高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器课后测评

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器课后测评，共7页。试卷主要包含了下列关于变压器的说法正确的是，图甲是某燃气灶点火装置的原理图等内容，欢迎下载使用。

2．下列关于变压器的说法正确的是( )
A．变压器工作的基础是自感现象
B．在原线圈中，电能转化为磁场能
C．电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起
D．变压器对恒定电流也能变压
3．自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝，原线圈为1100匝，接在电压有效值为220V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW，设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想变压器，则U2和I1分别约为( )
A．380V和5.3A
B．380V和9.1A
C．240V和5.3A
D．240V和9.1A
4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12mA，则副线圈中电流表的示数是( )
A.3mA B．48mA
C．零 D．与R的阻值有关
5．(多选)某50Hz的钳形电流表的工作原理如图所示．当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转．不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2＝1000匝，当用该表测50Hz交流电时( )
A．若导线中通过的是10A恒流电，G中通过的电流是10mA
B．若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为50A
C．若导线在钳形口多绕几圈，则钳形电流表的示数变大
D．若导线在钳形口多绕几圈，则钳形电流表的示数变小
6．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
A．2 B．3C．4 D．5
7．如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度B＝eq \f(\r(2),10)T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 60W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A．下列说法正确的是( )
A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大
B．线框中产生电动势的有效值为250eq \r(2)V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22
D．允许变压器输出的最大功率为1000W
8．(多选)图甲是某燃气灶点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．若工作时变压器副线圈两端电压的最大值达到15000V，在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，下列说法正确的是( )
A．该转换器能将直流电转化为交流电
B．该变压器起到放大电流作用
C．工作时电压表的示数为eq \f(5\r(2),2)V
D．变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,3000)
9．(多选)图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端．电流表、电压表均为理想电表．则( )
A．电流表示数为0.2A
B．电流表示数为5A
C．电压表示数为4V
D．通过电阻R的交流电的周期为4×10－2s
10．如图所示为理想变压器，灯泡L1、L2、L3都标有“5V 5W”字样，灯泡L4标有“5V 10W”字样．若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2和a、b间电压应为( )
A．2∶1，25V B．2∶1，20V
C．1∶2，25V D．1∶2，20V
11.在图甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4V；当M、N接10V直流电压时，P、Q间的电压也为4V．现把C、D接4V交流电压，P、Q接4V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是( )
A．10V，10V B．10V，4V
C．4V，10V D．10V，0
12．(多选)如图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( )
A．线圈匝数n1＜n2，n3＜n4
B．线圈匝数n1>n2，n3＜n4
C．甲图中的电表是电压表，输出端不可以短路
D．乙图中的电表是电流表，输出端不可以断路
13.某同学想用220V交流电作为小型收录机的电源．他先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6V的交流电源，于是他又添置了一台220V/6V的变压器，如图所示．他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗．
(1)他不知道如何接法，也没有相应的说明书．你能帮他判断正确的接法是a、d端接________(选填“220 V”或“6 V”).
(2)这台220V/6V的理想变压器接6V的线圈匝数是300匝，则接220V的线圈匝数是________匝．
(3)为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，他又取匝数na＝80匝和nb＝160匝的一个变压器重新接在电源上，测量结果记录如下，则接电源的是________(选填“na”或“nb”).
14.如图(a)所示为一理想变压器，ab为原线圈的输入端，cd为副线圈的输出端．ab端接入正弦式交变电流，其电压u随时间t变化的图像如图(b)所示，电压有效值U1＝200V.
(1)写出该交变电流电压瞬时值u的表达式；
(2)已知cd两端的输出电压U2＝40V，求原副线圈的匝数比值eq \f(n1,n2)；
(3)当变压器的输出功率为80W时，求原线圈中的电流I1.
