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2018_2019学年高中物理第二章交变电流第六节变压器分层训练粤教版选修3_2

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                                第六节  变压器


                                   A 级 抓基础
    1.如图,可以将电压升高供电给电灯的变压器是(  )


    解析:A   图中原线圈接入恒定电流,变压器不能工作,故                     A 错误;B  图中,副线圈匝数
比原线圈匝数多,所以是升压变压器,故                  B 正确;D  图中,原线圈匝数比副线圈匝数多,
所以是降压变压器,故          D 错误;C   图中,原线圈接入恒定电流,变压器不能工作,故                     C 错
误,故选    B.
    答案:B
    2.(多选)利用变压器不可能做到的是(  )
    A.增大电流                         B.升高电压
    C.减小频率                         D.增大功率
    解析:根据变压器的工作原理可以知道,变压器可以改变电压和电流,不可能增大功
率和改变频率.
    答案:CD
    3.(多选)如图所示,理想变压器原线圈接入正弦交流电,副线圈的匝数可以通过滑动

触头   P 调节.RT  为热敏电阻,当环境温度升高时,RT              的阻值变小.下列说法正确的有(  )


    A.P 向下滑动时,电压表读数变大
    B.P 向下滑动时,电流表读数变小
    C.若环境温度升高,变压器的输入功率变大
    D.若环境温度升高,灯泡消耗的功率变小
    解析:根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,当                      P 向下滑动时,副线圈的匝数变
小,变压器的输出电压变小,电压表读数变小,A                    错误;根据理想变压器的电压与匝数成
正比可知,当      P 向下滑动时,副线圈的匝数变小,变压器的输出电压变小,副线圈电流减
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小,输出功率变小,根据输入功率等于输出功率,知原线圈电流也减小,所以电流表读数

变小,B   正确;当环境温度升高时,RT            的阻值会变小,在电压不变的情况下,副线圈的电
流就会变大,原线圈的电流也会变大,变压器的输入功率变大,C                           正确;当环境温度升高

                                                                     2
时,RT  的阻值会变小,在电压不变的情况下,副线圈的电流就会变大,根据                             P=I R,灯泡
消耗的功率变大,D        错误.
    答案:BC
    4.一台理想变压器的原线圈匝数为               100 匝,副线圈匝数为       1 200 匝,在原线圈两端接
有一电动势为      10 V 的电池组,则在副线圈两端的输出电压为(  )
    A.0 V                          B.1.2 V
    C.120 V                        D.小于   120 V
    解析:电池组中的电流属于恒定电流,原线圈中无变化的磁通量,副线圈中不产生感
应电动势.
    答案:A
    5.(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片                             P 处于图示
位置时,灯泡      L 能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有(  )


    A.增大交流电源的频率
    B.增大交流电源的电压
    C.向下滑动滑片       P
    D.减小电容器      C 的电容
    解析:电容器具有通高频阻低频的特点,故增大交流电源的频率,可使通过灯泡的电
                   U1  n1
流增大,A    正确;根据U2=n2可知增大交流电源的电压,副线圈两端的电压增大,灯泡变
                                          U1  n1
亮,B   正确;向下滑动       P,副线圈匝数减小,根据U2=n2可知副线圈两端电压减小,灯泡
                       1

变暗,C   错误;根据      XC=2πfC可知减小电容,容抗增加,通过小灯泡的电流减小,灯泡变
暗,D   错误.
    答案:AB
    6.如图所示,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为                        U,变压器为理想变压器,

现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比                    n1∶n2 和电源电压    U1 分别为(  )
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    A.1∶2 2U                       B.1∶2 4U
    C.2∶1 4U                       D.2∶1 2U
                                                      n1  I2 n1  2   U1′

    解析:设灯泡正常发光时的电流为               I,则  I1=I,I2=2I.由n2=I1得n2=1.由U2=
n1        n1

n2得 U1′=n2U2=2U.故    U1=4U,C  正确.
    答案:C
                                   B 级 提能力
    7.将输入电压为       220  V,输出电压为      6  V 的变压器改装成输出电压为            24  V 的变压
器.已知副线圈原来的匝数为             36 匝,现不改原线圈的匝数,则副线圈应增绕的匝数为(  )
    A.144 匝                        B.108 匝
    C.180 匝                        D.540 匝
            U1  n1  220  n1 220  n1

    解析:由U2=n2有       6 =36,  24 =n2,解得   n2=144,所以应增加的匝数          Δn2=n2-
36=108(匝).故选     B.
    答案:B
    8.有一种调压变压器的构造如图所示.线圈                  AB 绕在一个圆环形的铁芯上,CD            之间加
上输入电压,转动滑动触头            P 就可以调节输出电压.图中           A 为交流电流表,V       为交流电压

表,R1、R2   为定值电阻,R3     为滑动变阻器,CD       两端接正弦交流电源,变压器可视为理想变
压器,则下列说法正确的是(  )


    A.当  R3 不变,滑动触头      P 顺时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小

    B.当  R3 不变,滑动触头      P 逆时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变大
    C.当  P 不动,滑动变阻器滑动触头向上滑动时,电流表读数变小,电压表读数变小
    D.当  P 不动,滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变大
                                                                      U1
    解析:由图知,当滑动触头            P 顺时针转动时,变压器副线圈的匝数减少,根据U2=
n1

n2可得副线圈的电压        U2 减小,因负载的电阻不变,故电流表读数变小,电压表读数变小,

所以   A 正确;同理,若滑动触头          P 逆时针转动时,变压器副线圈的匝数增加,U2                 增大,电

流表示数增大,所以         B 错误;当    P 不动,副线圈电压       U2 不变,滑动触头向上滑动时,R3            连
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入电路中的阻值增大,与           R2 并联后的电阻增大,根据串联电路的分压规律可得电压表示数

