高中物理第五章交变电流54变压器课时提升作业九新人教版.docx

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高中物理第五章交变电流54变压器课时提升作业九新人教版

2019-2020年高中物理第五章交变电流5.4变压器课时提升作业九新人教版

一、不定项选择题

1.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列的哪个物理量一定相等

　（　　）

A.交变电流的电压B.交变电流的电流

C.输入和输出的电功率D.没有物理量相等

【解析】选C。

变压器可以改变原、副线圈中的电压和电流,因此原、副线圈中的电压和电流一般是不相同的,所以A、B错;由于理想变压器不消耗能量,故原线圈输入功率等于副线圈输出功率,C对D错。

2.（xx·台州高二检测）如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=4∶1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表A1的示数是12mA,则电流表A2的示数为　（　　）

A.3mAB.0

C.48mAD.与负载R的值有关

【解析】选B。

本题考查了变压器的工作原理,关键要清楚交变电流能通过变压器,而恒定电流不能通过变压器。

导体棒向左匀速切割磁感线时,在线圈n1中通过的是恒定电流,不能引起穿过线圈n2的磁通量变化,在副线圈n2上无感应电动势出现,所以A2中无电流通过。

3.（xx·绍兴高二检测）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

【解析】选B。

当S闭合后,变压器副线圈中的输电回路的电阻减小,而输出电压不变。

由I2=

得I2增大,即电流表A2的读数增大,即输出功率变大。

由U1I1=U2I2可知,I1变大,即电流表A1的读数也增大,选项B正确。

【补偿训练】

如图,一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。

现闭合开关,灯泡正常发光。

若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则（　　）

A.U=110V,I=0.2A

B.U=110V,I=0.05A

C.U=110V,I=0.2A

D.U=110V,I=0.2A

【解析】选A。

在副线圈电路中,I2===0.1A,再根据=及=,得U1=110V,I1=0.2A,故B、C、D错,A正确。

4.（xx·金华高二检测）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1.2A。

图乙中用同一电缆线绕了3匝,则　（　　）

A.这种电流表能测直流电流,图乙的读数为2.4A

B.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为0.4A

C.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为3.6A

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3.6A

【解析】选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1.2A;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3.6A。

5.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。

原线圈接正弦交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。

现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。

下列说法正确的是　（　　）

A.输入电压u的表达式u=20sin（50πt）V

B.只断开S2后,L1、L2均正常发光

C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大

D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W

【解析】选D。

由图象知T=0.02s,ω==100πrad/s,u=20sin（100πt）V,

A项错误;由于副线圈两端电压不变,故只断开S2,两灯串联,电压为额定值的一半,不能正常发光,B项错误;只断开S2,副线圈电路电阻变为原来的2倍,由P=知副线圈消耗功率减小,则原线圈输入功率也减小,C项错误;输入电压额定值U1=20V,由=及PR=得PR=0.8W,D项正确。

【补偿训练】

（多选）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为滑动变阻器的滑片。

下列说法正确的是　（　　）

A.副线圈输出电压的频率为50Hz

B.副线圈输出电压的有效值为31V

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A、D。

由题图可知原线圈输入电压的最大值Um=311V,周期T=2×10-2s,则原线圈输入电压的有效值U1==220V,频率f===50Hz,A正确;由=可得U2=U1=22V,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。

6.（xx·江苏高考）一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。

通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。

在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。

在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中　（　　）

A.U2>U1,U2降低　　　　　B.U2>U1,U2升高

C.U2

【解析】选C。

从图中看到,原线圈匝数对应整个部分,而副线圈匝数对应的是一部分,所以该变压器为降压变压器。

根据理想变压器电压和匝数的关系=,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,副线圈的匝数变少,U2降低。

7.

一输入电压为220V,输出电压为36V的变压器副线圈烧坏了,为获知此变压器原副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图所示,然后将原来线圈接到220V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为1V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为　（　　）

A.1100,360　　　　　　　B.1100,180

C.2200,180D.2200,360

【解析】选B。

对新绕线圈的理想变压器,根据变压比公式得n1===1100,变压器烧坏前,同理n2===180,故B正确。

8.（xx·山东高考）如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。

闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A。

以下判断正确的是　（　　）

A.变压器输入功率为484W

B.通过原线圈的电流的有效值为0.6A

C.通过副线圈的电流的最大值为2.2A

D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3

【解题指南】解答本题应从以下两点分析:

