物理选修1-1第三章 电磁感应四、变压器达标测试

课时训练15　变压器

题组一　变压器的构造和工作原理

1.(双选)关于变压器,下列说法正确的有(　　)

A.变压器是利用电磁感应现象工作的,副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流

B.变压器是由绕在同一闭合铁芯上的两个线圈组成的

C.变压器可以改变任何交、直流电压

D.以上说法都不正确

解析:变压器是利用电磁感应原理工作的,所以只能改变交流电压,而不能改变稳恒的直流电,所以C项错,因此只能选A、B项.

答案:AB

2.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列物理量不一定相等的是(　　)

A.交变电流的频率 

B.电流的有效值

C.电功率 

D.磁通量的变化率

解析:根据变压器的工作原理,交变电流的频率、磁通量的变化率、电功率都相等,只有其有效值可能不相等.

答案:B

3.如图所示是自耦变压器的示意图,这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈.如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以　　　　电压;如果把线圈的一部分作为原线圈,整个线圈作为副线圈,就可以　　　　电压.(均选填“升高”“不改变”或“降低”) 

解析:根据变压器原理,每一匝线圈中的磁通量变化率均为,因此,如果整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,则n1>n2,由知U1>U2,因此可以降压,反之为升压.

答案:降低　升高

题组二　变压器原、副线圈中各物理量的关系

4.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈上也有一相同的灯泡L,则(　　)

A.灯L也能正常发光 B.灯L将会烧坏

C.灯L比另三个灯都暗 D.不能确定

解析:原线圈、副线圈电流之比,I1=,副线圈中通过每个灯的电流等于其额定电流I额=,通过灯L的电流I1==I额,所以也能正常发光.

答案:A

5.如图所示,从学生电源输出的电压,经变压器降压后,使小灯泡正常发光.其对应的电路图为(　　)

解析:经变压器降压后小灯泡正常发光,说明学生电源输出交变电流,且变压器副线圈匝数小于原线圈,由此可知选项B正确.

答案:B

6.(双选)如图所示,一个理想变压器原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2,正常工作时输入和输出的电压、功率分别为U1和U2、P1和P2.已知n1>n2,则(　　)

A.U1>U2,P1<P2 B.P1=P2,I1<I2

C.I1<I2,U1>U2 D.P1>P2,I1>I2

解析:由于是理想变压器,电能无损失,有P1=P2.根据变压公式,由于n1>n2,有U1>U2.根据电流关系,由于n1>n2,有I1<I2.

答案:BC

7.一台理想变压器,其原线圈2 200匝,副线圈440匝,并接一个100 Ω的负载电阻,如图所示.

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

(2)当原线圈接在220 V交流电源上时,电压表示数为　　　V,电流表示数为　　　A.此时输入功率为　　　W,变压器效率为　　　　. 

解析:(1)由变压器的工作原理知,变压器不能改变直流电压,故电压表示数、电流表示数均为零.

(2)由得U2=U1=220× V=44 V

I2= A=0.44 A

P入=P出=I2U2=0.44×44 W=19.36 W

效率η=×100%=100%.

答案:(1)0　0　(2)44　0.44　19.36　100%

8.小型电源变压器应用非常广泛,收录机、随身听、手机充电器、扫描仪等一些小型电器,都要用到电源适配器,将 220 V 交变电流转换成低压直流电.电源适配器中的降压部分,往往就是小型的电源变压器,如图所示.已知该电源变压器的原线圈匝数为19 800匝,要用它接到我们的照明电路上后给额定电压为6 V的复读机供电,其副线圈应为多少匝?

解析:由照明电路电压U1=220 V、输出电压U2=6 V及电压与匝数的关系可知

n2==540(匝).

答案:540匝

9.变压器原线圈匝数n1=1 000,副线圈匝数n2=50,原线圈的交流电压U1=220 V,原线圈的交变电流I1=0.02 A.求:

(1)副线圈的交流电压U2多大?

(2)副线圈的交变电流I2多大?

解析:(1)由得U2= V=11 V.

(2)因为P入=P出,所以U1I1=U2I2

I2=I1=×0.02 A=0.4 A.

答案:(1)11 V　(2)0.4 A

10.为了安全,机床上照明电灯用的电压是 36 V,这个电压是把 220 V的电压降压后得到的.如果变压器的原线圈是1 100匝,副线圈是多少匝?这台变压器给40 W的电灯供电,原、副线圈的电流各是多大?

