（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册课时分层作业 变压器的应用检测.doc

1、1/8 课时分层作业课时分层作业 (教师用书独具教师用书独具) (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 1在变电所在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电使用的仪器是电 流互感器流互感器。如图所示的四个图中如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是能正确反映其工作原理的是() AB CD A电流互感器是测电流的电流互感器是测电流的，应串联在火线上应串联在火线上，故故 B、D 错误错误；由变压器电由变压器电 流关系流关系 n1I1n2I2，要使，要使 I2n1，故，故 A 选项正确。选项正确。 2一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压一

2、理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压， ，其最大值保持不变其最大值保持不变，副线副线 圈接有可调电阻圈接有可调电阻 R。设原线圈的电流为设原线圈的电流为 I1，输入功率为输入功率为 P1，副线圈的电流为副线圈的电流为 I2， 输出功率为输出功率为 P2，当当 R 增大时增大时() AI1减小减小，P1增大增大BI1减小减小，P1减小减小 CI2增大增大，P2减小减小DI2增大增大， ，P2增大增大 B当当 R 增大时，副线圈中的电流增大时，副线圈中的电流 I2U2 R 减小；功率减小；功率 P2U 2 2 R 减小，又因减小，又因为为 P1P2，PIU，则，则 P1减小，减小，I1减小，所以选

3、项减小，所以选项 B 正确。正确。 3如图所示如图所示，理想变压器原理想变压器原、副线圈的匝数之比副线圈的匝数之比 n1n2101，输出端输出端 电阻电阻 R50 ，把原线圈接入把原线圈接入“220 V，50 Hz”的正弦交流电时的正弦交流电时(电表为理想电电表为理想电 表表)() 2/8 A当当 X 为电流表时为电流表时，若电阻若电阻 R 增大增大，则原线圈中的电流将增大则原线圈中的电流将增大 B当当 X 为电流表时为电流表时，电压表电压表 V 的示数为的示数为 22 V C当当 X 为电流表时为电流表时，电流表的示数为电流表的示数为 0.44 2A D当当 X 为二极管时为二极管时，电压表

4、电压表 V 的示数为的示数为 11 V B若使电阻若使电阻 R 增大，副线圈中的电流变小，原线圈中的电流也变小，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；根据公式项错误；根据公式U1 U2 n1 n2，解得 ，解得 U222 V，电压表测量的电压为有效值，所以，电压表测量的电压为有效值，所以 电压表电压表 V 的示数为的示数为 22 V，B 项正确项正确；当当 X 为电流表时为电流表时，电流表的示数为电流表的示数为 I2U2 R 22 50 A0.44 A，C 项错误；当项错误；当 X 为二极管时，在一个周期内只有半个周期的为二极管时，在一个周期内只有半个周期的 时间有电流通

5、过，此时由时间有电流通过，此时由 U2 R TU 2 2 R T 2，解得 ，解得 U11 2 V，D 项错误。项错误。 4如图所示如图所示，左侧的圆形导电环半径为左侧的圆形导电环半径为 r1.0 cm，导电环与一个理想变压导电环与一个理想变压 器的原线圈相连器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为变压器的副线圈两端与一个电容为 C100 pF 的电容器相连的电容器相连， 导电环的电阻不计导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化磁场环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度磁感应强度 B 的变化的变化 率为率为B t 100 2sin t T/s，若电容器若电容器 C 所带电荷量的最

6、大值为所带电荷量的最大值为 1.4110 9 C， 则所用理想变压器的原则所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为副线圈的匝数之比为(取取210)() A1100B1001 C1100 2D100 2 1 A原线圈两端电压最大值原线圈两端电压最大值 U1m B tmS0.1 2 V。副线圈两端电压的最。副线圈两端电压的最 大值即电容器两端电压的最大值大值即电容器两端电压的最大值， 由由 CQ U， ， 得得 U2mQm C 10 2 V， 所以所以n1 n2 U1m U2m 1 100，故 ，故 A 正确。正确。 5如图所示如图所示，变压器的输入电压变压器的输入电压 U 一定一定，两个副线圈的匝

