【物理】2020届一轮复习人教版 变压器 课时作业

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‎2020届一轮复习人教版 变压器 课时作业 一、选择题 考点一　变压器的工作原理 ‎1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是(　　)‎ 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 答案　ABC ‎2.如图所示的四个电路，能够实现升压的是 (　　)‎ 答案　D 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，故C错误、D正确.‎ ‎3.(2017·台州市高二检测)如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，当导体棒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12mA，则电流表A2的示数为(稳定后)(　　)‎ 图1‎ A.3mA B.0‎ C.48mA D.与负载R的值有关 答案　B 解析　导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，原线圈中电流稳定后不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势产生，所以A2中无电流通过.‎ 考点二　理想变压器基本关系的应用 ‎4.(多选)对于理想变压器，下列说法正确的是(　　)‎ A.原线圈的输入功率随副线圈输出功率的增大而增大 B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的增大而增大 C.原线圈的电流不随副线圈输出电流的变化而变化 D.当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零 答案　AB 解析　理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误.‎ ‎5.(2018·牌头中学高二上学期期中)如图2所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行的办法是(　　)‎ 图2‎ A.原线圈的匝数n1增加到原来的2倍 B.副线圈的匝数n2增加到原来的2倍 C.负载电阻的阻值R变为原来的2倍 D.n2和R都变为原来的2倍 答案　D 解析　原线圈匝数增加使得副线圈电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，故A错误；副线圈匝数增加2倍，副线圈电压增大2倍，根据P＝，故输出功率增加到原来的4倍，故B错误；负载电阻增大，而电压不变，所以输出功率和输入功率都减小，故C错误；副线圈匝数和负载电阻都增加2倍，副线圈电压增大2倍，根据P＝，输出功率增加到原来的2倍，故输入功率增加到原来的2倍，故D正确.‎ ‎6.(多选)如图3所示，理想变压器原线圈匝数n1＝1210匝，副线圈匝数n2＝121匝，原线圈输入电压u＝311sin100πt (V)，负载电阻R＝44Ω，电表均为理想电表，各电表的读数应为(　　)‎ 图3‎ A.V1读数为311V B.A1读数为0.05A C.V2读数为31.1V D.A2读数为0.5A 答案　BD 解析　电压表V1示数为交流电原线圈电压的有效值，故U1＝V≈220V；根据公式＝可得电压表V2的读数为22V；根据欧姆定律可得副线圈中的电流为I2＝＝A＝0.5A，即电流表A2的读数为0.5A；根据公式＝可得电流表A1的读数为0.05A.故B、D正确.‎ ‎7.(多选)(2017·诸暨市期末)如图4所示为理想变压器的电路，它的原线圈匝数n1＝600匝，交流电源电压为U1＝220V，原线圈串联一个额定电流为0.2A的保险丝，副线圈匝数n2＝120匝，副线圈上接一个电阻R，为保证保险丝不被烧断，则(　　)‎ 图4‎ A.负载功率不能超过44W B.负载电阻不能大于44Ω C.副线圈交流电的有效值不能超过1A D.原线圈交流电的瞬时值不能超过0.2A 答案　AC 解析　为保证保险丝不被烧断，通过原线圈的电流最大为0.2A，由输入功率等于输出功率知，负载功率不能超过Pm＝U1I1＝220V×0.2A＝44W，选项A正确；由＝得U2＝U1＝×220V＝44V，由P＝得，负载电阻的最小值R＝＝＝44Ω，选项B错误；由P＝UI得副线圈中电流的有效值I2＝＝＝1A，选项C正确；保险丝的额定电流为有效值，故通过原线圈的电流的有效值不能超过0.2A，选项D错误.‎ ‎8.如图5甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220sinπt (V)‎ B.电压表的示数为220V C.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1‎ D.变压器的输入功率为110W 答案　C 解析　由题图乙可知，ω＝＝100πrad/s，故A错误；原线圈输入电压为220V，电压表示数为灯泡的额定电压U2＝＝20V，故B错误；由B项分析，结合电压与匝数的关系得＝＝，故C正确；理想变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故D错误.‎ ‎9.(多选)如图6，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A.原、副线圈匝数比为9∶1‎ B.原、副线圈匝数比为1∶9‎ C.此时a和b的电功率之比为9∶1‎ D.此时a和b的电功率之比为1∶9‎ 答案　AD 解析　设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈两端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故＝＝，A正确，B错误；根据公式＝可得，＝，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确.‎ ‎10.如图7所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光.下列说法中正确的是(　　)‎ 图7‎ A.原、副线圈匝数比为3∶1‎ B.原、副线圈匝数比为1∶3‎ C.AB端的输入电压为3U D.AB端的输入电压为4U 答案　C 解析　设灯泡正常发光时，流过它的电流为I，则该变压器原线圈电流I1＝I，副线圈中电流I2＝2I，则原、副线圈匝数比＝＝2∶1，所以原线圈两端的电压为U1＝U2＝2U，则AB端输入电压为3U，A、B、D错误，C正确.‎ 考点三　自耦变压器与互感器 ‎11.(2017·金华市高二检测)钳式电流表的外形和结构如图8中a、b所示.图b中电流表的读数为1.2A，图c中用同一电缆线绕了3匝，则(　　)‎ 图8‎ A.这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4A B.这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4A C.这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6A D.