高中物理人教版选修32同步作业与测评：5.4 变压器 Word版含解析

第4节变压器 对应学生用书P29一、选择题1(多选)关于变压器的构造和工作原理，下列说法中正确的是()A原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能B铁芯不用整块金属做成，是为了防止将原、副线圈短路，造成危险C变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小D当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出答案ACD解析闭合铁芯的导磁能力比真空或空气强得多，当原、副线圈绕在同一闭合铁芯上时，原线圈产生的磁场几乎全部沿铁芯通过副线圈，漏到空气中的磁场很少，因此可以有效地将原线圈中的电能传递到副线圈中，选项A正确。若用整块金属做铁芯，当通过它的磁通量发生变化时，就会在铁芯中产生感应电流，导致铁芯发热，烧坏变压器，同时大大降低了电能的传输效率，故选项B错误。对于正弦式交变电流，铁芯中磁通量的变化率正比于原线圈中电流的变化率，在副线圈中，感应电动势正比于磁通量的变化率，因此感应电动势的变化随着磁通量变化率的变化而变化，所以副线圈输出交变电流的频率等于输入交变电流的频率，所以选项C正确。由电磁感应定律知，只要输入原线圈的电流发生变化，穿过副线圈的磁通量就发生变化，在副线圈中就有感应电动势产生，故选项D正确。2如图所示四个电路，能够实现升压的是()答案D解析变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A、B错误。由于电压与线圈匝数成正比，所以选项D能实现升压。3(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有()A交变电流的频率 B交变电流的功率C磁通量的变化率 D交变电流的最大值答案ABC解析变压器可以改变交变电流的电压、电流，但不改变交变电流的频率、功率和磁通量的变化率。故选A、B、C。4(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是()AI1由I2决定 BU2与负载有关CP1由P2决定 D以上说法都不正确答案AC解析对理想变压器的电流关系可写成I1I2，原线圈中的电流与副线圈中的电流成正比，所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A、C正确。5.如图所示，理想变压器的原线圈接在u220sin(100t) V的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻。原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是()A原线圈中电流表的读数为1 AB原线圈中的输入功率为220 WC副线圈中电压表的读数为110 VD副线圈中输出交流电的周期为50 s答案A解析由，输出电压有效值为U2110 V，输出电流为I22 A，由可求出输入电流为I11 A，A正确；输入功率为P1U1I1220 V1 A220 W，B错误；电流表和电压表测量的都是有效值，所以电压表的示数为110 V，C错误；因角速度为100 rad/s，周期为T0.02 s，D错误。6.如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈的匝数n250 匝，n3100 匝，L1是“6 V2 W”的小灯泡，L2是“12 V4 W”的小灯泡，当n1接上交流电压时，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答案C解析由P入P出知，I1U16 W，又，所以U1U26 V120 V，所以I1 A A。7(多选)如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示理想交流电表，已知电压比为1001，电流比为101，交流电压表的示数为220 V，交流电流表的示数为10 A，则()Aa为交流电流表，b为交流电压表Ba为交流电压表，b为交流电流表C线路的输送电功率是2200 WD线路的输送电功率是2.2106 W答案BD解析电压互感器是测电压的，应并联在电线之间，电流互感器是测电流的，应串联在电线上，由题图可知a为交流电压表，b为交流电流表，A错误，B正确；因电压互感器电压比为1001，电流互感器电流比为101，由交流电压表的示数为220 V得电线间的电压为22000 V，由交流电流表的示数为10 A得电线上的电流为100 A，所以线路的输送电功率PUI2.2106 W，C错误，D正确。8如图所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计。当S闭合时()A电流表A1的读数变大，电流表A2的读数变小B电流表A1的读数变大，电流表A2的读数变大C电流表A1的读数变小，电流表A2的读数变小D电流表A1的读数变小，电流表A2的读数变大答案B解析将开关S闭合，负载总电阻变小，由线圈匝数和输入端电压不变可知输出端电压不变，由欧姆定律可知输出端电流变大，故电流表A2的示数变大；由n1I1n2I2可知原、副线圈中电流与匝数成反比，所以输出端电流变大时输入端电流也增大，即A1示数变大，故B正确。