鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3节 科学探究:变压器课时训练

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册

3.3科学探究：变压器 同步练习（解析版）

1．如图所示是“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，在实验过程中（　　）

A．只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大

B．只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大

C．同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一定增大

D．只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变

2．在如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是（　　）

A．P向下滑动时，灯泡L变亮

B．P向上滑动时，变压器的输入功率变小

C．P向下滑动时，变压器的输出电压U2不变

D．断开与灯串联的开关S，变压器输入功率增大

3．高压输电线路的电流大小一般在几十到几百安之间，因此通常要通过电流互感器连接来测量其实际电流。图中电流互感器ab一侧线圈的匝数为100匝，工作时电流为Iab；cd一侧线圈的匝数为2000匝，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则（　　）

A．ab接MN、cd接PQ，Iab：Icd=1：20

B．ab接MN、cd接PQ，Iab：Icd=20：1

C．ab接PQ、cd接MN，Iab：Icd=1：20

D．ab接PQ、cd接MN，Iab：Icd=20：1

4．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，是原线圈的中心抽头，为单刀双掷开关，定值电阻，从某时刻开始在原线圈、两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是（　　）

A．当S与连接后，理想电流表的示数为

B．当S与连接后，时理想电流表示数为零

C．当S由拨到后，原线圈的输入功率变为原来的4倍

D．当S由拨到后，副线圈输出电压的频率变为

5．一台理想变压器，其原、副线圈的匝数比为，下列说法正确（　　）

A．它可以改变输送的电功率 B．它可以改变直流电的电压

C．当原线圈的电流为时，副线圈输出的电流为 D．当原线圈接的电压时，副线圈输出电压为

6．如图所示，变压器为理想变压器，原线圈一侧接在稳定交流电源上。R0为定值电阻，R为滑动变阻器，A1和A2为理想电流表，V1和V2为理想电压表。若将滑动变阻器的滑动片向a端移动，则（　　）

A．V2示数变小 B．V1示数变大 C．A2示数变小 D．A1示数不变

7．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的读数分别为、，消耗的功率为。若发电机线圈的转速变为原来的2倍，下列说法错误的是（　　）

A．消耗的功率变为

B．通过的交变电流频率不变

C．电流表A的读数变为

D．电压表V的读数变为

8．如图所示，理想变压器的匝数比为n1：n2：n3=2：1：1，电阻R1=R2=R3=R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，R2的电流为I，则R1的功率为（　　）

A． B．I2R C．2I2R D．4I2R

9．如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数分别为n1、n2、n3，a、b端接入电压为U0的正弦交流电，另外两个线圈分别接有电阻R和滑动变阻器R'。当滑动变阻器的滑片缓慢向左移动时，下列说法正确的是（　　）

A．线圈n1上的电流不变

B．线圈n1上的电流不断减小

C．线圈n2的输出功率不变

D．滑动变阻器R'两端的电压不断增大

10．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、，且，定值电阻R1、R2的阻值相等，图中电流表、电压表均为理想电表。在a、b端输入交变电流，其电流的有效值不随负载变化。当向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，下列说法正确的是（　　）

A．电流表示数一定减少 B．电压表示数一定减少

C．R1消耗的功率一定大于R2消耗的功率 D．电源的输出功率一定减少

11．有关接入交流电的元件，下列说法正确的是（　　）

A．频率越大的交流电越容易通过电容器

B．最大耐压为的电容器可以接入的照明电路中

C．电流互感器其原线圈的匝数远超过副线圈的匝数

D．电压互感器其原线圈的匝数远超过副线圈的匝数

12．在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为10Ω。电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为25V，下列说法正确的是（　　）

A．该变压器原线圈两端电压的有效值为55V

B．该变压器原、副线圈的匝数之比为22：5

C．电流表的示数为5.5A．

D．若增大电阻R的阻值，变压器原线圈的输入功率减小

13．如图甲所示的理想变压器原、副线圈的匝数分别为100匝和20匝，现在变压器原线圈两端接入按图乙所示的规律变化的正弦交变电压，则变压器的（　　）

A．输入电压有效值为200V

B．输出功率小于输入功率

C．副线圈中通过的电流的周期为2s

D．输入电压的瞬时值表达式为

14．如图所示，用理想变压器为一个“6V、12W”的小灯泡供电，变压器原线圈中的输入电压为220V。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。则下列说法中正确的是（　　）

A．变压器原副线圈的匝数之比为110：3

B．变压器原线圈中的输入电流为2A

C．变压器原线圈中的输入功率为12W

D．变压器副线圈中的输出功率为12W

15．理想变压器的原线圈和灯泡、交流发电机相连，交流发电机输出电压稳定。变压器原线圈两端接交流电压表，副线圈两端通过交流电流表后接并联的两只灯泡，三只灯泡的规格均为“220V，60W”，如图所示，原、副线圈匝数比为2︰1，已知三只灯泡都正常发光，电表均为理想电表，以下过程中灯泡都不会烧坏，则（  ）