课时素养评价11 变压器
1．解析：变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压，C不能实现升压，C错误，D正确．
答案：D
2．解析：变压器工作的基础是原、副线圈的互相感应，并不是自感现象，在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，变压器只能对变化的电流有变压作用，综上所述，B正确．
答案：B
3．解析：由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，U1I1＝P2，所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大，n2＝1900匝，负载R上的功率也最大，为2.0kW，则U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1900,1100)×220V＝380V，I1＝eq \f(P2,U1)＝eq \f(2.0×103,220)A≈9.1A，故选项B正确．
答案：B
4．解析：当导体棒在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，C正确．
答案：C
5．解析：若导线中通过的是10A恒流电，则穿过线圈的磁通量不变，则G中不会有感应电流产生，A错误；根据变压器原、副线圈电流与匝数成反比eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)可得I1＝50A，B正确；导线在钳形口多绕几圈，即n1增大，I2随之增大，钳形电流表的示数变大，C正确，D错误．
答案：BC
6．解析：设原、副线圈匝数比为n，根据能量守恒，当S断开时，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；当S闭合时，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，联立解得n＝3，B正确．
答案：B
7．解析：由题图可知，此时线框和磁场垂直，穿过线框的磁通量最大，感应电动势为0，所以A错误；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值Em＝NBSω＝50×eq \f(\r(2),10)×0.5×100V＝250eq \r(2)V，所以交流电的有效值为250V，所以B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为25∶22，所以C正确；由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率P＝UI＝250×10W＝2500W，所以D错误．
答案：C
8．解析：该装置中的转换器将直流电转化为交流电，变压器将交流电电压升高，降低电流，故A正确，B错误；交流电压表度数是电压的有效值，电压表示数为U1＝eq \f(5,\r(2))V＝eq \f(5\r(2),2)V，故C正确；根据理想变压器电压比有eq \f(U1m,U2m)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(5,15000)＝eq \f(1,3000)，故D正确．
答案：ACD
9．解析：原线圈电压为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝200V，根据变压器规律可知副线圈电压为U2＝eq \f(n2U1,n1)＝40V，因为两电阻阻值相等，所以电压均分，则电压表示数为副线圈电压的一半，即20V，C错误；副线圈电流为I2＝eq \f(U2,2R)＝1A，则原线圈电流为I1＝eq \f(n2I2,n1)＝0.2A，A正确，B错误；变压器不改变交流电的周期，所以通过电阻R的交流电的周期为4×10－2s，D正确．
答案：AD
10．解析：若L1、L2、L3和L4都正常发光，副线圈的电压应为10V．原线圈的电流应是副线圈的eq \f(1,2)，由eq \f(I2,I1)＝eq \f(n1,n2)可知n1∶n2＝2∶1，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知原线圈的电压为20V，Uab＝U1＋UL1＝25V，A正确．
答案：A
11．解析：图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，电压比等于线圈的匝数比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4V交流电压时，A、B间将得到10V交流电压．图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比．但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下边那个电阻，上边的电阻中没有电流通过，M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4V直流电压时，M、N两端的电压也是4V．如果M、N或P、Q换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律仍然适用，B正确．
答案：B
12．解析：甲图为电压互感器，电压表测量的是小电压才安全，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)则线圈匝数有n1>n2，乙图为电流互感器，电流表测量的是小电流才安全，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)则线圈匝数有n3＜n4，A错误，B正确；甲图中的电表是电压表，副线圈电流较大，输出端不可以短路，C正确；乙图中的电表是电流表，输出端不可以断路，D正确．
答案：BCD
13．解析：(1)由于变压器输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据P＝UI可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，故副线圈电线电阻要小，所以引线要粗，故a、d接6V，b、c接220V．(2)根据电压比等于匝数比可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，所以n1＝eq \f(U1,U2)n2＝eq \f(220,6)×300＝11000匝．(3)理想变压器是忽略变压器的铜损、铁损与磁损的，但一些小型的变压器的损耗常常不能忽略不计；考虑到这些损耗，则变压器副线圈两端的电压要小于理论值．由题知eq \f(na,nb)＝eq \f(80,160)＝eq \f(1,2)，由表中数据可知eq \f(Ua,Ub)答案：(1)6V (2)11000 (3)nb
14．解析：(1)最大值Um＝eq \r(2)U1＝200eq \r(2)V，
由题图(b)可知，ω＝200πrad/s，
电压瞬时值u＝200eq \r(2)sin200πt(V).
(2)根据电压和匝数的关系可知，eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)，
代入数据解得eq \f(n1,n2)＝5.
(3)理想变压器的输入功率等于输出功率，P1＝P2，
原线圈的电流I1＝eq \f(P1,U1)，
代入数据解得，I1＝0.4A.
答案：(1)u＝200eq \r(2)sin200πt(V) (2)5 (3)0.4A
A组 合格性考试练
B组 选择性考试练
Ua/V
1.80
2.80
3.80
Ub/V
4.00
6.01
8.02