高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册3.4 变压器为什么能改变电压练习

【特供】第4节变压器为什么能改变电压-1练习

一．填空题

1．一理想变压器，原．副线圈匝数各为1210匝和33匝。在原线圈接入电压为220V 的交流电源，则该变压器副线圈的输出电压为_________ V。

2．（1）如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是（______）

A．用可拆变压器，能方便地从不同接连柱上选取不同匝数的线圈

B．测量原．副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表

C．原线圈接0．8接线柱，副线图接0．4接线柱。副线圈电压大于原线圈电压

D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响

（2）变压器原．副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为和。据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是___________。

3．某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为的低压________（选填“交流电源”或“直流电源”）。先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________（选填“增大”“减小”或“不变”）；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________（选填“增大”“减小”或“不变”）。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是________（选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”）。

4．图甲中的变压器为理想变压器，其原线圈接到有效值为的正弦交流电源上，副线圈与阻值为的电阻接成闭合电路，图乙中阻值为的电阻直接接到电压为的直流电源上，电阻消耗的电功率为__________；若发现与消耗的电功率恰好相等，则变压器原．副线圈的电压之比为___________。

5．在如图甲所示电路中，L1．L2．L3为三只“6V,3W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光．则电压表的示数为__________.

6．理想变压器的原．副线圈匝数比n1:n2=1:10，副线圈与阻值R=20的电阻相连。原线圈接在以速度v40m/s向右匀速运动的金属棒两端，金属棒的电阻可忽略不计，棒所切割磁场的边界变化规律为y，副线圈输出交流电的频率为_________；匀强磁场的磁感应强度B=0.25T，则交流电压表的示数为_________；电阻R上消耗的电功率为_________。

7．有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A．B（内部导线电阻率．横截面积相同），线圈外部还可以绕线。

（1）某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A．B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a．b位置，由此可推断______（选填“A”或“B”）线圈的匝数较多；

（2）如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线．一只多用电表和低压交流电源，请完成实验步骤的填空：

①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；

②将______（选填“A”或“B”）线圈与低压交流电源相连接；

③用多用电表的______挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U；

④则A线圈的匝数为______。

8．如图所示，一个理想变压器的原线圈接在220V的电压上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光，设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，则= ___________，当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率为___________W。

9．在“探究变压器原．副线圈电压与匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原．副线圈匝数分别为n1＝120匝．n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原．副线圈两端的电压，数据如表所示。

（1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1．U2的比值，还有一组U1．U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中______。

（2）本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数的关系为________（用题目中给出的字母表示）。

（3）该变压器是___________变压器（选填“升压”或“降压”）。

10．利用图（a）所示的装置可以定性研究产生感应电流的条件及其规律。线圈A．B套在绝缘的闭合环形铁芯C上，线圈B与电流传感器连接。先将电键S闭合，再断开，电流传感器中的电流随时间变化如图（b）所示，则电流传感器的正接线柱应在__________端（选填“a”或“b”）。依据t1~t2过程中的电流变化情况，可以得出结论：________。

11．一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示，则：

（1）当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数_______A．

（2）当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数_______A．此时输入功率为_______W，变压器的效率为________．

12．如图所示，理想变压器原．副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和。当输入电压为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。则原．副线圈匝数之比______，此时a．b两灯泡功率之比______。

13．如图甲所示的电路中，理想变器原．副线圈匝数比为5：1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾 报警系统(报警器来面出)，电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，R为半导体热敏电阻，则图乙中电压的有效值为__________V，电压表的示数为_________V.R处出现火警时电流表示数________(选填“增大”．“减小”或“不变")

14．如图所示，理想变压器的原。副线圈匝数之比为n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a．b端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB=__________；两电阻两端的电压之比UA：UB=___________。

15．如图所示，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，试回答下列问题：

（1）线圈应连到学生电源的______（选填“直流”．“交流”）输出端上；

（2）将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将_____（选填“变亮”．“变暗”），这说明灯泡两端的电压_____（选填“变大”．“变小”）；

（3）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器原．副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的原线圈两端的电压为8.2V，则副线圈两端的电压值可能是______。

A．16.4V    B．5.0V    C．3.6V

16．如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比匝，则穿过原．副线圈磁通量的变化率之比为______，穿过原．副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为______V，原．副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为______V。

17．利用变压器可以将220V降为36V，供照明电路使用，已知变压器的原线圈是1140匝，若为理想变压器，则副线圈匝数为________匝，原线圈和副线圈中电流之比为________。

18．为研究无线传输电能,某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置,在短距离内点亮了灯泡,如图实验测得,接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%.

①若用该装置给充电功率为10 W的电波充电,则损失的功率为__________W.

②若把甲线接入电压为220 V的电源,测得该线圈中的电流为0.195 A.这时,接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光,则此灯泡的功率为__________W.

