2021学年4 变压器当堂检测题

2013-2014学年高中物理 第五章第四节 变压器知能演练轻松闯关 新人教版选修3-2

1.

(2013·南充高二检测)如图中理想变压器原、副线圈匝数之比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，安培表A1的读数是12毫安，那么安培表A2的读数是(　　)

A．0　　　　　　　　　　 B．3毫安

C．48毫安   D．与R值大小无关

解析：选A.当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，故选A.

2．一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列哪个物理量不一定相等(　　)

A．交流的频率   B．电流的有效值

C．电功率   D．磁通量变化率

答案：B

3.

(2012·高考新课标全国卷)自耦变压器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所示，某副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900 匝；原线圈为1 100 匝，接在有效值为220 V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2.0 kW.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，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(　　)

A．380 V和5.3 A   B．380 V和9.1 A

C．240 V和5.3 A   D．240 V和9.1 A

解析：选B.对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝＝ A≈9.1 A，负载两端电压即为副线圈电压，由＝，即＝，可得U2＝380 V，故选B.

4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是(　　)

A．副线圈输出电压的频率为50 Hz

B．副线圈输出电压的有效值为31 V

C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小

D．P向右移动时，变压器的输出功率增加

解析：选AD.由图象甲可知原线圈输入电压的最大值：Um＝311 V，T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值：U1＝＝220 V，f＝＝＝50 Hz，选项A正确；由＝可得：U2＝U1＝22 V，B错误．P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误．P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D正确．故选AD.

5．如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA`时，熔丝就熔断．

(1)熔丝的熔断电流是多大？

(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？

解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有U1I1＝U2I2，当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流，代入数据得I1＝0.98 A.

(2)设副线圈中的电流为I′2＝10 mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1＝I′2U2，代入数据，得P1＝180 W.

答案：(1)0.98 A　(2)180 W

一、选择题

1．(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是(　　)

A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1

B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等

C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1

D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率比为1∶1

解析：选BD.理想变压器无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．故选BD.

2．(多选)(2013·杭州一中高二月考)如图所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时(　　)

A．原、副线圈磁通量之比为2∶1

B．原、副线圈电流之比为1∶2

C．输入功率和输出功率之比为1∶1

D．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1

解析：选BCD.理想变压器原副线圈的磁通量总相等(无漏磁)，A错误，D正确；输入功率总等于输出功率，C正确；电流与匝数满足＝，B正确．故选BCD.

3．(单选)如图所示为理想变压器．原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100 匝，L1是“6 V　2 W”的小灯泡，L2是“12 V　4 W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)

A. A   B. A

C. A   D. A

解析：选C.P出＝2 W＋4 W＝6 W，由P入＝P出，得I1U1＝6 W，又＝，所以U1＝U2＝×6 V＝120 V，所以I1＝ A＝ A．故选C.

4.

(单选)(2011·高考浙江卷)如图所示，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＝51sin 314t 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

解析：选A.由＝得U2＝，其中U1＝ V，得

U2＝ V≈9.0 V，因此题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0 V，故选A.

5．(单选)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，在原线圈ab两端加上电压为220sin 100πt V的正弦交变电流．当原线圈中ab两端的电压为100 V的瞬间，副线圈两端理想交流电压表的读数为(　　)

A．220 V   B．22 V

C．22 V   D．10 V

解析：选C.交流电压表的读数为交变电压的有效值．由U1＝220 V，n1∶n2＝10∶1得U2＝U1＝22 V，故选C.

6．(单选)一理想变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压U＝220sin ωt V，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于(　　)

A．440 Ω   B．440 Ω

C．880 Ω   D．880  Ω

解析：选C.本题的关键是要知道保险丝熔断电流I0＝1 A为电流的有效值．

当原线圈电流I1＝I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为I2＝I1＝I0＝ A，

副线圈的输出电压有效值为U2＝U1＝＝440 V.

因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin＝＝880 Ω.故选C.

7．(多选)(2011·高考广东卷)图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，A、V为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙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(　　)

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：选AC.由题图乙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．由题图乙可知T＝0.02 s，所以交变电压的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，D错误．故选AC.

8．(多选)(2011·高考山东卷)为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是(　　)

A．u2＝190sin(50πt) V

B．u2＝190sin(100πt) V

C．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下降

D．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移

解析：选BD.根据题图乙可知交变电压的最大值Um＝190 V和周期T＝0.02 s，结合正弦交变电压的瞬时值表达式u＝Umsin ωt，可知B正确，A错误；根据变压器的变压比＝，U1、n2不变，提高U2只能减小n1，所以P应上移，D正确，C错误．故选BD.

☆9.(单选)理想变压器如图所示，副线圈接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联在交流电源上，若四个灯泡完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为(　　)

A．1∶1   B．2∶1

C．3∶1   D．4∶1

解析：选D.原、副线圈中电流比为I1∶I2＝1∶3，则

I1(U1－U2)＝I2U2得U1＝4U2，所以＝，故选D.

☆10.(多选)(2013·浙江金华一中高二检测)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则(　　)

A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大

B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小

C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大

D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小

解析：选BC.保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由＝知U2不变，当P向上滑动时，由I2＝知I2减小，故电流表的读数变小，B正确，A错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由＝知，U2增大，由I2＝知I2增大，故I1增大，C正确，D错误．故选BC.

二、非选择题

11．如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3 300 V，副线圈的输出电压U2＝220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0＝2 V，则：

(1)原、副线圈的匝数各是多少？

(2)当S断开时，A2的示数I2＝5 A，那么A1的示数是多少？

解析：电压表示数U0是一匝线圈上的电压．

(1)根据变压比＝及＝，有n1＝·n0＝×1匝＝1 650匝，n2＝·n0＝×1匝＝110匝．

(2)对理想变压器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2

I1＝·I2＝×5 A≈0.33 A.

答案：(1)1 650匝　110匝　(2)0.33 A

12．(2011·高考江苏卷)如图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.

(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；

(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；

(3)求ce和de间线圈的匝数比.

解析：(1)由乙图可知ω＝200π rad/s

电压瞬时值：uab＝400sin 200πt(V)．

(2)电压有效值U1＝＝200(V)

理想变压器P1＝P2

原线圈中的电流I1＝＝0.28 A.

(3)设ab间匝数为n1，根据变压器规律有＝，＝，由题意有：＝，联立可得：＝＝.

答案：(1)uab＝400sin 200πt V

(2)0.28 A　(3)