7、数是两个副线圈的匝数是 n2和和 n3。 3/8 当把电热器接当把电热器接 a、b，让让 c、d 空载时空载时，电流表读数是电流表读数是 I2；当把同一电热器接当把同一电热器接 c、d， 让让 a、b 空载时空载时，电流表读数是电流表读数是 I3，则则 I2I3等于等于() An2n3Bn3n2 Cn 2 2 2 2 n 2 2 3 3 Dn 2 2 3 3 n 2 2 2 2 C由变压比知由变压比知U n1 U2 n2 U3 n3， ，由由 P入 入 P 出出知 知，当电热器接当电热器接 a、b，让让 c、d 空空 载时，有载时，有 UI2U 2 2 R ；当把同一电热器接；当把同一电热器接

8、 c、d，让，让 a、b 空载时，有空载时，有 UI3U 2 3 R ，所，所 以以 I2I3U 2 2 2 2 U 2 2 3 3 n 2 2 2 2 n 2 2 3 3，故 ，故 C 正确。正确。 6如图所示电路中如图所示电路中，变压器为理想变压器变压器为理想变压器， ，a、b 接在电压有效值不变的交接在电压有效值不变的交 流电源两端流电源两端，R0为定值电阻为定值电阻，R 为滑动变阻器为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置现将变阻器的滑片从一个位置 滑动到另一位置滑动到另一位置，观察到电流表观察到电流表 A1的示数增大了的示数增大了 0.2A，电流表电流表 A2的示数增大的示数增大 了

9、了 0.8 A，则下列说法正确的是则下列说法正确的是() A电压表电压表 V1示数增大示数增大 B电压表电压表 V2、V3示数均增大示数均增大 C该变压器起升压作用该变压器起升压作用 D变阻器滑片是沿变阻器滑片是沿 cd 的方向滑动的方向滑动 D由于变压器原线圈的电压不变由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表因此电压表 V1、V2的读数均不变的读数均不变，选选 项项 A、B 错误；由题意可知，该变压器起降压作用，选项错误；由题意可知，该变压器起降压作用，选项 C 错误；由于副线圈错误；由于副线圈 的电压不变，电流表的电压不变，电流表 A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以的示数增

10、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，选项滑动变阻器连入电路的阻值变小，选项 D 正确。正确。 7(多选多选)现用电压为现用电压为 380 V 的正弦式交流电给额定电压为的正弦式交流电给额定电压为 220 V 的电灯供 的电灯供 电电，以下电路中可以使电灯正常发光的有以下电路中可以使电灯正常发光的有() 4/8 ABCD ABC由题图可知由题图可知，A、B 选项中均有电阻分压选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光可以使电灯正常发光；C 选项为降压变压器选项为降压变压器， 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

11、选项为升压变压 器，电灯两端的电压要大于器，电灯两端的电压要大于 380 V，不可行。，不可行。 8(多选多选)如图所示如图所示，理想变压器原线圈的匝数为理想变压器原线圈的匝数为 n1， ，副线圈的匝数为副线圈的匝数为 n2， 原线圈两端原线圈两端 a、b 接正弦交流电源接正弦交流电源，R 为负载电阻为负载电阻，电流表电流表 A1的示数是的示数是 0.2 A， 电流表电流表 A2的示数为的示数为 1.0A。下列说法正确的是下列说法正确的是() A原线圈和副线圈的匝数比为原线圈和副线圈的匝数比为 15 B原线圈和副线圈的匝数比为原线圈和副线圈的匝数比为 51 C若将另一个电阻与原负载若将另一个电

12、阻与原负载 R 串联串联，则电流表则电流表 A2的示数增大的示数增大 D若将另一个电阻与原负载若将另一个电阻与原负载 R 并联并联，则电流表则电流表 A2的示数增大 的示数增大 BD由由 I1I2n2n1，可得，可得 n1n251，A 错误，错误，B 正确；若将另一正确；若将另一 个电阻与原负载个电阻与原负载 R 串联，则副线圈所在回路总电阻变大，由串联，则副线圈所在回路总电阻变大，由 I2U2 R 知，电流知，电流表表 A2的示数减小，的示数减小，C 错误；若将另一个电阻与原负载错误；若将另一个电阻与原负载 R 并联，则副线圈所在回路并联，则副线圈所在回路 总电阻变小，总电阻变小，I2增大，

