2.6 變壓器 每課一練（粵教版選修3-2）
1．(雙選)理想變壓器工作時(shí)，原線圈輸入與副線圈輸出的物理量一定相同的是(　　)
A．電壓有效值 B．電流有效值
C．交變電流頻率 D．交變電流電功率
2．如圖10所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，當(dāng)導(dǎo)體棒l在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以速度v向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表 的示數(shù)是12 mA，則電流表 的示數(shù)為(　　)
圖10
A．3 mA B．0 mA
C．48 mA D．與負(fù)載R的值有關(guān)
3．(雙選)在繞制變壓器時(shí)，某人將兩個(gè)線圈繞在如圖11所示的變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上．當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個(gè)線圈，另一半通過中間的臂．已知線圈1,2的匝數(shù)之比n1∶n2＝2∶1.在不接負(fù)載的情況下(　　)
圖11
A．當(dāng)線圈1輸入電壓為220 V時(shí)，線圈2輸出電壓為110 V
B．當(dāng)線圈1輸入電壓為220 V時(shí)，線圈2輸出電壓為55 V
C．當(dāng)線圈2輸入電壓為110 V時(shí)，線圈1輸出電壓為220 V
D．當(dāng)線圈2輸入電壓為110 V時(shí)，線圈1輸出電壓為110 V
4．(雙選)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖12甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭．下列說法正確的是(　　)
圖12
A．副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz
B．副線圈輸出電壓的有效值為31 V
C．P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小
D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入功率增加
5．一臺(tái)理想變壓器從10 kV的線路中降壓并提供200 A的負(fù)載電流．已知兩個(gè)線圈的匝數(shù)比為40∶1，則變壓器原線圈的電流、輸出電壓及輸出功率是(　　)
A．5 A,250 V,50 kW B．5 A,10 kV,50 kW
C．200 A,250 V,50 kW D．200 A,10 kV,2×103 kW
6．一理想變壓器的原線圈上接有正弦式交變電壓，其最大值保持不變，副線圈有可調(diào)電阻R.設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2.當(dāng)R增大時(shí)(　　)
A．I1減小，P1增大 B．I1減小，P1減小
C．I2增大，P2減小 D．I2增大，P2增大
7．(雙選)如圖13所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝202sin 100πt V．氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開始發(fā)光．下列說法中正確的有(　　)
圖13
A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz
B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V
C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大
D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變
8．(雙選)圖14所示是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器．已知變壓器原線圈與副線圈匝數(shù)比n1n2＝120，加在原線圈的電壓為u1＝311sin 100πt V，霓虹燈正常工作的電阻R＝440 kΩ，I1、I2表示原、副線圈中的電流．下列判斷正確的是(　　)
圖14
A．副線圈兩端電壓6 220 V，副線圈中的電流14.1 mA
B．副線圈兩端電壓4 400 V，副線圈中的電流10 mA
C．I1D．I1>I2
9．如圖15甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C為電容器．已知通過R1的正弦式交變電流如圖乙所示，則(　　)
圖15
A．交變電流的頻率為0.02 Hz
B．原線圈輸入電壓的最大值為2002 V
C．電阻R2的電功率約為6.67 W
D．通過R3的電流始終為零
10．如圖16所示，理想變壓器線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，分別接有相同的兩只燈泡A和B，若在a、b間接正弦式交流電源，電源電壓為U，則B燈兩端電壓為(　　)
圖16
A．0.5U B．2U C．0.2U D．0.4U
題　號(hào)12345678910
答　案
11．如圖17所示的變壓器的原線圈1接到220 V的交流電源上．副線圈2的匝數(shù)n2＝30匝，與一個(gè)“12 V　12 W”的燈泡L連接，L能正常發(fā)光．副線圈3的輸出電壓U3＝110 V，與電阻R連接，通過R的電流為0.4 A，求：
圖17
(1)副線圈3的匝數(shù)n3；
(2)原線圈1的匝數(shù)n1和電流I1.
12．如圖18所示，一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220 V的市電上，向額定電壓為1.80×104 V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光．為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12 mA時(shí)，熔絲就熔斷．
圖18
(1)熔絲的熔斷電流是多大？
(2)當(dāng)副線圈電路中電流為10 mA時(shí)，變壓器的輸入功率是多大？
13．如圖19所示，交流發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝20 V，內(nèi)阻不計(jì)，它通過一個(gè)R＝6 Ω的指示燈連接變壓器．變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V，0.25 W”，燈泡都正常發(fā)光，導(dǎo)線電阻不計(jì)．求：
圖19
(1)降壓變壓器初級(jí)、次級(jí)線圈匝數(shù)比；
(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率．
參考答案
課后鞏固練
1．CD　2.B
3．BD　[在不考慮原、副線圈內(nèi)電阻的情況下，變壓器原、副線圈電壓之比(U1/U2)等于原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比(E1/E2)．當(dāng)給線圈1輸入電壓U1時(shí)，U1U2＝E1E2＝n1ΔΦ1Δtn2ΔΦ2Δt＝n1ΔΦ1n2ΔΦ2＝21×21＝41.當(dāng)給線圈2輸入電壓U2時(shí)，U2U1＝E2E1＝n2ΔΦ2Δtn1ΔΦ1Δt＝n2ΔΦ2n1ΔΦ1＝12×21＝1.所以選項(xiàng)B、D正確．]
4．AD　[變壓器不改變電壓的頻率，副線圈中的電壓頻率等于原線圈中的電壓頻率為f＝1T＝12×10－2 Hz＝50 Hz；由U1U2＝n1n2可得副線圈中電壓的最大值31 V，故有效值為312 V；P向右移動(dòng)時(shí)，輸出電路中電壓不變，電阻減小，電流增大，輸出功率增大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，也增大，故正確的選項(xiàng)為A、D.]
