1、1课时提升作业 十 变压器(40分钟 100 分)一、选择题(本题共 8小题,每小题 7分,共 56分)1. (多选)(2018锦州高二检测)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 21。电池和交变电源的电动势都为 6 V,内阻均不计。下列说法正确的是 ( )A.S与 a接通的瞬间,R 中无感应电流B.S与 a接通稳定后,R 两端的电压为 0C.S与 b接通稳定后,R 两端的电压为 3 VD.S与 b接通稳定后,原、副线圈中电流的频率之比为 21【解析】选 B、C。在 S与 a接通的瞬间,由于电流由零突然变大,所以线圈中的磁通量会发生变化,副线圈中的 R会有感应电流,所以 A错误;在 S与 a
2、接通稳定后,电路中的电流稳定,磁通量不会发生变化,所以副线圈中不会有感应电流产生,电阻 R两端的电压为 0,所以 B正确;在 S与 b接通稳定后,由于 b是交流电源,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压为3 V,所以 C正确;变压器不会改变交流电源的频率,所以原、副线圈中电流的频率是相同的,所以 D错误。2.(多选)(2018衡水高二检测)如图所示,L 1、L 2是高压输电线,图中两电表示数分别是220 V和 10 A,已知甲图中原、副线圈匝数比为 1001,乙图中原、副线圈匝数比为 110,则( )A.甲图中的电表是电压表,输电电压为 22 000 VB.甲图是电流互感器,输电电流是 10
3、0 AC.乙图中的电表是电压表,输电电压为 22 000 VD.乙图是电流互感器,输电电流是 100 A2【解析】选 A、D。根据变压器电压比等于匝数比 = ,有 U1= U2= 220 V=121212100122 000 V,故 A正确;甲图是电压互感器,故 B错误;乙图是电流互感器,电表是电流表,故 C错误;只有一个副线圈的变压器,电流比等于匝数的反比 = ,有 I1= I2= 10 1221A=100 A,故 D正确。3.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比 n1n 2=21, 和 均为理想电表,灯泡电阻RL=6 ,AB 端电压 u1=12 sin100t(V)。下列说法正确的是( )
4、A.电流频率为 100 Hz B. 的读数为 24 VC. 的读数为 0.5 A D.变压器输入功率为 6 W【解析】选 D。由 AB端电压 u1=12 sin100t(V)知 =100 rad/s,又 =2f,得频率 f=50 Hz,A错误;由理想变压器规律 = ,U2=6 V,B错误;又 I2= =1 A,C错误;1212P2=U2I2=6 W,P1=P2,D正确。4.(多选)(2018海南高考)图甲中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为 41,R T为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R 1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压 u随时间 t按正弦规律变化,如图乙所示。下
5、列说法正确的是 ( )A.变压器输入、输出功率之比为 41B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为 14C.u随 t变化的规律为 u=51sin(50t) (国际单位制)D.若热敏电阻 RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大3【解析】选 B、D。由题意知变压器是理想变压器,故输入、输出功率之比为 11,选项 A错误;变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,即 = = ,选项 B正确;由图乙可知122114交流电压最大值 Um=51 V,周期 T=0.02 s,可由周期求出角速度的值为 =100 rad/s,则可得交流电压 u的表达式 u=51sin(100t) V,故选项 C错误
6、;R T的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项 D正确。5.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21+232+3U1I1=U2I2可知,I 1变大,即电流表 A1的读数也增大,选
7、项 B正确。6. 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.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高C.U2U2,在将滑动1212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,U 2降低。7. (多选)如图所示,变压器初级线圈接电压一定的交流电,在下列措施中,能使原线圈所接电流表的示数变小的是 ( )A.只将 S1从 2拨向 1B.只将 S2从 4拨向 3
8、C.只将 S3从闭合改为断开D.只将变阻器 R3的滑动触头下移【解析】选 B、C。S 1从 2拨向 1,输出电压变大,电流、功率均变大,则输入电流变大,电流表示数变大,A 错误。S 2从 4拨向 3,输出电压变小,电流、功率均变小,则输入电流变小,电流表示数变小,B 正确。S 3断开,输出电路总电阻变大,功率变小,电流变小,输入电流变小,电流表示数减小,C 正确。R 3触头下移,输出电路总电阻减小,功率变大,电流变大,输入电流变大,电流表示数变大,D 错误。8.如图所示,理想变压器原线圈输入电压 u=Umsint,副线圈电路中 R0为定值电阻,R 是滑动变阻器。 和 是理想交流电压表,示数分别
9、用 U1和 U2表示; 和 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.I1和 I2表示电流的平均值B.U1和 U2表示电压的最大值C.滑片 P向下滑动过程中,U 2不变、I 1变大D.滑片 P向下滑动过程中,U 2变小、I 2变大【解析】选 C。电路中的电压表和电流表表示的都是有效值,选项 A、B 错误。滑片 P向下滑动过程中,接入电路中的电阻变小,U 2不变、I 1变大,故 C正确、D 错误。二、非选择题(本题共 2小题,共 44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要5注明单位)9. (22 分)一台理想变压器 ,其原线圈的匝数为 2 200匝,副
10、线圈的匝数为 440匝,副线圈中接入一个 100 的负载电阻,如图所示。当原线圈接在 220 V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?变压器效率为多大?【解析】由 = 得:电压表示数为 U2= U1=44 V。电流表示数为 I2= =0.44 A。P1212212入 =P 出 =I2U2=0.4444 W=19.36 W。效率 = 100%=100%。出入答案:44 V 0.44 A 19.36 W 100%【互动探究】当原线圈接在 44 V的直流电源上时,电压表示数为多大?电流表示数为多大?提示: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
11、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。10. (22分)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、n 3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= , = ,121213136得 n2= n1= 1 100匝=30 匝,21 6220n3= n1= 1 100匝=550
12、匝。31110220(2)设原线圈输入电流为 I1,由 P 入 =P 出 ,即I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3,所以 I1= = A=0.36 A。20+60220答案:(1)30 匝 550 匝 (2)0.36 A【能力挑战区】1.某同学自制变压器,原线圈为 n1匝,在做副线圈时,将导线 ab对折后并在一起,在铁芯上绕 n2圈,从导线对折处引出一个接头 c,连成如图所示电路。S 为单刀双掷开关,线圈电阻不计,原线圈接 u1=Umsint 的交流电源。下列说法正确的是 ( )A.S接 b时,电压表示数为B.S接 c时,电压表示数为C.S接 c时,滑动触头 P向下移动,变压器输入功率变大
13、D.S接 c时,滑动触头 P向上移动,变压器输入电流变大【解析】选 D。S 接 b时,变化的磁场在两条副线圈中产生的感应电动势大小相等,方向相反,a、b 电势相等,a、b 间无电压,电压表示数为零,故 A错误;由表达式知输入电压有效值为7U= ,根据电压与匝数成正比知电压表的读数为 U2= U= ,故 B错误;S 接21c时,滑动触头 P向下移动,电阻增大,电压不变,变压器输入功率等于输出功率变小,故 C错误; S接 c时,滑动触头 P向上移动,电阻减小,电压不变,副线圈电流增大,变压器输入电流变大,D 正确。2.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中 R=55 ,两电表为理想电流表和电压表,变压器原副线圈匝数比为 n1n 2=21,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求:(1)交流电压的函数表达式。(2)电流表的示数 I。【解析】(1)由交流电规律可知 u=umsint = 联立可得 u=220 sin100t V (2)根据理想变压器特点和欧姆定律有: = 1212I= 2联解代入图乙中数据得:I=2 A答案:(1)u=220 sin100t V (2)2 A