13、即电流表增大，即电流表 A2的示数增大，的示数增大，D 正确。正确。 9如图所示如图所示，一理想变压器接在电压为一理想变压器接在电压为 U 的交流电源上的交流电源上，原线圈接入电路原线圈接入电路 的匝数可以通过调节滑动触头的匝数可以通过调节滑动触头 P 来改变来改变。副线圈连接交流电流表副线圈连接交流电流表、定值电阻定值电阻 R0 和可变电阻和可变电阻 R，则则() A保持保持 P 的位置不动的位置不动，将将 R 的阻值增大的阻值增大，电流表的读数变小 电流表的读数变小 B保持保持 P 的位置不动的位置不动，将将 R 的阻值增大的阻值增大，R0的电功率变大的电功率变大 C保持保持 R 的阻值不

14、变的阻值不变，将将 P 向上滑动向上滑动，电流表的读数变大电流表的读数变大 D保持保持 R 的阻值不变的阻值不变，将将 P 向上滑动向上滑动，R0的电功率变大的电功率变大 5/8 A保持保持 P 的位置不动，即原、副线圈的匝数比的位置不动，即原、副线圈的匝数比n1 n2不变，故副线圈两端的 不变，故副线圈两端的 电压电压 U恒定恒定，将将 R 的阻值增大时的阻值增大时，由由 I U RR0可知 可知，副线圈中的电流变小副线圈中的电流变小，故故 电流表的读数变小电流表的读数变小，A 正确正确；由由 A 中分析且由中分析且由 P0I2R0可知可知，R0的电功率减小的电功率减小， B 错误；保持错误

15、；保持 R 的阻值不变，将的阻值不变，将 P 向上滑动时，原线圈的匝数向上滑动时，原线圈的匝数 n1增大，由增大，由 U n2 n1U 可知 可知，副线圈上的电压变小副线圈上的电压变小，由由 I U RR0可知 可知，副线圈中的电流变小副线圈中的电流变小，C 错误；由错误；由 C 中分析及中分析及 P0I2R0可知，可知，R0的电功率减小，的电功率减小，D 错误。错误。 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10如图所示如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比为一台理想变压器的原副线圈的匝数比为 5 1。原线圈接入原线圈接入 最大值一定的正弦交流电最大值一定的正弦交流电，副线圈电路中一个定

16、值电阻与电容器并联副线圈电路中一个定值电阻与电容器并联，电压表电压表 和电流表均为理想交流电表和电流表均为理想交流电表，电流表电流表 A1、A2及电压表及电压表 V 的示数分别为的示数分别为 I1、I2、 U2，定值电阻的阻值为定值电阻的阻值为 R，其消耗的功率为其消耗的功率为 P，电容器的电容为电容器的电容为 C，所带的电荷所带的电荷 量为量为 Q，则它们的关系为则它们的关系为() AQCU2BI2U 2 R CP5I1U2DI1 I2 1 5 D由于电容器两端电压是变化的，即电容器不断地被充电和放电，故其由于电容器两端电压是变化的，即电容器不断地被充电和放电，故其 电荷量不是一个定值，故不

17、能用公式电荷量不是一个定值，故不能用公式 QCU2来计算，故选项来计算，故选项 A 错误；根据题错误；根据题 意意 I2是副线圈的总电流，而是副线圈的总电流，而U2 R 只是通过电阻只是通过电阻 R 的电流，由于电容器不断充电和的电流，由于电容器不断充电和 放电放电，故故 I2U2 R ，P5I1U2，故选项故选项 B、C 错误错误；根据变压器的相关规律根据变压器的相关规律： I1 I2 n2 n1 1 5，故选项 ，故选项 D 正确。正确。 11(多选多选)如图所示如图所示，一理想变压器原一理想变压器原、副线圈的匝数分别为副线圈的匝数分别为 n1、n2。原线原线 圈通过一理想电流表接正弦交流

18、电源圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联的负载电阻串联 6/8 后接到副线圈的两端后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大反向电阻为无穷大。用用 交流电压表测得交流电压表测得 a、b 端和端和 c、d 端的电压分别为端的电压分别为 Uab和和 Ucd，则则() AUabUcdn1n2 B增大负载电阻的阻值增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小电流表的读数变小 C负载电阻的阻值越小负载电阻的阻值越小，cd 间的电压间的电压 Ucd越大越大 D将二极管短路将二极管短路，电流表的读数加倍电流表的

