 V
11.教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的示数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的eq \f(1,2)，则( )
A．R消耗的功率变为eq \f(1,2)P
B．电压表V的示数变为eq \f(1,2)U
C．电流表A的示数变为2I
D．通过R的交变电流频率不变
12.(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcs (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是( )
A．n1为1 100匝，Um为220 V
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
13.如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )
A．小灯泡变亮
B．小灯泡变暗
C．原、副线圈两端电压的比值不变
D．通过原、副线圈电流的比值不变
3 变压器
1．D
2．D [受电线圈的匝数不一定比送电线圈的匝数多，取决于手机充电时的实际需求，A错误；根据变压器原理可知，cd间输出的是交流电，B错误；理想状态下cd间输出的功率等于ab间输入的功率，实际情况是cd间输出的功率小于ab间输入的功率，C错误；若题图乙所示的磁感应强度在增大，由楞次定律及安培定则可知，c点的电势高于d点的电势，D正确。]
3．(1)D (2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
解析 (1)变压器使用的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，A错误；实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，导致所测数据不准确，同时也有安全隐患，B、C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确。
(2)分析每组实验数据，可知eq \f(U1,U2)与eq \f(n1,n2)的值近似相等，可得出的实验结论是：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
4．(1)B (2)a (3)BC (4)6.3 (5)见解析
解析 (1)实验中需要用学生电源的交流输出端，不需要滑动变阻器、小灯泡以及直流电压表，故选B。
(2)由题图可知，a线圈电阻较大，根据电阻定律可知a线圈匝数多。
(3)为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，选项A错误；测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定后再选用适当的挡位，选项B正确；实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，选项C正确；实验中，不需要在副线圈上接上用电器以形成闭合回路，副线圈也能产生感应电动势，选项D错误。
(4)由题图可知，该电压值为6.3 V。
(5)某同学发现通电后，使很大的劲都不能把变压器铁芯B取出，断电后，就可以轻松取出，是因为电磁感应现象，通电后，铁芯B就相当于一个电磁铁，除了自身的重力外，还受到很大的磁场力作用。
5．D [由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)知eq \f(ΔU1,ΔU2)＝eq \f(n1,n2)，代入数据得ΔU2＝200 V，故D正确。]
6．D [灯泡正常工作，副线圈两端的电压U2＝12 V，副线圈中的电流I2＝2×eq \f(6,12) A＝1 A，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得原线圈中的电流I1＝0.05 A，原线圈两端的电压U1＝20U2＝240 V，故选D。]
7．C [由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得：U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1,2)×220 V＝110 V，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得：I2＝eq \f(n1,n2)I1＝eq \f(2,1)×1 A＝2 A，I2max＝2eq \r(2) A，所以Rmin＝eq \f(U2,I2)＝55 Ω，故C正确。]
8．D [电流互感器原线圈匝数小，副线圈匝数多，是一种升压变压器，故A错误；变压器的原理是电磁感应，故它不能测量直流电路的电流，故B错误；变压器不改变交变电流的频率，故C错误；变压器的电流与匝数成反比，因此副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。]
9．C [由题图乙可知，该交变电流的周期为T＝0.02 s，其频率为f＝eq \f(1,T)＝50 Hz，变压器不改变频率，故通过R的交变电流的频率也为50 Hz，选项A错误；输入电压的最大值为Um＝
220eq \r(2) V，有效值为U1＝220 V，则副线圈两端的电压为U2＝U1eq \f(n2,n1)＝220×eq \f(1,10) V＝22 V，所以通过电阻R的电流即电流表A2的示数为I2＝eq \f(U2,R)＝eq \f(22,22) A＝1 A，选项B错误；变压器的输出功率为P′＝U2I2＝22×1 W＝22 W，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P＝P′＝22 W，选项C正确；将P0沿逆时针方向转动一些，变压器的副线圈匝数增多，输出电压变大，输出功率变大，输入功率变大，所以输入电流也变大，故电流表A1的示数变大，选项D错误。 ]
10．D [当从线圈1输入电压U1＝220 V时，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1ΔΦ1,n2ΔΦ2)＝eq \f(n1·2ΔΦ2,n2ΔΦ2)＝eq \f(4,1)，得线圈2输出电压U2＝55 V，故A、B错误；当从线圈2输入电压U2＝110 V时，eq \f(U2,U1)＝eq \f(n2ΔΦ2,n1ΔΦ1)＝eq \f(n2·2ΔΦ1,n1ΔΦ1)＝1，所以线圈1输出电压U1＝U2＝110 V，故C错误，D正确。]
11．B [发电机线圈的转速变为原来的eq \f(1,2)，则交变电流频率变为原来的eq \f(1,2)，由E＝NBSω，ω＝2πf知，原线圈中输入电压变为原来的eq \f(1,2)，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，U1＝eq \f(E,\r(2))，则U2变为原来的eq \f(1,2)，即U2＝eq \f(1,2)U，副线圈交变电流的频率与原线圈相等，B正确，D错误；由I2＝eq \f(U2,R)可知通过R的电流也变为原来的eq \f(1,2)，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，原线圈上的电流也变为原来的eq \f(1,2)，即电流表A的示数变为eq \f(1,2)I，C错误；R消耗的功率P2＝eq \f(U22,R)＝eq \f(1,4)P，A错误。]
12．D [变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220eq \r(2) V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为eq \f(n1,1)＝eq \f(220 V,0.1 V)，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，BC间的电压为UBC＝eq \r(PR)＝12 V，故BC间的线圈与单匝线圈匝数关系有eq \f(nBC,1)＝eq \f(12 V,0.1 V)，则BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC＝eq \f(P,UBC)＝eq \f(12 W,12 V)＝1 A，B错误；若将R接在AB两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AB间的电压为18 V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π rad/s，故交流电的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(ω,2π)＝50 Hz，C错误；若将R接在AC两端，根据题图可知，当原线圈输入电压为220 V时，AC间的电压为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC＝eq \f(UAC,R)＝eq \f(30,12) A＝2.5 A，交流电的周期为T＝eq \f(2π,ω)＝0.02 s，D正确。]
13．B [原、副线圈减少相同的匝数n后，有eq \f(n1′,n2′)＝eq \f(n1－n,n2－n)，可以得出eq \f(n1,n2)－eq \f(n1′,n2′)＝eq \f(nn2－n1,n2n2－n)eq \f(n1,n2)，由eq \f(n1′,n2′)＝eq \f(U1,U2′)＝eq \f(I2′,I1′)知，选项C、D错误；由eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)和eq \f(n1′,n2′)＝eq \f(U1,U2′)知，U2′