（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册课时分层作业11 变压器检测.doc

1、1/9 课时分层作业课时分层作业( (十一十一) ) (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一理想变压器的基本关系理想变压器的基本关系 1 如图所示如图所示， 一输入电压为一输入电压为 220 V、 输出电压为输出电压为 36 V 的变压器副线圈烧坏的变压器副线圈烧坏。 为获知此变压器原为获知此变压器原、副线圈匝数副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁用绝缘导线在铁 芯上新绕了芯上新绕了 5 匝线圈匝线圈， 然后将原线圈接到然后将原线圈接到 220 V 交流电源上交流电源上， 测得新绕线圈两端测得新绕线圈两端 的电压为的电压为 1 V，按理想变压器

2、分析按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为副线圈匝数分别为 () A1 100360B1 100 180 C2 200180D2 200360 B由由 U1U2U3n1n2n3，可得可得 n1U1 U3n 31 100 匝匝，n2U2 U1n 1180 匝，匝，B 选项正确。选项正确。 2(多选多选)图是霓虹灯的供电电路图图是霓虹灯的供电电路图，变压器可视为理想变压器变压器可视为理想变压器，已知变压已知变压 器原线圈与副线圈匝数比器原线圈与副线圈匝数比n1 n2 1 20， ，加在原线圈的电压为加在原线圈的电压为 u1311sin 100t(V)。霓霓 虹灯正

3、常工作的电阻虹灯正常工作的电阻 R440 k，I1、I2分别表示原分别表示原、副线圈中的电流副线圈中的电流。下列判下列判 断正确的是断正确的是() A副线圈两端电压为副线圈两端电压为 6 220 V，副线圈中的电流为副线圈中的电流为 14.1 mA B副线圈两端电压为副线圈两端电压为 4 400 V，副线圈中的电流为副线圈中的电流为 10 mA CI1I2 2/9 BD根据题意可知根据题意可知， 交流电的最大电压值交流电的最大电压值 311V， 则其有效值为则其有效值为311 2 V220 V，再根据电压与匝数关系，可以求出副线圈的电压为，再根据电压与匝数关系，可以求出副线圈的电压为 U2n2

4、 n1U 14 400 V，再，再 根据欧姆定律根据欧姆定律，可以求出副线圈中的电流为可以求出副线圈中的电流为 I2 4 400 440103A 10 mA，选项选项 A 错错 误误，选项选项 B 正确正确；根据能量守恒和电功率定义根据能量守恒和电功率定义 P1P2，即即：U1I1U2I2，可以判可以判 断断 I1I2，选项，选项 C 错误，选项错误，选项 D 正确。正确。 3有一个阻值为有一个阻值为 R 的电阻的电阻，若将它接在电压为若将它接在电压为 20 V 的直流电源上时 的直流电源上时，消消 耗的电功率为耗的电功率为 P；若将它接在图中的理想变压器的次级线圈两端时若将它接在图中的理想变

5、压器的次级线圈两端时，消耗的电功消耗的电功 率为率为P 4。 。已知变压器输入的是正弦交流电已知变压器输入的是正弦交流电，其电压的变化规律如图所示其电压的变化规律如图所示，不计电不计电 阻阻值随温度的变化阻阻值随温度的变化。求：求： (1)理想变压器副线圈两端电压的有效值理想变压器副线圈两端电压的有效值。 (2)此变压器的原此变压器的原、副线圈的匝数之比副线圈的匝数之比。 解析解析(1)直流电源的电压直流电源的电压 U020 V，设变压器次级线圈两端的电压的有，设变压器次级线圈两端的电压的有 效值为效值为 U2，根据题意有，根据题意有P 4 U 2 2 R PU 2 0 R ， 联立解得联立解

6、得 U210 V。 (2)变压器输入的电压有效值为变压器输入的电压有效值为 U1311 2 V220 V。 根据变压器电压比公式，可得根据变压器电压比公式，可得n1 n2 U1 U2 22 1 。 答案答案(1)10 V(2)221 考点二考点二理想变压器工作时的制约关系理想变压器工作时的制约关系 4理想变压器上接有三个完全相同的灯泡理想变压器上接有三个完全相同的灯泡， ，其中一个与该变压器的原线圈其中一个与该变压器的原线圈 串联后接入交流电源串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常已知三个灯泡均正常 发光发光。该变压器原该变压器原、副线