这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c的读数为3.6A 答案　C 解析　钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流.根据n1I1＝n2I2可知，题图b中线圈单匝时，的读数为1.2A.在题图c中绕3匝时，的读数应为3.6A，故选项C正确.‎ ‎12.(多选)(2017·台州市选考科目教学质量评估)如图9所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶100，图中a、b 表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22V，电流表的示数为1A，则(　　)‎ 图9‎ A.a为电流表，b为电压表 B.a为电压表，b为电流表 C.线路输送的电功率是22W D.线路输送的电功率是220kW 答案　BD 解析　由题图可知a表是电压表，b表是电流表，甲互感器原、副线圈匝数比为100∶1，乙互感器原、副线圈匝数比为1∶100，由电压表的示数为22V，得原线圈的电压为2200V，由电流表的示数为1A，得原线圈的电流为100A.所以线路输送功率是P＝UI＝2.2×105W＝220kW，故B、D正确，A、C错误.‎ ‎13.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.一升压式自耦调压变压器的电路如图10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(　　)‎ 图10‎ A.380V和5.3A B.380V和9.1A C.240V和5.3A D.240V和9.1A 答案　B 解析　由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：＝，＝，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，为n2＝1 900匝，负载R上的功率也最大，为2.0 kW，则U2＝U1＝×220 V＝380 V，I1＝＝ A≈9.1 A，故选项B正确.‎ 二、非选择题 ‎14.如图11所示，理想变压器原线圈中输入电压有效值为U1＝3300V，副线圈两端电压有效值U2为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电压表V的示数U＝2V.求：‎ 图11‎ ‎(1)原线圈n1等于多少匝？‎ ‎(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A.则电流表A1的示数I1为多少？‎ ‎(3)在(2)情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？‎ 答案　(1)1650匝　(2)A　(3)A 解析　(1)由变压器与电压匝数的关系可得：＝＝U，则n1＝1 650匝.‎ ‎(2)当开关S断开时，有：U1I1＝U2I2，I1＝＝ A.‎ ‎(3)当开关S断开时，有：RL＝＝44 Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝＝22 Ω，副线圈中的总电流I2′＝＝10 A.由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝ A.‎ 训练2　变压器问题的动态分析 ‎1.如图1所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A.I1和I2表示电流的平均值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I2变大 答案　C 解析　电路中的电压表和电流表的示数表示的都是有效值，选项A、B错误.根据＝得U2＝U1，U1不变，U2不变，滑片P向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I2变大，根据＝得I1＝I2，I1变大，故C正确，D错误.‎ ‎2.(多选)(2017·“超级全能生”选考科目联考)如图2所示，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开，当S闭合时，下列说法中正确的是(　　)‎ 图2‎ A.副线圈两端的输出电压减小 B.通过灯泡L1的电流减小 C.原线圈中的电流增大 D.变压器的输入功率增大 答案　BCD ‎3.(多选)如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交变电流，电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A.电压表的示数为110V B.交变电流的频率为50Hz C.滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表示数变大 D.滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表示数变小 答案　BD 解析　根据题图乙可知原线圈电压的有效值U1＝220V，根据＝可得副线圈输出电压有效值U2＝110V，电压表测量的是滑动变阻器R两端的电压，小于110V，A错误；根据题图乙可知交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，B正确；滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器R接入电路的阻值变小，电压表示数变小，C错误；滑动变阻器滑片向上滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变大，流过副线圈的电流变小，根据＝可得流过原线圈的电流变小，电流表示数变小，D正确.‎ ‎4.(多选)如图4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(　　)‎ 图4‎ A.P向下滑动时，灯L变亮 B.P向下滑动时，变压器的输出电压不变 C.P向上滑动时，变压器的输入电流变小 D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大 答案　BD 解析　由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L的亮度不随P的滑动而改变，故选项A错误，B正确.P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈负载总电阻R总减小，由I2＝知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P出＝U2I2增大，再由＝知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确.‎ ‎5.(多选)如图5所示，理想变压器原线圈输入电压u＝220sin100πt (V)，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈电路中R0为定值电阻，R是光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)，图中电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.