参考答案与试题解析

1．【答案】6

【解析】变压器的匝数与电压成正比，即，所以负线圈的输出电压为

2．【答案】AD    漏磁．铁芯发热．导线发热   

【解析】

（1）[1] A．变压器的输出电压跟输入电压以及原副线圈匝数之比都有关，因此需要用可拆卸的变压器研究。故A正确；

B．变压器只能对交流电流的电压有作用，不能改变直流电变压，故B错误；

C．根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知，原线圈08，副线圈04，那么副线圈的电压小于原线圈，所以C错误；

D．探究副线圈电压与匝数的关系，采用控制变量法，即为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响，故D正确。

故选AD。

（2）[2] 漏磁．铁芯发热．导线发热。

3．【答案】交流电源    增大    减小    控制变量法   

【解析】【来源】江苏省镇江市镇江中学2020-2021学年高二（下）教学质量检测物理试题

[1]变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为12V的低压交流电源。

[2]根据变压比公式

保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，可观察到副线圈两端的电压增大。

[3]根据变压比公式

保持副线圈的匝数不变﹐增加原线圈的匝数，可观察到副线圈两端的电压减小。

[4]上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是控制变量法。

4．【答案】121       

【解析】【来源】贵州省安顺市第三高级中学2020-2021学年高二（下）第一次月考物理试题

[1]分析图乙，设R2两端电压为U2，由电功率公式解得R2的功率

[2]设变压器副线圈的电压为U1，由题意可知，R1和R2的功率相等，则有

设变压器原线圈的电压为U，则有原．副线圈的电压之比为

5．【答案】12V

【解析】

【详解】电压表的示数为变压器输入电压，交流电的有效值为Uab=18V；则有：U=Uab-UL1=18V-6V=12V。

6．【答案】10Hz    20V    2kW   

【解析】【来源】天津市第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题

【详解】

[1]．原线圈产生的交流电的周期

则频率为

；

[2]．产生交流电的最大值

则交流电压表的示数为

[3]．变压器次级电压值

电阻R上消耗的电功率为

7．【答案】    (1). A    (2). A    (3). 交流电压    (4).

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数多；

（2）[2]因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接；

[3][4]变压器输入输出电压都是交流电，所以要用交流电压档测输入和输出电压,根据变压器电压比等于匝数比，有

所以

8．【答案】    180   

【解析】

[1]根据理想变压器规律可得

[2]当副线圈电路中电流为时，变压器的输出功率为

由于理想变压器输入功率等于输出功率，则有

9．【答案】1：1.9    ＝    升压   

【解析】

（1）[1]由第三组数据可得

＝≈

（2）[2]线圈匝数之比

＝＝

结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系为

＝

（3）[3]从表格中的数据可知副线圈匝数多．电压高，所以该变压器是升压变压器。

10．【答案】a    磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同   

【解析】【来源】2020届上海市虹口区高三（下)二模物理试题

【分析】

【详解】

[1]．当电键S闭合的瞬间，根据楞次定律可知，线圈B中的电流a→B→b，而由图（b）可知此电流为负向电流，可知电流传感器的正接线柱应在a端。

[2]．依据t1~t2过程中的电流变化情况，可以得出结论：磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

11．【答案】0    0    44    0.44    19.36    100%   

【解析】【来源】吉林省松原市前郭尔罗斯蒙古族自治县蒙古族中学2019-2020学年高二（下）网课质量检测物理试题

（1）[1][2]因为是直流，不会产生电磁感应现象故电压表和电流表示数均为0。

（2）[3][4][5][6]根据：，得

电流表示数为

输入功率

变压器的效率为100%。

12．【答案】9:1    1:9   

【解析】【来源】新疆乌鲁木齐市第四中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题

[1]当输入电压为灯泡额定电压的10倍，两灯泡均能正常发光。说明灯泡a的电压为额定电压，原线圈电压为额定电压的9倍；副线圈电压即为灯泡b的电压，为1倍的额定电压。根据变压器电压之比等于匝数之比，可知原．副线圈匝数之比为9:1，

[2]a和额定电压相同，再根据变压器电流之比等于匝数反比，可知原．副线圈电流之比为1:9，由功率

可知a．b两灯泡功率之比为为1:9。

13．【答案】    (1). 110；    (2). 22；    (3). 增大

【解析】根据电流的热效应，，得图乙中电压的有效值为；变压器原．副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原．副线圈中的电压之比是5：l，所以电压表的示数为；R出现火警时，阻值减小，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大。

14．【答案】1：16    1：4   

【解析】

[1]根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得

设A．B的电阻均为R，再根据电功率公式可知

[2]电阻两端的电压

U=IR

所以两电阻两端的电压之比电阻A．B两端电压之比为

15．【答案】交流    变暗    变小    C   

【解析】【来源】山东省邹城市2020-2021学年高二（下）期中教学质量检测物理试题

(1)[1]变压器利用交流电工作，所以线圈应连到学生电源的交流输出端。

(2)[2] [3]副线圈匝数减少，副线圈电压降低，所以灯泡亮度降低。

(3)[4]根据电压规律得

因为变压器不是理想变压器，所以副线圈电压低于4.1V，故选C。

16．【答案】1：1        0.2   

【解析】【来源】陕西省咸阳市武功县2020-2021学年度高二（下）期中检测物理试题

[1]理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，则原副线圈磁通量的变化率之比为1:1。

[2]根据

可知，磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值，则有

[3]原．副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为

17．【答案】    (1). 187    (2). 9:55

【解析】由电压与匝数成正比知：副线圈的匝数匝，电流与匝数成反比可得

【点睛】对于变压器需要掌握公式．，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率

18．【答案】    (1). 18.6    (2). 15.0

【解析】①由题意可知，该装置的传输效率为35%，充电功率为10 W是有用功率，P总＝P有/35%＝10W / 35%＝28.6W，损失的功率P损＝P总×（1－35%）＝28.6W×0.65＝18.6W。

②P总＝UI＝220V×0.195A＝42.9W，灯泡的功率P有＝P总×35%＝42.9W×0.35＝15W。