7、圈的匝数之比为副线圈的匝数之比为() 3/9 A12B21 C23D32 B三灯泡都正常发光，则电流相等，由此可知变压器的原、副线圈的电三灯泡都正常发光，则电流相等，由此可知变压器的原、副线圈的电 流比流比I1 I2 1 2，由于输入、输出功率相等， ，由于输入、输出功率相等，P1P2，得，得U1 U2 I2 I1，得 ，得U1 U2 2 1 n1 n2， ，B 正正 确。确。 5如图甲所示如图甲所示，一理想变压器原一理想变压器原、副线圈匝数之比为副线圈匝数之比为 221，其原线圈两其原线圈两 端接入如图乙所示的正弦交流电端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻副线圈通过电流表

8、与负载电阻 R20相连相连。 若交流电压表和交流电流表都是理想电表若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是() 甲甲乙乙 A电流表的示数是电流表的示数是 0.5 2 A B变压器的输入功率是变压器的输入功率是 5 W C流过流过 R 的电流方向每秒改变的电流方向每秒改变 50 次次 D当当 t110 2s 时电压表的示数是 时电压表的示数是 0 B由图乙可知交流电压最大值由图乙可知交流电压最大值 Um220 2V，有效值为有效值为 220 V，据变压比据变压比 U1 U2 n1 n2可知，输出电压有效值为 可知，输出电压有效值为 10 V，电压表的示数为有

9、效值，则任意时刻的，电压表的示数为有效值，则任意时刻的 示数均为示数均为 10 V，故故 D 错误错误；根据欧姆定律可知根据欧姆定律可知，IU R 0.5A，电流表的示数电流表的示数是是 0.5 A，故，故 A 错误；变压器的输出功率错误；变压器的输出功率 PUI5 W，根据输出功率等于输入功，根据输出功率等于输入功 率可知率可知，变压器的输入功率是变压器的输入功率是 5 W，故故 B 正确正确；周期周期 T0.02 s，则流过则流过 R 的电的电 流方向每秒改变流方向每秒改变 100 次，故次，故 C 错误。错误。 6如图所示如图所示，理想变压器原线圈匝数理想变压器原线圈匝数 n11 100

10、 匝匝，副线圈匝数副线圈匝数 n2220 匝匝，交流电源的电压交流电源的电压 u20 2sin 100t(V)，电阻电阻 R44，电表均为理想交流电电表均为理想交流电 表表。则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是() 4/9 A交流电的频率为交流电的频率为 50 Hz B电流表电流表 A1的示数为的示数为 0.20 A C变压器的输入功率为变压器的输入功率为 88 W D电压表的示数为电压表的示数为 44 V A根据题意可知根据题意可知 f 2 100 2 Hz50 Hz，所以，所以 A 选项正确；根据变压选项正确；根据变压 器变压原理可得器变压原理可得U1 U2 n1 n2， ， I1 I

11、2 n2 n1且电表的示数为交流电的有效值 且电表的示数为交流电的有效值，可得电流表可得电流表 A1 的示数为的示数为 I1 20 2 5 244 1 5A 1 55 A，所以，所以 B 选项错误；根据题意可知，变选项错误；根据题意可知，变 压器的输入功率压器的输入功率 P 20 2 5 244 2 44 W 4 11 W，所以，所以 C 选项错误；根据选项错误；根据 题意可知电压表示数为变压器输出电压的有效值，可得题意可知电压表示数为变压器输出电压的有效值，可得 U 20 2 5 2 V4 V，所，所 以以 D 选项错误。选项错误。 7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

12、比为副线圈的匝数比为 5 1，R1R210 。两两 电表均为理想电表电表均为理想电表，其中电流表的示数为其中电流表的示数为 0. 4A，则则() A电阻电阻 R1中通过的电流的有效值为中通过的电流的有效值为 1A B电压表电压表 V 的示数为的示数为 20 V C原线圈的输入功率为原线圈的输入功率为 40 W D穿过原穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为副线圈的磁通量的变化率之比为 51 B根据原根据原、副线圈的电流关系可以得到副线圈的电流关系可以得到：I1 I2 n2 n1， ，有有：I2n1 n2I 15 1 0.4A 5/9 2 A，故故 A 错误错误；电压表的读数为电压表的读数为 R2

13、的电压的电压，即为即为：UR2I2R2210 V20 V，故故 B 正确正确；负载功率为负载功率为：P2I 2 2 2 2 (R 1R2)80 W，原原、副线圈功率相等副线圈功率相等，有有： P1P280 W，故故 C 错误错误；理想变压器穿过原理想变压器穿过原、副线圈的磁通量的变化率相等副线圈的磁通量的变化率相等， 即穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为即穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为 11，故，故 D 错误。错误。 考点三考点三变压器和分压器变压器和分压器 8.(多选多选)如图所示如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，

