物理高二同步练习变压器

物理高二同步练习1.(2011年济南高二检测)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、输出功率之比为1∶1

解析：选BD.对理想变压器，B选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的磁通量相同，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;D选项可以认为忽略热损耗，故输入功率等于输出功率.

2.(2011年包头高二检测)理想变压器正常工作时，若增加接在副线圈两端的负载，则(　　)

A.副线圈中电流增大

B.副线圈输出的电功率减小

C.原线圈中电流不变

D.原线圈输入的电功率增大

解析：选AD.由于U1、U2不变，负载增加，用电器的总电阻减小，由I2=U2R知I2增大，A对C错.由P=UI解得P2=U2I2，所以P2增大，P1增大，B错D对.

3.如图5-4-9所示为理想变压器.原线圈的匝数为1000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(　　)

图5-4-9

A.160 A   B.130 A

C.120 A   D.110 A

解析：选C.P出=2 W+4 W=6 W，由P入=P出，得I1U1=6 W，又U1U2=n1n2，所以U1=n1n2U2=100050×6 V=120 V，所以I1=6120 A=120 A.故正确答案为C.

4.如图5-4-10所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开.当S接通时，以下说法中正确的是(　　)

图5-4-10

A.副线圈两端M、N的输出电压减小

B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大

C.通过灯泡L1的电流减小

D.原线圈中的电流增大

解析：选BCD.由于输入电压不变，所以当S接通时，理想变压器副线圈M、N两端输出电压不变.并联灯泡L2，总电阻变小，由欧姆定律知，流过R的电流增大，电阻上的电压UR=IR增大.副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1=I2U2得，I2增大，原线圈输入电流I1也增大.UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小.

5.如图5-4-11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.

图5-4-11

(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.对理想变压器可作出的判断是(　　)

A.高压线圈匝数多、电流大、导线粗

B.低压线圈匝数少、电流小、导线细

C.高压线圈匝数多、电流大、导线细

D.低压线圈匝数少、电流大、导线粗

解析：选D.由变压规律U1U2=n1n2高压线圈匝数多，由变流规律I1I2=n2n1，匝数多的电流小，导线细;匝数少的电流大，导线粗，故选D.

2.一台理想变压器的副线圈有100 匝，输出电压为10 V，则铁芯中磁通量的变化率的最大值为(　　)

A.10 Wb/s   B.14.1 Wb/s

C.0.14 Wb/s   D.28.2 Wb/s

解析：选C.由E=n•ΔΦΔt知

ΔΦΔt=1nEm=1100×102 Wb/s=0.14 Wb/s.

3.(2010年高考重庆卷)一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏.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5-4-12所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V，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(　　)

图5-4-12

A.1100,360   B.1100,180

C.2200,180   D.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=n3U1U3=5×2201=1100，同理，变压器烧坏前，n2=n1U2U1=1100×36220=180，B正确.

4.如图5-4-13所示，MN和PQ为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N、Q接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件R、电容元件C，导轨上垂直放置一金属棒ab.今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中正确的是(IR、Ic均为有效值)(　　)

图5-4-13

A.若ab棒匀速运动，则IR ≠ 0，Ic=0

B.若ab棒匀速运动，则IR=0，Ic=0

C.若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，则IR ≠ 0，Ic ≠ 0

D.若ab棒做匀加速运动，则IR ≠ 0，Ic=0

解析：选BCD.ab匀速切割时产生恒定电动势，原线圈中有稳恒电流，副线圈不产生电磁感应现象，故副线圈电流为零，A错，B正确;若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，原线圈中产生周期性变化的电流，副线圈产生电磁感应现象，副线圈电流不为零，电容器进行充放电，故C正确;当ab匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而电容器不会充放电.故D选项也正确.

5.(2011年湛江市模拟)如图5-4-14所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光.则(　　)

图5-4-14

A.电流表的示数为32220A

B.电源输出功率为1200 W

C.电流表的示数为3220 A

D.原线圈两端电压为11 V

解析：选C.副线圈电压U2=220 V，电流I2=PU2=311 A，则原线圈两端电压U1=201×U2=4 400 V，电流I1=120×I2=3220 A，所以电流表示数为3220 A，选项A、D错误，C正确.电源输出功率为60 W，选项B错误.

6.(2011年湛江高二检测)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5-4-15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(　　)

图5-4-15

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U1U2=n1n2知U2不变，当P向上滑动时，由I2=U2R0+R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U1U2=n1n2知，U2增大，由I2=U2R+R0知I2增大，故I1增大，C正确，D错误.

7.(2011年芜湖高二检测)如图5-4-16，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为(　　)

图5-4-16

A.1∶2　2U   B.1∶2　4U

C.2∶1　4U   D.2∶1　2U

解析：选C.设灯泡正常发光时的电流为I，则I1=I，I2=2I.由n1n2=I2I1得n1n2=21.由U1′U2=n1n2得U1′=n1n2U2=2U.故U1=4U，C正确.

8.如图5-4-17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(　　)

图5-4-17

A.线圈匝数n1

B.线圈匝数n1>n2，n3

C.甲图中的电表是电压表，输出端不可以短路

D.乙图中的电表是电流表，输出端不可以断路

解析：选BCD.甲图中原线圈并联在电路中，应为电压互感器，为降压变压器，n1>n2，甲图中的电表为电压表;乙图中原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3

9.(2009年高考四川卷)如图5-4-18甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1=20 Ω，R2=30 Ω，C为电容器.已知通过R1的正弦式交流电如图乙所示，则(　　)

图5-4-18

A.交流电的频率为0.02 Hz

B.原线圈输入电压的最大值为2002 V

C.电阻R2的电功率约为6.67 W

D.通过R3的电流始终为零

解析：选C.由图象可知该交流电的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A错误;因为变压器输出电压最大值为20×1 V=20 V，所以变压器原线圈电压的最大值为20×10 V=200 V，B错误;R2的功率P2=U2R2=202302W=6.67 W，C正确;因为电容器可以通过交流电，所以电阻R3中的电流不是始终为零，D错误.

二、非选择题

10.如图5-4-19所示，自耦变压器输入端A、B接交流电源，其电压有效值UAB=100 V，R0=40 Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为________V，通过电阻R0的电流有效值为________A.

图5-4-19

解析：当滑片处于线圈中点时由变压比公式得，UCD=2UAB=200 V，通过R0的电流I=UCD/R0=5 A.

答案：200　5

11.黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫外线能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”.

图5-4-20

如图5-4-20是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少?

解析：电网两极间电场可看做匀强电场Um=Emd

由题意，空气被击穿时Em=6220 V/cm

由理想变压器电压关系U1mUm=n1n2

由峰值与有效值关系U1m=2U1

由以上各式：得n1n2=110.

所以次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.

答案：10∶1

12.如图5-4-21所示理想变压器输入的交流电压U1=220 V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6 V　9 W”、“12 V　12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：

图5-4-21

(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3;

(2)原线圈中电流I1.

解析：(1)由于两灯泡均正常发光，

所以有U2=6 V，U3=12 V

根据原、副线圈电压与匝数的关系，

由U1U2=n1n2，U2U3=n2n3得

n1=U1U2n2=2206×36=1320(匝)，

n3=U3U2n2=126×36=72(匝).

(2)由于P入=P出，P出=P2+P3，所以P入=P2+P3，

即I1U1=P2+P3，则

I1=P2+P3U1=9+12220A≈0.095 A.

答案：(1)1320匝　72匝

(2)0.095 A

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