19、读数加倍 BD根据变压器的工作原理根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题交流电的有效值解题。变压器的变压比变压器的变压比U1 U2 n1 n2， ，其中其中 U1、U2是变压器原是变压器原、副线圈两端的电压副线圈两端的电压。U1Uab，由于二极管的单向由于二极管的单向 导电特性导电特性，UcdU2，选项选项 A 错误错误；增大负载电阻增大负载电阻 R 的阻值的阻值，负载的电功率减小负载的电功率减小， 由于由于 P入 入 P出 出， ，且且 P入 入 I1Uab，所以原线圈上的电流所以原线圈上的电流 I1减小减小，即电流表的读数变即电流表的读数变 小，选项小，选项 B 正确；正确；c、d 端的

20、电压由输入电压端的电压由输入电压 Uab决定，负载电阻决定，负载电阻 R 的阻值变小的阻值变小 时时，Ucd不变不变，选项选项 C 错误错误；根据变压器上的能量关系有根据变压器上的能量关系有 E输入 输入 E输出 输出， ，在一个周在一个周 期期 T 的时间内，二极管未短路时有的时间内，二极管未短路时有 UabI1TU 2 R T 2 0(U 为副线圈两端的电压为副线圈两端的电压)， 二极管短路时有二极管短路时有 UabI2TU 2 R T，由以上两式得，由以上两式得 I22I1，选项，选项 D 正确。正确。 12.如图所示如图所示，理想变压器原线圈中输入电压理想变压器原线圈中输入电压 U13

21、 300 V，副线圈两端电副线圈两端电压压 U2为为 220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡输出端连有完全相同的两个灯泡 L1和和 L2，绕过铁芯的导线所接的绕过铁芯的导线所接的 电压表电压表 V 的示数的示数 U2 V。求：求： (1)原线圈原线圈 n1等于多少匝？等于多少匝？ (2)当开关当开关 S 断开时断开时，电流表电流表 A2的示数的示数 I25A。则电流表则电流表 A1的示数的示数 I1为多为多 少？少？ (3)当开关当开关 S 闭合时闭合时，电流表电流表 A1的示数的示数 I1等于多少？等于多少？ 7/8 解析解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：由电压与变压器匝数的关系可得

22、： U1 n1 U2 n2 U，则，则 n11 650 匝。匝。 (2)当开关当开关 S 断开时，有：断开时，有：U1I1U2I2，I1U2I2 U1 1 3 A。 (3)当开关当开关 S 断开时，有：断开时，有：RLU2 I2 44 。 当开关当开关 S 闭合时闭合时，设副线圈总电阻为设副线圈总电阻为 R，有有 RRL 2 22 ，副线圈中的总副线圈中的总 电流电流 I2 U2 R 10A。由。由 U1I1U2I2可知可知，I1U2I2 U1 2 3 A。 答案答案(1)1 650 匝匝(2)1 3 A(3)2 3 A 13如图甲所示为一理想变压器如图甲所示为一理想变压器，ab 为原线圈为原

23、线圈，ce 为副线圈为副线圈，d 为副线圈为副线圈 引出的一个接头引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的原线圈输入正弦式交变电压的 ut 图像如图乙所示图像如图乙所示。若只在若只在 ce 间接一只间接一只 Rce400 的电阻的电阻，或只在或只在 de 间接一只间接一只 Rde225 的电阻的电阻，两种情况两种情况 下电阻消耗的功率均为下电阻消耗的功率均为 80 W。 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值请写出原线圈输入电压瞬时值 uab的表达式；的表达式； (2)求只在求只在 ce 间接间接 400 的电阻时的电阻时，原线圈中的电流原线圈中的电流 I1； (3)求求 ce 和和 de 间线圈

24、的匝数比间线圈的匝数比nce nde。 。 解析解析(1)由题图乙知，由题图乙知，T2 0.01 s， 解得解得200 rad/s 电压瞬时值电压瞬时值 uab400sin 200t(V)。 (2)电压有效值电压有效值 U1200 2 V 理想变压器理想变压器 P1P2 原线圈中的电流原线圈中的电流 I1P1 U1， ， 8/8 解得解得 I10.28A(或或 2 5 A)。 (3)设设 ab 间匝数为间匝数为 n1，U1 n1 Uce nce， ， 同理同理U1 n1 Ude nde 由题意知由题意知U 2 ce Rce U 2 de Rde 解得解得nce nde Rce Rde 代入数据得代入数据得nce nde 4 3。 。 答案答案(1)uab400sin 200t(V)(2)0.28 A(或或 2 5 A)(3)4 3