14、 副线圈接一定值电阻副线圈接一定值电阻 R。调节触头调节触头 P，使副线圈匝数变为原来的一半使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前则调节前 后后() A原线圈中的电流之比为原线圈中的电流之比为 41 B副线圈中的电流之比为副线圈中的电流之比为 21 C变压器的输入功率之比为变压器的输入功率之比为 41 D变压器的输出功率之比为变压器的输出功率之比为 12 ABC使副线圈匝数变为原来的一半使副线圈匝数变为原来的一半，即即 n2n2 2 ，根据公式根据公式 U1 U2 n1 n2及 及 U1 U2 n1 n2， ， 可得副线圈两端的电压变为原来的可得副线圈两端的电压变为原来的1 2， ， 所以副线圈

15、中的电流变为原来的所以副线圈中的电流变为原来的1 2， ， B 正确；根据公式正确；根据公式I1 I2 n2 n1 及及I1 I2 n2 n1，可得 ，可得 I1 I1 2I2 I2 4 1，原线圈中的电流将 ，原线圈中的电流将 变为原来的变为原来的1 4， ，所以所以 A 正确正确；根据根据 PI2R，副线圈中消耗的电功率变为原来的副线圈中消耗的电功率变为原来的1 4， ， 所以变压器的输出功率之比为所以变压器的输出功率之比为 41，理想变压器的输出功率和输入功率相等，理想变压器的输出功率和输入功率相等， 所以所以 C 正确，正确，D 错误。错误。 9(多选多选)为保证用户电压稳定在为保证用

16、户电压稳定在 220 V， ，变电所需适时进行调压变电所需适时进行调压，图甲为调图甲为调 压变压器示意图压变压器示意图。保持输入电压保持输入电压 u1不变不变，当滑动接头当滑动接头 P 上下移动时可改变输出上下移动时可改变输出 电压电压。某次检测得到用户电压某次检测得到用户电压 u2随时间随时间 t 变化的曲线如图乙所示变化的曲线如图乙所示，则下列选项则下列选项 正确的是正确的是() 6/9 Au2190 2sin 50t(V) Bu2190 2sin 100t(V) C为使用户电压稳定在为使用户电压稳定在 220 V，应将应将 P 适当下移适当下移 D为使用户电压稳定在为使用户电压稳定在 2

17、20 V，应将应将 P 适当上移适当上移 BD由图像可知用户电压由图像可知用户电压 u2随时间随时间 t 变化的周期为变化的周期为 T0.02 s， 则则2 T 2 0.02 rad/s100 rad/s， 所以所以 u2Umsin t190 2sin 100t(V)， 故选项故选项 B 正确正确， A 错误错误；根据根据u1 u2 n1 n2可得用户电压为 可得用户电压为 u2n2 n1u 1，保持输入电压保持输入电压 u1不变不变，又图像显又图像显 示用户所得电压偏低示用户所得电压偏低，要想保证用户电压稳定在要想保证用户电压稳定在 220 V，应减小变压器原线圈匝应减小变压器原线圈匝 数，

18、应将数，应将 P 适当上移，故选项适当上移，故选项 D 正确，正确，C 错误。错误。 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)如图所示如图所示，为实验室里的一个变压器为实验室里的一个变压器，只有一个原线圈和一个副只有一个原线圈和一个副 线圈线圈，一实验小组为搞清楚哪一端为变压器的高压端一实验小组为搞清楚哪一端为变压器的高压端，下列判断正确的是下列判断正确的是() A用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻，电阻大的一侧为高压端电阻大的一侧为高压端 B用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻，电阻小的一侧为高压端电阻小的一侧为高压端

19、 C观察变压器线圈的线径观察变压器线圈的线径，线径粗的一端为高压端线径粗的一端为高压端 D观察变压器线圈的线径观察变压器线圈的线径，线径细的一端为高压端线径细的一端为高压端 AD由于只有一个原线圈和一个副线圈由于只有一个原线圈和一个副线圈，根据变压器的工作原理根据变压器的工作原理，匝数比匝数比 等于电压比等于电压比，匝数比等于电流的反比匝数比等于电流的反比，高压端线圈的匝数多高压端线圈的匝数多，电流小电流小，电阻大电阻大， 所以电阻大的一端为高压端，故选项所以电阻大的一端为高压端，故选项 A 正确，选项正确，选项 B 错误；高压端的电流小，错误；高压端的电流小， 导线的电阻大，绕制的导线的线径

