鲁科版高中物理选择性必修第二册第3章素养培优课2变压器综合问题课件+学案+练习含答案

素养培优集训(二)　变压器综合问题

(建议用时：40分钟)

一、选择题

1．(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是(　　)

甲　　　　　　　乙

A．线圈匝数n1＜n2，n3＜n4

B．线圈匝数n1＞n2，n3＞n4

C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路

D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路

CD　[题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1＞n2，其中的电表为电压表，副线圈电流较大，输出端不可以短路；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3＜n4，其中的电表为电流表，副线圈电压较大，输出端不可以断路，故选项C、D正确。]

2．理想升压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电流，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变大时，以下说法正确的是(　　)

A．输出功率减小

B．A2读数减小

C．A1读数减小

D．A1读数不为零，且保持不变

D　[根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确。]

3．如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时(　　)

A．A1的读数变大，A2的读数变大

B．A1的读数变大，A2的读数变小

C．A1的读数变小，A2的读数变大

D．A1的读数变小，A2的读数变小

A　[对副线圈，当滑动触头下移时，R3变小，R总变小，I＝，U不变，I变大，由原、副线圈中电流与匝数成反比，可知A1的示数变大，U并＝U－UR1变小，通过R2的电流变小，IA2＝I－IR2变大，A2的示数变大。]

4．钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为1.2 A。图乙中用同一电缆线绕了3匝，则(　　)

甲　　　　　　乙

A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 A

B．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 A

C．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 A

D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A

C　[钳形电流表实际上是一个变压器，电流表接在副线圈上，图甲中原线圈的匝数为1匝，电流表的读数为1.2 A；图乙中用同一电缆线绕了3匝，根据变压器的电流关系＝，可知电流表的读数为3.6 A。]

5．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则(　　)

A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大

B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小

C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大

D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小

BC　[当P的位置不动时，U2＝U1不变，将Q向下移动，R就变大，由I2＝知I2减小，故选项B正确；保持Q的位置不变，R就不变，将P逆时针旋转，则n2增大，U2必增大，所以I2也增大，故选项C正确。故应选BC。]

6．(多选)一个理想变压器副线圈上接一个电阻，欲使此电阻的电功率增大，可以采取的措施是(每次只改变一个因素)(　　)

A．增加原线圈的匝数n1

B．减少原线圈的匝数n1

C．增大电阻值

D．减小电阻值

BD　[电阻消耗的功率P＝，而＝，所以P＝，P要增大，减小n1或R即可。]

7．如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则(　　)

A．小灯泡变亮

B．小灯泡变暗

C．原、副线圈两端电压的比值不变

D．通过原、副线圈电流的比值不变

B　[由于家庭电路上理想变压器为降压变压器，故n1>n2，当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比变大，根据＝，因U1一定，U2变小，故小灯泡变暗，选项A错误，选项B正确；由＝知，原、副线圈电压的比值变大，选项C错误；根据＝，则通过原、副线圈电流的比值变小，选项D错误。]

8．如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝。电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W。下列判断正确的是(　　)

A．当选择挡位3时，电动机两端电压为110 V

B．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大

C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1 W

D．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W

A　[由电压与匝数的关系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110 V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I＝＝0.5 A，热功率Pr＝I2r＝1 W，输出功率为P－Pr＝(110－1) W＝109 W，D错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C错误。]

9．如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为n2、n3，电压表的示数为U，电流表的示数为I，L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不能计算出的物理量是(忽略温度对电阻的影响)(　　)

A．线圈A的匝数   B．灯L2两端的电压

C．变压器的输入功率   D．通过灯L1的电流

A　[由题意知线圈B两端的电压为U，设线圈C两端的电压为UC，则＝，所以UC＝U；通过L2的电流为I，则可以求出L2的电阻，L2与L1的电阻相同，所以可求出通过L1的电流；根据以上数据可以求出L1、L2的功率，可得变压器总的输出功率，它也等于变压器的输入功率；根据题意无法求出线圈A的匝数，故选项A正确。]

10．如图甲、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间电压也为4 V。现把C、D间接 4 V交流电，P、Q间接 4 V直流电，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压(　　)

甲　　　　　　乙

A．10 V　10 V   B．10 V　4 V

C．4 V　10 V   D．10 V　0

B　[对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，相当于一个降压变压器，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，相当于一个升压变压器，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。]

二、非选择题

11．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 000匝，有两个副线圈，匝数分别为n2＝200匝，n3＝500匝，分别接阻值为R＝55 Ω的相同两电阻。若在原线圈上接入220 V的交流电，求：

(1)两个副线圈上的电流之比I2∶I3为多少？

(2)原线圈中的电流I1为多少？

[解析]　(1)由变压比公式＝及＝可得，

U2＝U1＝44 V

U3＝U1＝110 V

根据欧姆定律I＝

得I2＝＝0.8 A

I3＝＝2 A

故I2∶I3＝2∶5。

(2)由电流关系式n1I1＝n2I2＋n3I3可得

I1＝＝1.16 A。

[答案]　(1)2∶5　(2)1.16 A

12．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，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＝2 V。求：

(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＝5 A。则电流表A1的示数I1为多少？

(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？

[解析]　(1)由电压与变压器匝数的关系可得：

＝＝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I′2＝＝10 A。由U1I′1＝U2I′2可知，I′1＝＝ A。

[答案]　(1)1 650匝　(2) A　(3) A

13．如图所示，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匝＝30匝

n3＝n1＝×1 100匝＝550匝。

(2)设原线圈输入电流为I1，由P入＝P出得

U1I1＝U2I2＋U3I3＝P2＋P3

所以I1＝＝ A≈0.36 A。

[答案]　(1)30匝　550匝　(2)0.36 A