A．电流表的示数为0.77A B．电压表的示数为

C．若L2断路，则L1变暗，L3变亮 D．若将L1短路，发电机输出功率减小

16．一个理想变压器的初级线圈匝数为220匝，次级线圈匝数为36匝，初级线圈接在交流电源上，电压的最大值为V，次级线圈只接了一盏电阻恒定为36Ω的电灯，求：

（1）变压器次级线圈输出电压的有效值；

（2）变压器的输出功率；

（3）变压器初级线圈中的电流。

17．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？

18．阅读教材回答下列三个问题：

（1）什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？

（2）根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。

（3）根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。

19．如图，一台理想变压器给两个相同“、”的小灯泡供电，己知两小灯泡均正常工作，输入端接的交流电源，经过进入原线圈。（两灯泡正常发光，且要求消耗的功率最小）求：变压器原、副线圈的匝数比

20．如图所示为某研究小组设计的一款电吹风电路原理图，a、b、c、d为四个固定接触点。可动的扇形金属接触片P可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。理想变压器原副线圈的匝数比，M、N两端接入的交流电源的电压为，当触片P处于合适位置时，小风扇恰好能够正常工作，已知小风扇的电阻为，电吹风吹冷风时电源的输入功率为，吹热风时电源的输入功率为。求

（1）小风扇在正常工作时输出的功率；

（2）电热丝的电阻值。

参考答案

1．A

【详解】

电压表示数设为Ub，交流电源电压设为Ua，则

所以只增加nb，Ub一定增大，而只增加na，Ub一定减小；na、nb都增加，Ub不一定增大；只改变Ua，Ub一定改变，电压表的示数要变化，故BCD错误，A正确。

故选A。

2．C

【详解】

AC．由于理想变压器输入电压U1不变，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，A错误，C正确；

B．滑片P上滑，电阻减小，次级电流I2增大，则次级功率变大，则原线圈输入功率也增大，B错误；

D．断开与灯串联的开关S，次级电阻变大，则次级消耗的功率减小，则变压器输入功率减小，D错误；

故选C。

3．B

【详解】

为了使电流表能正常工作，必须要使电流减小，根据

即匝数较小的ab端接MN，匝数较多的cd接PQ，则

故选B。

4．C

【详解】

AB．S与a连接后，由

=

又知

U1=V=220V

解得

U2=22V

则理想电压表的示数为22V，又知定值电阻R=10Ω，可得理想电流表示数为电流的有效值

I==2.2A

AB错误；

C．S由a拨到b后

n1∶n2=5∶1

则

U1∶U2′=5∶1

得

U2′=2U2

根据

P=

得功率变为原来的4倍，C正确；

D．输出电压频率不变，仍为50Hz，D错误。

故选C。

5．C

【详解】

A．变压器原副线圈的功率相等，故A错误；

B．变压器只能作用于电流电，故B错误；

C．由变压器原副线圈电流与匝数的关系

可知当原线圈的电流为时，副线圈输出的电流为，故C正确；

D．由变压器原副线圈电压与匝数的关系

可知当原线圈接的电压时，副线圈输出电压为，故D错误。

故选C。

6．A

【详解】

B．理想变压器副线圈的电压由原线圈电压决定，原线圈电压不变，副线圈的电压也不变，即V1示数U1不变，B错误；

C．根据闭合电路欧姆定律

滑动变阻器的滑动片向a端移动，R减小，电流I2增大，A2示数变大，C错误；

A．根据闭合电路欧姆定律

I2增大，U2示数变小，即V2示数变小，A正确；

D．根据

A2示数变大，A1示数也增大，D错误。

故选A。

7．B

【详解】

B．变压器不改变交流电的频率，通过的交变电流频率与交流电源的频率相同，若发电机线圈的转速变为原来的2倍，则电流频率变为原来2倍，B错误，符合题意；

ACD．由交流发电机的原理可知，电动势的最大值为

原线圈两端电压为

若发电机线圈的转速变为原来的2倍，原线圈两端电压变为原来的2倍，由

可知，副线圈两端电压变为原来的2倍，即电压表V的读数变为，电阻R不变的情况下，副线圈电流变为原来的2倍，由

可知，原线圈电流变为原来的2倍，即电流表A的读数变为，消耗的功率为

即消耗的功率变为，ACD正确，不符合题意。

故选B。

8．B

【详解】

设两端电压为，则两端电压为

原线圈两端的电压为

又因为电流为I，则

则的电流为

由

得R1的功率为

故

ACD错误，B正确。

故选B。

9．C

【详解】

根据

可知，两个次级上的电压不变，电阻R的电流I2不变；当滑动变阻器的滑片缓慢向左移动时，R′电阻减小，I3变大，则根据

可知线圈n1上的电流不断增加；根据

可知，线圈n2的输出功率不变；

故选C。

10．C

【详解】

A．输入端电流不变，根据变压器电流的关系

可知电流表示数不变，故A错误；

B．向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，滑动变阻器的有效电阻增大，在副线圈回路中，副线圈电压