20、细。故选项导线的电阻大，绕制的导线的线径细。故选项 C 错误，选项错误，选项 D 正确。正确。 7/9 11如图所示如图所示，理想变压器原理想变压器原、副线圈的匝数比副线圈的匝数比 n1n213，次级回路中次级回路中 连入三个均标有连入三个均标有“36 V40 W”的灯泡的灯泡， 且均正常发光且均正常发光， 那么那么，标有标有“36 V40 W”的灯泡的灯泡 L() A正常发光正常发光B将被烧毁将被烧毁 C比另三个灯暗比另三个灯暗D无法确定无法确定 A副线圈两端的电压副线圈两端的电压 U23U336 V108 V，由，由U1 U2 n1 n2得，原线圈两 得，原线圈两 端电压端电压 U1n1U

21、2 n2 1 108 3 V36 V，所以灯泡，所以灯泡 L 能正常发光。能正常发光。 12.如图所示如图所示，降压变压器的变压系数是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即初级线圈的匝数与次级线圈 的匝数之比是的匝数之比是 31。初级线圈的输入电压是初级线圈的输入电压是 660 V，次级线圈的电阻为次级线圈的电阻为 0.2 ， 这台变压器供给这台变压器供给 100 盏盏“220 V60 W”的电灯用电的电灯用电。求：求： (1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；空载时次级线圈的端电压和输出功率； (2)接通电路时次级线圈的端电压；接通电路时次级线圈的端电压； (3)每盏灯消耗

22、的实际功率每盏灯消耗的实际功率。 解析解析(1)设空载时次级线圈的端电压为设空载时次级线圈的端电压为 U2，则，则 U2 U1 n2 n1 解得解得 U2n2 n1U 1220 V 因为空载，次级线圈的负载电阻因为空载，次级线圈的负载电阻 R2，电流，电流 I20，则，则 PI2U20。 (2)接通电路后，接通电路后，100 盏电灯并联的总电阻为盏电灯并联的总电阻为 R 外外 R 100 U2 额额 P额 额 100 8.07 8/9 次级线圈中的电流次级线圈中的电流 I2 U2 R外 外 R内 内 220 8.070.2 A26.6A 次级线圈的端电压次级线圈的端电压 U2I2R 外外 21

23、4.66 V。 (3)每盏灯消耗的实际功率每盏灯消耗的实际功率 PI2 100 U226.6 100 214.66 W57.1 W。 答案答案(1)220 V0(2)214.66 V(3)57.1 W 13大型交流发电机采用的是旋转磁极式发电机大型交流发电机采用的是旋转磁极式发电机，其原理图简化后如图甲 其原理图简化后如图甲 所示所示，其矩形线圈在匀强磁场中不动其矩形线圈在匀强磁场中不动，线圈匝数为线圈匝数为 1 000 匝匝，内阻不可忽略内阻不可忽略。产产 生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴生匀强磁场的磁极绕垂直于磁场方向的固定轴 OO(OO沿水平方向沿水平方向)匀速转动匀速转动， 线

24、圈中的磁通量随时间按如图乙所示正弦规律变化线圈中的磁通量随时间按如图乙所示正弦规律变化。线圈的两端连接理想变压线圈的两端连接理想变压 器器，理想变压器原理想变压器原、副线圈的匝数比副线圈的匝数比 n1n2101，电阻电阻 R1R210 ，电流电流 表示数为表示数为 16 A。求：求： 甲甲乙乙 (1)发电机产生的电动势的最大值；发电机产生的电动势的最大值； (2)交流电压表的示数；交流电压表的示数； (3)发电机线圈的电阻发电机线圈的电阻。 解析解析(1)角速度角速度2 T 100 rad/s 由由 EmNBSNm 得得 Em1 000 2 V。 (2)并联电阻并联电阻 R并 并 R1R2 R1R2 5 副线圈电压副线圈电压 U2IR并 并 80 V 由由U1 U2 n1 n2 得得 U1800 V。 9/9 (3)由由I1 I2 n2 n1 得得 I11.6A 电动势有效值电动势有效值 EEm 2 1 000 V 由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律 EU1I1r 得得 rE U1 I1 1 000 800 1.6 125 。 答案答案 (1)Em1 000 2 V(2) U1800 V(3)125