解析:根据公式得

n2==180匝

副线圈输出功率P2=U2I2

I2= A≈1.1 A

又因为P1=P2,

故I1U1=I2U2

有I1=I2= A≈0.18 A.

答案:180匝　0.18 A　1.1 A

(建议用时:30分钟)

1.下列说法中不正确的是(　　)

A.变压器也可能改变恒定电压

B.变压器的原理是一种电磁感应现象,副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流

C.变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成

D.变压器原线圈相对电源而言起负载作用,而副线圈相对负载而言起电源作用

解析:变压器是根据电磁感应原理工作的,所以只有变化的电流或电压才能在副线圈中引起感应电动势,从而给负载供电,所以只有A项是错误的,符合题意.

答案:A

2.下列关于变压器的说法中正确的是(　　)

A.变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置

B.变压器的原、副线圈组成闭合回路

C.变压器的铁芯中产生交变电流

D.变压器的副线圈中产生直流电

解析:变压器通过原线圈把电能变成磁场能,又通过副线圈把磁场能转换为电能,原、副线圈通过闭合铁芯中的磁场相联系,两线圈中的电流并不相通,所以A项正确,而B项错误;原线圈中变化的电流在铁芯中产生变化的磁场,变化的磁场又在副线圈中产生同频率变化的电流,故C、D均错误.

答案:A

3.一个理想变压器的原、副线圈匝数之比为3∶1,将原线圈接在6 V电池组上,则副线圈两端电压为 (　　)

A.18 V B.2 V C.0 D.6 V

解析:电池组加到原线圈上表现为6 V的恒定电压,不能在铁芯中产生变化的磁通量,所以副线圈两端电压为零.

答案:C

4.关于理想变压器,下面各说法中正确的是(　　)

A.它可以对交变电流或直流电进行变压

B.它的输出功率可以大于它的输入功率

C.原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比

D.原、副线圈的电流与它们的匝数成正比

解析:变压器是根据磁通量的变化来工作的,对于直流电来说,它产生的磁通量是不变的,所以变压器不能改变直流电的电压,所以A错误;输入功率的大小是由输出功率的大小决定的,并且大小相等,所以B错误;输出电压是由输入电压和匝数比决定的,电压与匝数成正比,所以C正确;原、副线圈(只有一个副线圈)的电流与它们的匝数成反比,所以D错误.故选C.

答案:C

5.一台理想变压器,原、副线圈的匝数比n1∶n2=20∶1,原线圈接入220 V的交流电压,副线圈向一电阻为110 Ω的用电器供电,则副线圈中的电流为(　　)

A.2 A B.0.1 A 

C.0.5 A D.0.005 A

解析:由得副线圈两端的输出电压U2=·n2= V=11 V,所以副线圈的电流 I2= A=0.1 A.

答案:B

6.在可拆变压器铁芯的一边装一个匝数很多的线圈,在另一边用一根长导线在铁芯上绕两三圈后连接一个2.5 V的小灯泡.把原线圈的两端接在220 V交流电源上,这时小灯泡不亮.你能否想出一个简单的办法使小灯泡发出光来?说出你的理由.

答案:根据变压器的原理,由于副线圈的匝数只有两三圈,在副线圈上得到的感应电动势太小,达不到小灯泡的额定电压,灯泡当然不亮.只要将长导线在铁芯上多绕几圈,直到感应电动势的大小接近小灯泡的额定电压,小灯泡就会亮起来.

7.变压器线圈中的电流越大,所用的导线应当越粗,街头用到的变压器是降压变压器,假设它只有一个原线圈和一个副线圈,哪个线圈应该使用较粗的导线?为什么?

答案:因为是降压变压器,所以匝数关系为n1>n2,由理想变压器输出功率P2与输入功率P1相等知U1I1=U2I2,而电压与匝数有关系,所以,因此输出电流I2>I1,所以副线圈应该用粗导线.

8.为了安全,工厂车间机床上照明电灯用的电压是 36 V,这个电压是把380 V的电压降压后得到的,如果变压器的原线圈是1 140匝,则副线圈是多少匝?

解析:由电压与匝数的关系,可解得副线圈的匝数n2=匝=108匝.

答案:108匝