9.如图所示，理想变压器的输入电压保持不变。副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开，当S闭合时，下列说法正确的是()A交流电压表的示数变大B灯泡L1更亮C交流电流表的示数增大D变压器的输出功率减小答案C解析当S闭合时，副线圈两端电压不变，负载总电阻变小，输电线中电流增大，等效电阻R分得电压增大，交流电压表的示数变小，灯泡L1变暗，变压器的输出功率增大，则变压器的输入功率变大，交流电流表的示数增大，选项C正确，A、B、D错误。10.(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，滑动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沿逆时针方向转动时，电流表的读数变大D保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向转动时，电流表的读数变小答案BC解析当P的位置不动时，U2U1不变，将Q向下移动，R变大，由I2知：I2减小，故选项B正确；保持Q不变，R就不变，将P逆时针旋转，则n2增大，U2增大，所以I2也增大，故选项C正确。11.(多选)如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则()A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率将减小C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大答案ABD解析K由a合到b时，n1减小而U1不变，由可知，副线圈上的电压增大，流过负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1P2U1I1，故I1增大，A正确。同理K由b合到a时，P2减小，B正确。P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由可知I1将减小，故C错误。当U1增大时，由可知U2也增大，I2增大，再由可知I1增大，故D正确。12如图所示为理想变压器，原、副线圈的匝数比为21，原线圈接有交流电压u220sin100t(V)，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R2为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R1为定值电阻，C为电容器。下列说法正确的是()A交流电压表的示数是110 VB交流电的频率为100 HzC通过R1的电流始终为零D当R2处温度升高时，交流电压表的示数不变，交流电流表的示数变大答案D解析原线圈所接交变电压的有效值为U1 V，由理想变压器的变压比公式，可得U2U1 V55 V，选项A错误；由交变电压的瞬时值表达式u220sin100t(V)可知，该交变电流的频率f Hz50 Hz，选项B错误；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过电阻R1，选项C错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，交流电压表的示数不变，当R2处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以交流电流表的示数变大，选项D正确。二、非选择题13如图所示，灯泡L1接在变压器初级电路中，灯泡L2、L3、L4接在变压器次级电路中，变压器为理想变压器，交变电流电源电压为U，L1、L2、L3、L4都是额定电压为U0的同种型号灯泡，讨论以下问题：(1)四个灯泡是否可能都正常发光？(2)当四个灯泡都正常发光时，电源电压U与灯泡额定电压U0有什么关系？答案(1)当时四个灯泡可能都正常发光(2)U4U0解析(1)设每个灯泡的额定电流为I0，次级电路中三个灯泡并联，则I23I0次级电功率P2U2I23U0I0对理想变压器P1P23U0I0从初级电路看，因为灯泡L1串联在电路中的，要使灯泡L1能正常发光，必须保证通过灯泡L1的电流也为I0，也就是说有I1I0由此可知应有U13U0又因为，当时四个灯泡可正常发光。(2)由变压器变压比，可得U13U23U0灯泡L1与变压器初级线圈串联，当灯泡L1正常发光时，两端电压也为U0因此电源电压U4U0。14.如图所示，交流发电机电动势的有效值E20 V，内阻不计，它通过一个R6 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 V0.25 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；(2)发电机的输出功率。答案(1)31(2)6.67 W解析(1)彩色小灯泡的额定电流IL A A，次级线圈总电流I224IL1 A。变压器输入功率等于：I1U1I2U26 W。变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得EU1I1R6I1，代入E值解得I1 A(I13 A应舍去，据题意是降压变压器，应有I1I2)，所以。(2)发电机输出功率PI1E6.67 W。