人教版高中物理选修3-24.变压器

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第5章 第4节(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1．理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有( ) A ．交流电的频率 B ．磁通量的变化率 C ．功率D ．交流电的峰值解析： 理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B 、C 正确；变压器的原理是互感现象，其作用是改变电压峰值不改变频率，A 正确，D 错误．答案： ABC2．如图所示为一理想变压器和负载电阻R ，下列哪些做法可增加变压器的输入功率( )A ．只减少副线圈匝数B ．只减少原线圈匝数C ．只增加副线圈匝数D ．只减小R 的阻碍解析： 根据P ＝U 2R 得，保持R 不变时，可增加U 来使功率增加，方法是减少原线圈匝数或增加副线圈匝数，故选项A 错B 、C 对．增加功率的另一种方法是保持U 不变，减小R 的阻值，故选项D 对．答案： BCD3．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： 此题考查的是对变压器原理的掌握．对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，每匝线圈产生的感应电动势相等，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．故正确答案为B 、D.答案： BD4．(2011·广东卷)图(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 ，下列表述正确的是()A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．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I ＝U R 得，I ＝11055 A ＝2 A ，A 正确．理想变压器中U 1U 2＝n 1n 2，所以n 1n 2＝U 1U 2＝U m2U 2＝220110＝21，B 错误．测量交流电时电表示数均为有效值，C 正确．由题图(b)知T ＝0.02 s ，由f ＝1T得，f ＝50 Hz ，D 错误．答案： AC5．如下图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u ＝202sin 100πt V ．氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光．下列说法中正确的有( )A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzB ．开关接通后，电压表的示数为100 VC ．开关断开后，电压表的示数变大D ．开关断开后，变压器的输出功率不变解析： 由u ＝202sin 100πt V 可知，U m ＝20 2 V ，f ＝50 Hz ，氖泡在一个周期内发光两次，故其发光频率为100 Hz ，A 正确；电压表示数为U ＝U m2×5＝100 V ，B 正确；开关断开后电压表示数不变，输出功率变小，故C 、D 错误．答案： AB6．如下图所示，A 、B 、C 、D 是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V40 W ”，当灯泡所消耗的功率都调到20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小( )解析： 利用变阻器调节到20 W 时，除电灯消耗电能外，变阻器由于热效应也要消耗一部分电能，使台灯消耗的功率大于20 W ，利用理想变压器调节时，变压器的输入功率等于输出功率，本身不消耗电能，所以C 中台灯消耗的功率最小．答案： C7．理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，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( )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 两端的电压将增大C ．通过灯泡L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大解析： 理想变压器不计原、副线圈的直流电阻，副线圈两端的电压U MN 不受负载电阻的影响，保持不变，故选项A 错误．S 接通后，副线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中电流I 2增大．因此，等效电阻R 两端的电压增大，导致灯泡L 1两端的电压减小，L 1中电流减小，因此选项B 、C 正确．又因U MN 不变，I 2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大．原线圈中电流I 1增大，因此选项D 也正确．答案： BCD8．如下图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭合的.和为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；、和为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3.现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是( )A ．U 2变小、I 3变小B ．U 2不变、I 3变大C ．I 1变小、I 2变小D ．I 1变大、I 2变大解析： 由U 2＝n 2n 1U 1得U 1不变，U 2就不变；S 断开，R 总增大，U 2不变，则I 2变小，由I 1＝n 2n 1I 2得I 1也变小；I 2变小，加在R 1两端的电压变小，由UR 3＝U 2－UR 1，得UR 3增大，所以I 3变大．答案： BC9．(2011·山东卷)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。

保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压。

某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )A ．u 1＝1902sin(50πt ) VB ．u 2＝1902sin(100πt )VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移解析： 由u 2－t 图象知u 2m ＝190 2 V ，T ＝2×10－2 s 故ω＝2πT ＝100 π rad/s ，故u 2＝1902sin (100πt ) V ．选项A 错误，选项B 正确．由变压器电压与匝数关系u 1u 2＝n 1n 2得u 2＝n 2u 1n 1，可减小n 1以使u 2的有效值增大至220 V ，即将P 适当上移，故选项C 错误，选项D 正确．答案： BD10．如下图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比10∶1，R 1＝20 Ω，R 2＝30 Ω，C 为电容器，已知通过R 1的正弦交流电如图乙所示，则( )A ．交流电的频率为0.02 HzB ．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC ．电阻R 2的电功率约为6.67 WD ．通过R 3的电流始终为零解析： 由图乙可知交流电的周期T ＝0.02 s 频率为f ＝1T ＝50 Hz ，所以A 错误；副线圈电压最大值U 2m ＝I 2m R 1＝20 V ，由U 1m n 1＝U 2mn 2可知U 1m ＝200 V ，B 错误；R 1和R 2并联P 2＝U 22R 2＝U 2m 22R 2≈6.67 W ，C 正确；因电容器接交流电有充放电电流通过R 3，故D 错误． 答案： C11．(2010·海南卷)如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( )A ．若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB ．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C ．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D ．若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍解析： 本题考查变压器的原理以及交流电的有关知识，意在考查考生对交变电流的认识和理解．因为电压表的读数为6 V ，则变压器的输出电压的有效值为6 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故U 1＝4U 2＝24 V ，所以输入电压的最大值为U m ＝2U 1＝24 2 V ，所以选项A 正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加，则U 2增大，由I 2＝U 2R 可知，电流表示数增大，所以选项B 不对；输入电压和匝数比不变，则电压值不变，当负载电阻R 变大时，则I 2＝U 2R ，电流变小，故P 1＝P 2＝U 2l 2，所以输入功率也减小，所以选项C 错；若负载电阻R 不变，输入电压变为原来的2倍，则输出电压也变为原来的2倍，I 2＝U 2R 则输出电流也变为原来的2倍，故输出功率P 2＝U 2I 2变为原来的4倍，所以选项D 正确．答案： AD 二、非选择题12．如下图所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V ,0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比； (2)发电机的输出功率． 解析： (1)彩色小灯额定电流 I L ＝P U ＝0.256 A ＝124A.次级线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A 变压器输入功率等于I 1U 1＝I 2U 2＝6 W 变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得 E ＝U 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1代入E 值解得I 1＝13 A(I 1＝3 A 应舍去，据题意是降压变压器，应I 1＜I 2＝1 A) 所以n 1n 2＝I 2I 1＝31.(2)发电机输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W. 答案： (1)3∶1 (2)6.67 W。