可得电压表示数将变大，故B错误；

C．根据

及变压器匝数的关系

可知通过的电流一定大于的电流，由

可知R1消耗的功率一定大于R2消耗的功率，故C正确；

D．因为副线圈电流不变，电压增大，由

可知变压器的输出功率变大，而输入端的电流不变，定值电阻的功率不变，所以电源的输出功率一定变大，故D错误。

故选C。

11．AD

【详解】

A．电容器对交流电有阻碍作用，根据

可知频率越高，容抗越小，所以电容器对于高频交变电流的阻碍作用小于它对低频交变电流的阻碍作用，故A正确；

B．电容器的耐压值为交流电的最大值，220V照明电路电压的最大值为311V，大于250V，该电容器不能接入照明电路中，故B错误；

C．电流与匝数成反比，电流互感器原线圈匝数少于副线圈匝数，故C错误；

D．电压互感器是降压变压器，把高电压转换成安全电压，其原线圈的匝数远超过副线圈的匝数，故D正确。

故选AD。

12．AD

【详解】

A．设变压器原线圈两端电压的有效值为U1，由电流热效应

解得

选项A正确；

B．电压表的示数为副线圈两端电压，即U2=25V，由

解得线圈匝数比为11：5，选项B错误；

C．副线圈电流为

由

联立解得

选项C错误；

D．若增大电阻R的阻值，由

可知，副线圈功率减小，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器原线圈的输入功率减小，选项D正确。

故选AD。

13．AD

【详解】

A．根据图乙得到输入电压的最大值为

故电压的有效值为

A正确；

B．理想变压器忽略了各种损耗，输入功率等于输出功率，B错误；

C．根据图乙得到输入电压的周期为

副线圈中通过的电流的周期为0.2s，C错误；

D．输入电压的周期为0.2s，则

变压器原线圈两端的电压瞬时值表达式为

D正确。

故选AD。

14．ACD

【详解】

A．小灯泡恰好正常发光，说明其两端电压的有效值为6V，则变压器原、副线圈的匝数之比为

故A正确；

BCD．变压器原、副线圈两端的输入、输出功率相等，小灯泡恰好正常发光，说明其电功率的有效值为12W，所以

则原线圈的输入电流为

故B错误、CD正确。

故选ACD。

15．CD

【详解】

A．电流表得示数为

A错误；

B．电压表测量的是原线圈两端的电压，所以电压表的示数为

B错误；

C．若L2断路，副线圈所在电路负载减小，输入功率减小，根据变压器原副线圈功率关系，输出功率减小，因发电机输出电压恒定，根据

原线圈所在电路电流减小，所以L1变暗，根据

原线圈两端电压增大，则副线圈两端电压也增大，L3变亮，C正确；

D．若将L1短路，则

L2、L3两端电压为，大于额定电压，灯泡被烧毁，副线圈中电流为0，则原线圈中电流也为0，输入功率为0，发电机输出功率为0，D正确。

故选CD。

16．（1）36V；（2）36W；（3）

【详解】

（1）由题知，初级线圈电压的有效值为

根据

解得

（2）变压器的输出功率为

（3）根据

解得

17．见解析

【详解】

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．

18．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析

【详解】

（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器铁芯中涡流造成能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．

（2）由能量守恒有P入＝P出，即U1I1＝U2I2.

所以＝＝.

（3）若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，

即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…

将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得

n1I1＝n2I2＋n3I3＋…

19．5︰1

【详解】

两灯泡正常发光，则副线圈中电流为

副线圈两端电压为

U2=6V

由原、副线圈电流、电压关系可得

由欧姆定律可得

联立解得

或

要求消耗的功率最小，则原线圈中电流较小，变压器为降压变压器，故。

20．(1)72W；(2)121Ω

【详解】

(1)设小风扇两端电压为U2，由题意可知变压器输入电压为

U1=220V

由

解得

U2=60V

吹冷风时电源输入功率等于小风扇的电功率

P1=90W

P1=I2U2

小风扇正常工作时输出的功率为

联立解得小风扇在正常工作时输出的功率为

(2)设吹热风时电热丝的电阻值为R2，热功率为P2，小风扇的电功率仍为P1，由题意得

P1+P2=490W

电热丝的热功率可表示为

联立解得

R2=121Ω