变压器输出电压的频率为50Hz B.电压表V2的示数为22V C.照射R的光变强时，灯泡L变暗 D.照射R的光变强时，电压表V1、电流表A1的示数都不变 答案　AC 解析　原线圈接正弦交流电，由题知角速度是ω＝100π rad/s，所以f＝ Hz＝50 Hz，故A正确.由表达式知输入电压有效值为220‎ ‎ V，根据电压与匝数成正比，副线圈电压有效值即电压表V2的示数为22 V，故B错误.R处光照增强时，阻值减小，但不会影响变压器的输入电压及输出电压，则副线圈电路总电流变大，原线圈电流也变大，由于副线圈定值电阻分压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故C正确，D错误.‎ ‎6.如图6所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R的滑动触头向下移动时(　　)‎ 图6‎ A.灯L变亮 B.各个电表读数均变大 C.因为U1不变，所以P1不变 D.P1变大，且始终有P1＝P2‎ 答案　D 解析　理想变压器的输出电压由输入电压和匝数比决定，输入电压不变，所以输出电压也不变，输入功率和输出功率始终相等，当滑动变阻器R的滑动触头向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈电路的总电阻减小，所以总电流变大，消耗的功率将变大，R0两端的电压变大，所以灯L两端的电压变小，电压表的示数变小，所以灯L变暗，由于总的电流变大，通过灯L的电流变小，所以电流表的示数变大，D正确.‎ ‎7.(多选)如图7所示，T为理想变压器，电流表、电压表均为理想交流电表.R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电，则(　　)‎ 图7‎ A.只将滑片P1下移时，电流表示数变小 B.只将滑片P2下移时，电压表示数变大 C.只增大交流电的电压时，电流表示数变大 D.只增大交流电的频率时，电压表示数不变 答案　AC 解析　只将滑片P1下移时，变压器副线圈输出电压U2减小，由U1I1＝可知，U1、R不变，I1减小，A正确；只将滑片P2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U2‎ 不变，因此副线圈电路中的电流增大，R1两端的电压增大，R3两端的电压减小，电压表的示数减小，B错误；只增大交流电的电压时，根据变压器的变压比公式可知，副线圈两端的电压增大，因此副线圈的电流增大，根据变压器的变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表示数增大，C正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大，副线圈电路中的总电阻增大，总电流减小，R1两端的电压减小，R3两端的电压增大，电压表示数增大，D错误.‎ ‎8.(多选)火警报警系统原理如图8甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接上一个正弦交流电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为半导体热敏电阻(电阻随温度升高而减小)，R1为一定值电阻，下列说法中正确的是(　　)‎ 图8‎ A.电压表示数为22V B.此交流电源的频率为50Hz C.当热敏电阻R2所在处出现火警时，电流表的示数减小 D.当热敏电阻R2所在处出现火警时，电压表的示数减小 答案　BD 解析　原线圈电压有效值U1＝ V＝220 V，根据变压器的电压与匝数成正比，可得副线圈的电压为U2＝22 V，电压表V测的是R2两端电压，则其示数小于22 V，故A错误；由原线圈两端输入电压u随时间变化的图象可知，T＝0.02 s，频率为50 Hz，故B正确；当出现火警时，温度升高，电阻R2减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也要增大，电流表的示数变大；由于副线圈的电流变大，所以R1两端的电压要增大，由于副线圈的总电压不变，所以R2两端的电压要减小，电压表的示数减小，故C错误，D正确.‎ ‎9.(多选)如图9所示，理想变压器接在接头a时，原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u＝220sin100πt (V)，则(　　)‎ 图9‎ A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V B.当单刀双掷开关与b连接时，电压表的示数为11V C.单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，则电压表的示数不变，电流表的示数变小 D.单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，则电压表和电流表的示数都变大 答案　AC 解析　当单刀双掷开关与a连接时，根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220 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 V＝22 V，A正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10∶1变为5∶1，根据电压与匝数成正比可知，此时副线圈的电压为44 V，所以电压表的示数为44 V，B错误；单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈电路的总电阻变大，由于副线圈电压不变，所以电流表的示数变小，电压表的示数不变，所以C正确，D错误.‎ ‎10.(多选)如图10甲所示的理想自耦变压器的原线圈接有如图乙所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是(　　)‎ 图10‎ A.交流电源的电压u随时间t变化的规律是u＝U0cos100πt (V)‎ B.若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大 C.若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大 D.若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则通过A处的电流一定增大 答案　AB 解析　由题图乙可得交流电源的周期为T＝0.02 s，最大值为U0，则电源的电压u＝U0cos 100πt (V)，选项A正确；由＝，若仅将触头P向A端滑动，即n2增大，则副线圈的输出电压U2‎ 增大，电阻R消耗的电功率P＝增大，选项B正确；若仅使电阻R增大，输出电压U2一定，则输出电功率P＝减小，原线圈的输入电功率减小，选项C错误；若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则输出电压U2减小，输出和输入的电功率都减小，通过A处的电流I1＝一定减小，选项D错误.‎