物理选修34 变压器同步达标检测题

1．一台理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1和n2，正常工作时的输入电压、电流、电功率分别是U1、I1、P1，输出电压、电流、电功率分别是U2、I2、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：理想变压器忽略能量损失，所以P1＝P2；＝且n1＜n2，所以U1＜U2；由＝，n1＜n2可得I1＞I2。故选项A正确。

答案：A

2．如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路。当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，电流表A1的读数为12 mA，那么电流表A2的读数为(　　)

图1

A．0       B．3 mA

C．48 mA      D．与R大小有关

解析：导线AB切割磁感线产生的感应电动势为E感＝Blv。由于B、l、v三个量均不变，故感应电动势为一定值。因此原线圈两端的电压恒定，原线圈中电流恒为12 mA。变压器原、副线圈中不发生互感现象，副线圈输出电压应为零，故电流表A2的读数为零，选A。

答案：A

3．将输入电压为220 V，输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增匝数为(　　)

A．120匝       B．150匝

C．180匝       D．220匝

解析：由变压比＝，则＝，所以n1＝1 100匝。当U2′＝30 V时， ＝，所以n2′＝150匝，故Δn2＝n2′－n2＝120匝。

答案：A

4.如图2甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也           图2

为4 V。现把C、D接4 V交流，P、Q接4 V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压(　　)

A．10 V　10 V       B．10 V　4 V

C．4 V　10 V       D．10 V　0

解析：题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，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，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4 V交流时，A、B间将得到10 V交流。题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的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，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4 V直流时，M、N两端的电压也是4 V。

答案：B

5．(2011·广东高考)如图3(a)所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω， 、○V  为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图3(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是(　　)

图3

A．电流表的示数为2 A

B．原、副线圈匝数比为1∶2

C．电压表的示数为电压的有效值

D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz

解析：由题图(b)可知原线圈两端电压的有效值U1＝220 V，由＝，可得原、副线圈匝数之比＝＝＝2∶1，故B错误。电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确。电流表示数I＝＝ A＝2 A，故A正确。由题图(b)可知T＝0.02 s，所以交变电压的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，D错误。

答案：AC

6.如图4所示，为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则以下说法错误的是(　　)                                        图4

A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大

B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗的功率将减小

C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大

D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大

解析：S由a合到b时，n1减小，由＝可知U2增大，P2＝，P2随之增大，而P2＝P1，又P1＝U1I1，从而I1增大，故A正确；S由b合到a时，与上述情况相反，P2应减小，所以B正确；P上滑时，R增大，因P2＝，所以P2减小，又P1＝P2，P1＝U1I1，从而I1减少，C错误；U1增大，由＝可知U2增大，所以P2增大，因而I2增加，由＝，所以I1也增大，D正确。

答案：C

7.(2011·浙江高考)如图5所示，在铁芯上、下分别绕有匝数 n1 ＝800和 n2 ＝200 的两个线圈，上线圈两端与 u ＝51sin314t V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是 (　　)

A．2.0 V　　　　　    B．9.0 V

C．12.7 V        D．144.0 V                       图5

解析：由题意知原线圈的有效值为U1＝V，若磁通量无损失，则根据＝得U2＝× V＝9.0 V。因铁芯不是闭合的，考虑到漏磁的影响，n2 线圈两端电压的有效值应小于 9 V，故只有选项 A 正确。

答案：A

8．(2012·江苏高考)某同学设计的家庭电路保护装置如图6所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(　　)

图6

A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零

B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变

C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起

D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起

解析：当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于线圈L1采用双线绕成，当电路正常工作时，火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，A正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即L2中的磁通量不变，B正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，L2不产生感应电流，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不相等，在铁芯内产生的磁通量不为零，L2中产生感应电流，开关K被电磁铁吸起，D正确。

答案：ABD

9.如图7所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1 100匝。接入电压U1＝220 V的电路中。

(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V、U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？

(2)若在两副线圈上分别接上“ 6 V 20 W”、“110 V 60 W”的两个          图7

用电器，原线圈的输入电流为多少？

解析：(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由＝

得n2＝n1＝×1 100＝30 匝

n3＝n1＝×1 100＝550 匝。

(2)设原线圈输入电流为I1，

由P入＝P出得

I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3

I1＝＝ A≈0.36 A。

答案：(1)30　550　(2)0.36 A

10.如图8所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接变压器。变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都标有“6 V,0.25 W”，且灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：

(1)降压变压器初级、次级线圈匝数之比；                          图8

(2)发电机的输出功率。

解析：(1)彩色小灯泡的额定电流

IL＝＝ A＝ A，次级线圈总电流I2＝24IL＝1 A。

变压器输入功率等于：I1U1＝I2U2＝6 W。

变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得

E＝U1＋I1R＝＋6I1，

代入E值解得I1＝ A(I1＝3 A应舍去，据题意是降压变压器，应I1＜I2)，

所以＝＝。

(2)发电机输出功率P＝I1E≈6.67 W。

答案：(1)3∶1　(2)6.67 W