物理新课堂同步选修321819重难强化训练4变压器的应用.docx

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物理新课堂同步选修321819重难强化训练4变压器的应用

重难强化训练（四）变压器的应用

（时间：

40分钟分值：

90分）

一、选择题（本题共10小题，每小题6分.1～6题为单选，7～10题为多选）

1．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．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是（）

【解析】电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B、D错误；由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2n1，故A选项正确．

【答案】A

2．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接

有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出

功率为P2，当R增大时（

）

A．I1减小，P1增大

B．I1减小，P1减小

C．I2增大，P2减小

D．I2增大，P2增大

U2

2

U2

【解析】

当R增大时，副线圈中的电流I2＝R减小；功率P2＝R减小，又因

为P＝P

，P＝IU，则P减小，I

减小，所以选项B正确．

1

2

1

1

【答案】

B

3．如图13所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比

1∶n2＝10∶1，输出端电

n

阻R＝50Ω，把原线圈接入“220V，50Hz”的正弦交流电时（电表为理想电

表）（）

1

图13

A．当X为电流表时，若电阻R增大，则原线圈中的电流将增大B．当X为电流表时，电压表V的示数为22V

C．当X为电流表时，电流表的示数为0.442AD．当X为二极管时，电压表V的示数为11V

【解析】若使电阻R增大，副线圈中的电流变小，原线圈中的电流也变小，A

项错误；根据公式U1＝n1，解得U2＝22V，电压表测量的电压为有效值，所以U2n2

U2

电压表V的示数为22V，B项正确；当X为电流表时，电流表的示数为I2＝R

22

＝50A＝0.44A，C项错误；当X为二极管时，在一个周期内只有半个周期的时

U

2

2

间有电流通过，此时由

＝

U2T

V，D项错误．

RT

·，解得U＝112

R2

【答案】B

4．如图14所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0

cm，导电环与一个理想变压

器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为

C＝100pF的电容器相连，

导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度

B的变化

率为B＝100

2πsinωt，若电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9

，则所

t

C

用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为

2

（取π＝10）（）

【导学号：

57272121】

图14

A．1∶100

B．100∶1

C．1∶100

2

D．100

2∶1

【解析】

原线圈两端电压最大值：

U1m＝

Bm

＝

2V

．副线圈两端电压

t

S0.1

Q

Qm

的最大值即电容器两端电压的最大值，由

C＝U，得：

U2m＝C

＝10

2V，所以

2

n1

U1m

1

＝

＝

，故A正确．

n2

U2m

100

【答案】

A

5．如图15

所示，变压器的输入电压

U

一定，两个副线圈的匝数是

2和n3

.

当把

n

电热器接a、b，让c、d空载时，电流表读数是

I2；当把同一电热器接c、d，让

、

空载时，电流表读数是

I

3，则I2∶I3等于（

）

ab

图15

2∶n3

B

．3∶n2

A．n

n

2

2

．

2

2

2∶n3

D

3∶n2

C．n

n

【解析】

由变压比知

U

U2U3

，由P入＝P出知，当电热器接a、b，让c、d

＝

n2

＝

n3

n1

2

2

U2

U3

空载时，有UI2＝R

；当把同一电热器接

c、d，让a、b空载时，有UI3＝R

，所

以I2∶I3＝U22∶U23＝n22∶n23，故C正确．

【答案】C

6．如图16所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交

流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑

动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了

0.8A，则下列说法正确的是（）

【导学号：

57272122】

图16

A．电压表V1示数增大

B．电压表V2、V3示数均增大

C．该变压器起升压作用

D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动

【解析】由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表V1、V2的读数均不变，

3

选项A、B错误；由题意可知，该变压器起降压作用，选项C错误；由于副线圈

的电压不变，电流表A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以

滑动变阻器连入电路的阻值变小，选项D正确．

【答案】D

7．现用电压为380V的正弦式交流电给额定电压为220V的电灯供电，以下电

路中可以使电灯正常发光的有（）

【解析】由题图可知，A、B选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380V，不可行．

【答案】

ABC

8．如图

17所示，理想变压器原线圈的匝数为

1，副线圈的匝数为

n2，原线圈

n

两端a、b接正弦交流电源，R为负载电阻，电流表A1的示数是0.2

A，电流表

A2的示数为1.0A．下列说法正确的是（）

图17

A．原线圈和副线圈的匝数比为1∶5

B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1

C．若将另一个电阻与原负载R串联，则电流表A2的示数增大

D．若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表A2的示数增大

【解析】

由I1∶I2

2

∶n1

1∶n2

＝5∶1，A错误，B正确；若将另一个

＝n

，可得n

U2

电阻与原负载R串联，则副线圈所在回路总电阻变大，由

I2＝R知，电流表A2

的示数减小，C错误；若将另一个电阻与原负载R并联，则副线圈所在回路总电

阻变小，I2

增大，即电流表A2的示数增大，D正确．

【答案】

BD

9．如图18所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、

4

R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想交流电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想交流电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开

S，U1数值不变，下列推断中正确的是（）

图18

A．U2变小、I3变小

B．U2不变、I3变大

C．I1变小、I2变小

D．I1变大、I2变大

n

2

【解析】由U2＝n1U1得，U1不变，U2就不变；S断开，R总增大，U2不变，

n2

I2得I1也变小；I2变小，加在R1两端的电压变小，由UR3＝

则I2变小，由I1＝n1

U2－UR1，得UR3增大，所以I3

变大．

【答案】BC

10．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如

图19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（）

图19

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】由题图象可知原线圈输入电压的最大值：

Um＝311V，T＝2×10－2

，

s

Um

1

1

则原线圈输入电压的有效值：

U1＝＝220V，f＝＝

＝50Hz，选项A

2

T

2×10－2s

正确；由U1

＝n1可得：

U2＝n21＝22V，B错误；P向右移动时，副线圈中的电

U2

n2

n1

U

5

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．

【答案】AD

二、非选择题（本题共2小题，共30分）

11．（14分）如图20所示，理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上，副线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12V12W”字样的灯泡L连接，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ的输出电压为110V，电流为0.4A．求：

图20

（1）副线圈Ⅲ的匝数；

（2）原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流.

【导学号：

57272123】

【解析】

（1）根据已知U2＝12V，n2＝30；U3＝110V，

由于

U2

＝

n2

，得n3＝

U3

U

n

U

n2＝275.

3

3

2

（2）由U1＝220V，根据

U1＝n1，得n1＝

U1n2＝550，

U

2

n

U

2

2

1

2

32

＋I

3U3＝

，得

1＝P1＝

0.25A.

由P＝P

＋P＝P

56WI

U1

【答案】

（1）275

（2）550

0.25A

12．（16分）如图21甲所示为一理想变压器，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.

6

图21

（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的电阻时，原线圈中的电流I1；

nce

（3）求ce和de间线圈的匝数比.

nde

2π

【解析】

（1）由题图乙知，T＝ω＝0.01s，

解得ω＝200πrad/s

电压瞬时值uab＝400sin200t（V）π．

（2）电压有效值U1＝2002V

理想变压器P1＝P2

原线圈中的电流I1＝P1，

U1

2

解得I1＝0.28A（或5A）．

U1Uce

（3）设ab间匝数为n1，n1

＝nce，

U1

Ude

同理n1＝nde

2

2

UceUde

由题意知Rce＝Rde

n

R

ce

ce

解得nde＝

Rde

代入数据得nce＝

4

nde

3.

（1）uab＝400sin200t（V）π

（2）0.28A（或

2

4

【答案】

5A）

（3）3

7