5．A　[設(shè)原線圈輸入電壓、電流、功率分別為U1、I1、P1，副線圈輸出電壓、電流、功率分別為U2、I2、P2，原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.
由I1I2＝n2n1知I1＝n2n1I2＝140×200 A＝5 A.
由 U1U2＝n1n2知U2＝n2n1U1＝140×10×103 V＝250 V
輸出功率P出＝U2I2＝250×200 W＝50 kW]
6．B　[副線圈的電壓不變，當(dāng)副線圈接的電阻R增大時(shí)，I2減小，P2減小，因?yàn)镻1＝P2，所以P1減小，I1＝n2n1I2，I1也減�。甝
7．AB　[由U1U2＝n1n2得：副線圈的輸出電壓u2＝5u＝1002sin 100πt V，此電源頻率f0＝50 Hz，而氖泡每個(gè)周期發(fā)光2次，則氖泡的發(fā)光頻率f氖＝2f0＝100 Hz，A正確；電壓表的示數(shù)應(yīng)為副線圈輸出電壓的有效值，故U＝U2m2＝100 V，B正確；交變電流、電壓的有效值不變，故電壓表示數(shù)不變，C錯(cuò)；斷開開關(guān)后，變壓器的輸出功率減小，D錯(cuò)．]
8．BD　[原線圈電壓有效值U1＝Um2＝3112 V＝220 V，由U1U2＝n1n2，可得U2＝4 400 V，由歐姆定律可知I2＝U2R＝10 mA，由I1I2＝n2n1可得：I1>I2，所以B、D兩項(xiàng)正確．]
9．C　[由題中圖象可知該交變電流的周期為0.02 s，所以頻率為50 Hz，A錯(cuò)誤；因?yàn)樽儔浩鬏敵鲭妷鹤畲笾禐?0×1 V＝20 V，所以由變壓比公式U1n1＝U2n2知變壓器原線圈電壓的最大值為20×10 V＝200 V，B錯(cuò)誤；R2的功率P2＝U2R2＝202230 W＝6.67 W，C正確；因?yàn)殡娙萜鞔嬖诔�、放電現(xiàn)象，所以電阻R3中的電流不是始終為零，D錯(cuò)誤．]
10．D　[設(shè)原線圈電壓為U1，電流為I1，副線圈電壓為U2，電流為I2，則U1＝U－I1RA，U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，U2＝I2RB，依題意，A、B完全相同，有RA＝RB，聯(lián)立以上各式，整理可得n2n1U1＝n1n2(U－U1)，即12U1＝2(U－U1)，
得U1＝45U，U2＝12U1＝25U＝0.4U]
11．(1)275匝　(2)550匝　0.255 A
解析　(1)變壓比公式對(duì)于有兩個(gè)副線圈的變壓器也適用，則有
U2U3＝n2n3，n3＝n2U3U2＝30×11012匝＝275匝．
(2)同理由變壓比公式得：n1n2＝U1U2，n1＝U1U2n2＝22014×30匝＝550匝．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P1＝P2＋P3＝12 W＋0.4×110 W＝56 W．原線圈中電流I1＝P1U1＝56220 A≈0.255 A
12．(1)0.98 A　(2)180 W
解析　(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2.根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有I1U1＝I2U2
當(dāng)I2＝12 mA時(shí)，I1即為熔斷電流，代入數(shù)據(jù)，得I1＝0.98 A
(2)設(shè)副線圈中電流為I2′＝10 mA時(shí)，變壓器的輸入功率為P1，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有
P1＝I2′U2，代入數(shù)據(jù)，得P1＝180 W
13．(1)3∶1　(2)6.67 W
解析　(1)彩色小燈泡額定電流IL＝PU＝0.256 A＝124 A，次級(jí)線圈總電流I2＝24IL＝1 A．變壓器輸入功率等于輸出功率，有I1U1＝I2U2＝6 W，變壓器原線圈電路中，利用歐姆定律可得E＝U1＋I(xiàn)1R＝6I1＋6I1，代入E值解得I1＝13 A(I1＝3 A應(yīng)舍去，據(jù)題意是降壓變壓器，應(yīng)I1

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