鲁科版高中物理选修3-2第4章第2节变压器.docx
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唐玲
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1．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10∶1
解析：对理想变压器，无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率。只有B项正确。
答案：B
2．一理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则下列判断错误的是( )
A．U1＞U2 B．P1＝P2
C．I1＜I2 D．P1＞P2
解析：因变压器为理想变压器，故有U1U2＝n1n2，P1＝P2，由题意知n1＞n2，则U1＞U2，又因I1U1＝I2U2，则I1＜I2，故选项A、B、C正确。
答案：D
3．(2012·新课标全国卷) 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图1所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效 图1
值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( )
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A 唐玲 C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
解析：对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝PU1＝2 000220A≈9.1
A，负载两端电压即为副线圈电压，由U1n1＝U2n2，即2201 100＝U21 900，可得U2＝380 V，故B对。
答案：B
4．图2(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，○A、○V为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述不正确的是(
)
图2
A．电流表的示数为2 A
B．原、副线圈匝数比为2∶1
C．电压表的示数为电压的有效值
D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz
解析：由题图(b)可知原线圈两端电压的有效值U1＝220 V，由U1U2＝n1n2，可得原、副线圈匝数之比n1n2＝U1U2＝220110＝2∶1，故B正确。电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确。电流表示数I＝UR＝11055 A＝2 A，故A正确。由图(b)可知T＝0.02 s，所以交变电压的频率为f＝1T＝10.02 Hz＝50 Hz，D错误。
答案：D
5．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器。图3所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( ) 唐玲
图3
解析：电流互感器应是测电流的，应串联在火线上，故B、D选项错误，同时，由I1n1＝I2n2知要使I2
答案：A
6．如图4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(
)
图4
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
解析：当滑动触头下移时，R3↓，R总↓，I＝UR总，U不变I↑，U并＝U－UR1↓，通过R2的电流IR2↓，IA2＝I－IR2↑，A2的示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，可知A1的示数变大。
答案：A
7．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图5甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是(
)
唐玲 图5
A．副线圈输出电压的频率为100 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
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大
解析：由原线圈输入电压的变化规律可知，输入交变电压的周期为0.02 s，频率为50
Hz，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，选项A错误；原线圈输入电压的最大值为310 V，有效值为220 V，根据变压公式，副线圈输出电压的有效值为22 V，选项B错误；由变压器变流公式知，原、副线圈的电流比只与匝数比有关，选项C错误；滑动变阻器的滑动触头向右移动，电阻减小，副线圈输出电流增大，输出功率增加，选项D正确。
答案：D
8．如图6甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，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(
)
图6
A．输入电压u的表达式u＝20 2 sin(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0.8 W
解析：由图像可知Um＝20 2，T＝0.02 s，故ω＝2πT＝100π rad/s，即输入电压u的表达式u＝20 2sin(100πt) V，所以A项错误。断开S2后两灯泡串联，总电压仍为4 V，所以L1、L2均不能正常发光，B项错误。根据P入＝P出＝U2R可知断开S2后R增大，P入变小，C项错误。若S1接2，由P＝U2R可得P＝4220 W＝0.8 W，故答案为D。
答案：D
9．如图7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： 唐玲 (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？ 图7
解析：(1)由变压比公式U2U1＝n2n1及U3U1＝n3n1可得
U2＝n2n1U1＝44 V，U3＝n3n1U1＝110 V
根据欧姆定律I＝UR，得I2＝U2R＝0.8 A，
I3＝U3R＝2 A
故I2∶I3＝2∶5
(2)由电流关系式n1I1＝n2I2＋n3I3可得
I1＝n2I2＋n3I3n1＝1.16 A。
答案：(1)2∶5 (2)1.16 A
10．如图8所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1。初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V 60 W”的电灯用电。求：
图8
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；
(2)接通时次级线圈的端电压；
(3)每盏灯的实际功率。
解析：(1)设空载时次级线圈的端电压为U2。
由U2U1＝n2n1，得到U2＝n2n1U1＝220 V，
因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，次级线圈中的电流I2＝0，P＝I2U2＝0。
(2)接通电路后，100盏电灯并联的总电阻为
R外＝R100＝U 2额P额100＝8.07 Ω。
次级线圈中的电流
I2′＝U2R外＋R内＝2208.07＋0.2 A＝26.6 A
次级线圈的端电压U2′＝I2′R外＝214.66 V 唐玲 (3)每盏灯的实际功率
P′＝I2′100U2′＝26.6100×214.66 W＝57.1 W。
答案：(1)220 V 0 (2)214.66 V (3)57.1 W