（1）在交流电路中交流电表均测量交变电流的有效值。

（2）根据理想变压器的电压、电流关系去计算原、副线圈的匝数比,原线圈中的电流。

【解析】选B、D。

变压器副线圈电流表的读数2.2A为有效值,故选项C错误;原线圈电压表的读数220V也为有效值,由变压器的电压关系=,可得==,D正确;由变压器的电流关系=,可得通过原线圈的电流为I1=I2=×2.2A=0.6A,故B正确;变压器的输入功率为P=U1I1=220×0.6W=132W,选项A错误。

二、非选择题

9.如图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,副线圈匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220sin100πt（V）,电阻R=44Ω,电压表、电流表为理想电表。

求:

（1）电压表示数。

（2）电流表A1的示数。

【解析】

（1）理想变压器的电压比等于线圈匝数比,即=,其中原线圈电压的有效值U1=220V,U2=U1=44V。

（2）副线圈电流I2==1A,由于电流比与线圈匝数成反比,即=,所以I1=I2=0.2A。

答案:

（1）44V　

（2）0.2A

10.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?

【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I2=3I0。

次级电路的电功率P2=U2I2=3U0I0。

对理想变压器P1=P2=3U0I0。

从初级电路看,由于灯泡L1是串联在电路中的,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,也就是说要有I1=I0。

由此可知应有U1=3U0。

又因为=,当=时,四个灯泡可正常发光。

（2）由变压器电压比=,

可得U1=3U2=3U0。

灯泡L1与变压器初级线圈串联,当灯泡L1正常发光时,两端电压亦为U0。

因此,电源电压U=4U0。

答案:

（1）可正常发光　

（2）U=4U0

11.

一台理想变压器,其原线圈的匝数为2200匝,副线圈的匝数为440匝,副线圈中接入一个100Ω的负载电阻,如图所示。

（1）当原线圈接在44V直流电源上时,电压表示数为多大?

电流表示数为多大?

（2）当原线圈在220V交流电源上时,电压表示数为多大?

电流表示数为多大?

此时输入功率为多少?

【解析】

（1）原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也为零。

（2）由=得:

电压表示数为U2=×U1=×220V=44V

电流表示数为I2==A=0.44A。

P入=P出=I2U2=0.44×44W=19.36W。

答案:

（1）0　0　

（2）44V　0.44A　19.36W

12.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=

400Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。

（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400Ω电阻时,原线圈中的电流I1。

（3）求ce和de间线圈的匝数比。

【解题指南】解答本题时应注意以下三点:

（1）根据图象得出瞬时值表达式、电压最大值和有效值。

（2）利用理想变压器的P、U、I的关系计算原线圈中的电流。

（3）根据电压关系求线圈的匝数比。

【解析】

（1）由原线圈中交变电流的u-t图象可知

ω=200πrad/s

电压瞬时值表达式Uab=400sin200πt（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==0.28A。

（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=400sin200πt（V）

（2）0.28A　（3）

2019-2020年高中物理第五章交变电流5.4变压器课时提升作业十新人教版

一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分。

多选题已在题号后标出）

1.（多选）对于确定的理想变压器，原、副线圈的电流分别为I1、I2，电压分别为U1、U2，功率分别为P1、P2，关于它们的关系正确的是（　　）

A.I2由I1决定B.U2由U1决定

C.P1由P2决定D.U1由U2决定

【解析】选B、C。

对于理想变压器，U1决定U2，I2=

，

=

，所以I2决定I1，P2决定P1，选项B、C正确。

2.（多选）（xx·南宁高二检测）如图所示理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为U=U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R=27.5Ω的负载电阻，若U0=220V，ω=100πrad/s。

则下述结论正确的是（　　）

A.副线圈中电压表的读数为55V

B.副线圈中输出交流电的周期为0.02s

C.原线圈中电流表的读数为0.5A

D.原线圈中的输入功率为55W

【解析】选B、D。

根据瞬时值的表达式U=U0sinωt可知：

原线圈的电压最大值为U0=220V，所以原线圈的电压有效值为U1==V=110V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为U2==27.5V，故A错误；变压器不会改变电流的周期，电流的周期为T==s=0.02s，故B正确；根据欧姆定律可知，副线圈的电流为I2==A=A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为I1=