增大,所以     C 错误;同理,当滑动触头向下滑动时,R3                连入电路中的阻值减小,与            R2 并联
后的电阻减小,根据串联电路的分压规律可得电压表示数减小,所以                             D 错误.
    答案:A

    9.如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为                    n1、n2.原线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                R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极
管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得                         a、b  端和  c、d 端的电压分别

为  Uab 和 Ucd,则(  )


    A.Uab∶Ucd=n1∶n2
    B.增大负载电阻的阻值          R,电流表的读数变小

    C.负载电阻的阻值越小,cd           间的电压    Ucd 越大

    D.负载电阻的阻值越小,cd           间的电压    Ucd 越小

    解析:假设副线圈两端交变电压的峰值为                  Um,副线圈两端电压的有效值为            U2,根据理
                                 Uab  n1
想变压器的电压与匝数成正比,即有:                 U2 =n2,而因二极管的单向导电性,cd             间电压的
                                                                        Um

有效值   Ucd 并不等于副线圈两端的电压有效值              U2.   由交流电有效值定义可得:U2=              2 ,
    Um   U2    Uab   2n1

Ucd= 2 =  2,故Ucd=    n2 ,故  A 错误;当增大负载电阻的阻值             R,因电压不变,由闭合
电路欧姆定律可知,电阻           R 的电流变小,则电流表的读数变小,故                B 正确;cd   间的电压由
原线圈的输入电压以及原、副线圈的匝数比有关,与负载电阻无关,所以                               cd 间的电压

Ucd 不会随着负载电阻变化,故           CD 错误.
    答案:B
    10.(多选)如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为                      2∶1,原线圈两端的交变电
压随时间变化规律如图乙所示,灯泡                L 的额定功率为     22  W.闭合开关后,灯泡恰能正常发
光.则(  )


                               图甲      图乙
    A.原线圈输入电压的瞬时表达式为               u=220  2sin100πt(V)
    B.灯泡的额定电压为         110 V
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    C.副线圈输出交流电的频率为             100 Hz
    D.电压表读数为       220 V,电流表读数为       0.2 A
                                             2π
    解析:由图可知:周期          T=0.02 s,角速度     ω=  T =100π,则原线圈输入电压的瞬时
                                                                   220 2

值表达式: u=220       2sin100πt (V),故   A 正确;原线圈电压的有效值: U1=               2 =220 
                                                          U1n2

V,根据理想变压器电压与匝数成正比,得副线圈两端的电压: U2=                           n1 =110 V,故    B 正
                                1
确;周期    T=0.02   s,频率为:      f=T=50   Hz,变压器不改变交流电的频率,所以副线圈
输出交流电的频率        50 Hz,故   C 错误;原线圈电压有效值          220 V,电压表的读数为        220 V,
                 P2                                    I2

副线圈电流: I2=U2=0.2 A,根据电流与匝数成反比得: I=                     2 =0.1 A,故  D 错误.
    答案:AB
    11.(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为                       5∶1,○V     、R 和  L 分别

是电压表、定值电阻和电感线圈,D1、D2               均为灯泡.已知原线圈两端电压              u 按图乙所示正
弦规律变化,下列说法正确的是(  )


                               图甲      图乙
    A.电压表示数为       62.2 V
    B.电压   u 的表达式    u=311sin 100πt(V)
    C.仅增大电压      u 的频率,电压表示数增大

    D.仅增大电压      u 的频率,D1   亮度不变,D2     变暗
                                                              311

    解析:根据图乙可知,原线圈电压的最大值为                   311 V,则有效值      U1= 2 V=220 V,
                                     n1  U1  5

    根据理想变压器电压与匝数成正比得:n2=U2=1,解得:U2=44                        V,所以电压表示数
                          2π
为  44 V,故  A 错误;根据     ω=  T =100π rad/s,则电压     u 的表达式    u=311sin 100πt(V),
故  B 正确;原线圈电压不变,线圈匝数不变,仅增大电压                     u 的频率,电压表示数不变,则

D1 亮度不变,电感线圈通低频阻高频,则频率越大,阻碍作用越大,所以                             D2 变暗,故   C 错
误,D   正确.
    答案:BD

    12.如图所示,理想变压器           B 的原线圈跟副线圈的匝数比           n1∶n2=2∶1,交流电源电
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压  U1=220 V,F 为熔断电流      I0=1.0 A 的保险丝,负载为一可变电阻.


    (1)当电阻   R=100Ω   时,保险丝能否被熔断?
    (2)要使保险丝不被熔断,电阻            R 的最小值为多少?变压器输出的电功率不能超过多少?

               U1  n1

    解析:(1)由U2=n2得到       U2=110 V,

    由欧姆定律得:I2=1.1 A.
        I1 n1

    再有I2=n2得到     I1=0.55 A,故保险丝不能熔断.

    (2)理想变压器的      P 入=P 出=220×1.0 W=220 W,
    得到  R=55Ω.
    答案:(1)不能 (2)55Ω 220 W
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