=A，故C错误；由P=I1U1得：

P=110×W=55W，故D正确。

故选B、D。

3.（多选）（xx·海南高考）如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0V，则（　　）

A.此时原线圈两端电压的最大值约为34V

B.此时原线圈两端电压的最大值约为24V

C.原线圈两端原来的电压有效值约为68V

D.原线圈两端原来的电压有效值约为48V

【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点：

（1）电压表显示的是交流电压的有效值。

（2）副线圈电路也符合欧姆定律。

【解析】选A、D。

电压表测的是电阻R两端的电压，根据U2=I2（R0+R）得U2=6.0V。

由

=

得U1=24V，由于电压表的读数为有效值，故变压器原线圈两端的电压的有效值为24V，其最大值Um=U1≈34V，A正确，B错误；由于变压器输入电流不变，所以副线圈电流也不变，负载电阻总阻值原为12R0，现为6R0，因此原电压应是现在的两倍，故原线圈两端原来的电压有效值约为48V，D正确，C错误。

所以选A、D。

4.（xx·泰州高二检测）理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，一正弦交流电经变压器变压后对电阻R供电，电路如图甲所示。

图乙是原线圈两端电压u随时间t变化的图像，R的阻值为10Ω。

交流电流表与交流电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A.副线圈中交流电的频率变为原来的

B.交流电流表A的读数为2A

C.电阻R两端的电压为20V

D.电阻R上的热功率为4000W

【解析】选C。

由图像知交流电的周期为0.02s，所以频率为50Hz，交流电经过变压器变压后频率不变，故A错误；原线圈的电压有效值为200V，则副线圈的电压有效值为20V，即为电压表的读数，电流为I2==2A，而电流与匝数成反比，所以交流电流表A的读数为0.2A，故B错误，C正确；电阻R的热功率P=

=40W，D错误。

故选C。

5.（xx·广东高考）如图为加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V。

调节前后（　　）

A.副线圈中的电流比为1∶2

B.副线圈输出功率比为2∶1

C.副线圈的接入匝数比为2∶1

D.原线圈输入功率比为1∶2

【解析】选C。

原线圈的输入电压和匝数不变，根据输出电压的有效值由220V降到110V，由理想变压器原理

=

，可得副线圈的匝数变为原来的，C选项正确；根据P=

可得，副线圈的输出功率变为原来的，同样原线圈的输入功率也变为原来的，B、D错误；由P=UI可得副线圈的电流变为原来的，A错误。

6.（xx·宿州高二检测）如图，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。

V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。

下列说法正确的是（　　）

A.滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大

B.U1和U2表示电压的最大值

C.I1和I2表示电流的瞬间值

D.滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小

【解析】选A。

滑片P向下滑动过程中，次级总电阻减小，由于U2只与输入电压和匝数有关，所以U2不变，故I2变大，所以I1也变大，故A正确，D错误；U1和U2表示电压的有效值，选项B错误；I1和I2表示电流的有效值，选项C错误。

故选A。

二、非选择题（本题共2小题，共20分。

需写出规范的解题步骤）

7.（10分）一台理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈接u=

100sin100πt（V）的交变电压，副线圈两端用导线接规格为“6V　12W”的小灯。

已知导线总电阻r=0.5Ω，试求：

副线圈应接几盏小灯？

这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光？

【解析】由

=

，得副线圈两端电压的有效值

U2=U1

=100×V=10V

导线上的电压U线=10V-6V=4V

副线圈中的输出电流I2=A=8A

每个小灯的额定电流I==A=2A

应接小灯的盏数：

n==4（盏），连接方式为并联。

答案：

4盏　并联

8.（10分）（xx·徐州高二检测）如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1=1100匝、副线圈匝数n2=30匝，原线圈与电流表A1串联后接在电压u1=

220sin100πt（V）的交流电源上，电阻R=12Ω，电流表A1、A2和电压表V2均为理想的交流电表，求：

（1）三只电表A1、A2和V2的读数分别是多少？

（2）电阻R在t=30s时间内产生的热量是多少？

【解析】

（1）由交流电压的瞬时表达式可知，原线圈电压U1=220V，根据

=

得：

U2=220×V=6V

所以V2的示数为6V。

根据I2=得：

I2=A=0.5A，所以A2的示数为0.5A。

根据

=

得：

I1=×0.5A=A=0.014A，所以A1的示数为0.014A。

（2）电阻R在t=30s时间内产生的热量Q=Rt=90J

答案：

（1）0.014A　0.5A　6V

（2）90J