课时梯级训练(15) 变压器（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

课时梯级训练(15)　变压器 1．如图所示的四个电路，能够实现升压的是 (　　) D　解析：变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压，C不能实现升压，C错误，D正确。 2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是(　　) A．3 mA B．48 mA C．零 D．与R的阻值有关 C　解析：当导体棒在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，C正确。 3.(多选)如图所示，Q是熔断电流为1 A的保险丝(电阻不计)，R为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1。原线圈的电压为u＝220sin (100πt) V。要使保险丝不熔断，则(　　) A．副线圈电流最大值不超过2 A B．副线圈中电流有效值不超过2 A C．R的阻值一定不能小于55 Ω D．R的阻值一定不能小于77 Ω BC　解析：保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值，由＝得U2＝U1＝×220 V＝110 V，由＝得I2＝I1＝×1 A＝2 A，所以Rmin＝＝55 Ω，B、C正确。 4.(多选)某50 Hz的钳形电流表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2＝1 000匝，当用该表测50 Hz 交流电时(　　) A．若导线中通过的是10 A恒流电，G中通过的电流是10 mA B．若G中通过的电流为50 mA，则导线中的被测电流为50 A C．若导线在钳形口多绕几圈，则钳形电流表的示数变大 D．若导线在钳形口多绕几圈，则钳形电流表的示数变小 BC　解析：若导线中通过的是10 A恒流电，则穿过线圈的磁通量不变，则G中不会有感应电流产生，A错误；根据变压器原、副线圈电流与匝数成反比＝可得I1＝50 A，B正确；导线在钳形口多绕几圈，即n1增大，I2随之增大，钳形电流表的示数变大，C正确，D错误。 5．(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则(　　) A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V B．甲图是电流互感器，输电电流是100 A C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V D．图示高压输送电路输入的总功率为2.2×103 kW AD　解析：题图甲中的原线圈并联在电路中，是电压互感器，电表是电压表；根据＝，有U1＝U2＝×220 V＝22 000 V，A正确，B错误；题图乙中的原线圈串联在电路中，是电流互感器，电表是电流表，C错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比，则＝，有I1＝I2＝×10 A＝100 A，根据P＝UI得输入的总功率P＝U1I1＝22 000×100 W＝2.2×103 kW，D正确。 6．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，Ⓐ为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 B　解析：设原、副线圈匝数比为n，根据能量守恒，当S断开时，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；当S闭合时，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，联立解得n＝3，B正确。 7．如图所示，一只理想变压器，原线圈中有一个抽头B，使n1＝n2，副线圈中接有定值电阻R。当原线圈从A、C端输入电压为U的正弦交流电压时，副线圈中电流为I，当原线圈从A、B端输入电压为U的正弦交流电压时，副线圈中电流为I′。那么I′与I的比值等于(　　) A．4∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．1∶2 C　解析：当电压由A、C端输入改为由A、B端输入后，副线圈上的电压加倍，电阻R是定值电阻，所以副线圈中的电流加倍。 8．如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V　60 W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A。下列说法正确的是(　　) A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大 B．线框中产生电动势的有效值为250 V C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22 D．允许变压器输出的最大功率为1 000 W C　解析：由题图可知，此时线框和磁场垂直，穿过线框的磁通量最大，感应电动势为0，A错误；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值Em＝NBSω＝50××0.5×100 V＝250 V，所以交流电的有效值为250 V，B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为25∶22，C正确；由于熔断器允许通过的最大电流为10 A，所以允许变压器输出的最大功率P＝UI＝250×10 W＝2 500 W，D错误。 9．如图所示为理想变压器，灯泡L1、L2、L3都标有“5 V　5 W”字样，灯泡L4标有“5 V　10 W”字样。若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2和a、b间电压应为(　　) A．2∶1，25 V B．2∶1，20 V C．1∶2，25 V D．1∶2，20 V A　解析：若L1、L2、L3和L4都正常发光，副线圈的电压应为10 V。若L1也能正常发光，则原线圈的电流应是副线圈的，由＝可知n1∶n2＝2∶1，由＝可知原线圈的电压为20 V，Uab＝U1＋UL1＝25 V，A正确。 10．在图甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10 V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间的电压也为4 V。现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是(　　) A．10 V，10 V B．10 V，4 V C．4 V，10 V D．10 V，0 B　解析：题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，电压比等于线圈的匝数比。当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流电压时，A、B间将得到10 V交流电压。题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下边那个电阻，上边的电阻中没有电流通过，M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V。如果M、N或P、Q换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律仍然适用。 11．(多选)图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1。变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电流表、电压表均为理想电表。则(　　) A．电流表示数为0.2 A B．电流表示数为5 A C．电压表示数为4 V D．通过电阻R的交流电的周期为4×10－2 s AD　解析：原线圈电压为U1＝＝200 V，根据变压器规律可知副线圈电压为U2＝＝40 V，因为两电阻阻值相等，所以电压均分，则电压表示数为副线圈电压的一半，即20 V，C错误；副线圈电流为I2＝＝1 A，则原线圈电流为I1＝＝0.2 A，A正确，B错误；变压器不改变交流电的周期，所以通过电阻R的交流电的周期为4×10－2 s，D正确。 12．如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表。下列说法中正确的是(　　) A．只将S从a拨接到b，电流表的示数将减半 B．只将S从a拨接到b，电压表的示数将减半 C．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半 D．只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的 C　解析：只将S从a拨接到b，变压器初级线圈匝数减半，次级电压变为原来的2倍，B错误；同时次级消耗的功率变为原来的4倍，初级消耗的功率也为原来的4倍，但电压不变，电流表示数应为原来的4倍，A错误；只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，变压器次级电阻变为原来的2倍，电压不变，电流减半，初级电流也减半，C正确；只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电压不变，电流减半，则根据P＝UI、输入功率和输出功率相等，c、d两端输入的功率变为原来的一半，D错误。 13．如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，所有电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A．原、副线圈中磁通量变化率的最大值之比等于原、副线圈匝数比 B．交变电源的周期为2 s C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大 D．滑动片P向下移时，电压表V1示数不变，变压器的输出功率也不变 C　解析：根据理想变压器的定义，原、副线圈共用同一个磁路，所以原、副线圈中磁通量变化率的最大值相等，A错误；由题图可知，交变电源的周期为0.02 s，B错误；滑动片P向下移时，滑动变阻器的阻值减小，而原、副线圈两端的电压U1、U2保持不变，则副线圈的电流I2增大，而匝数比不变，所以原线圈的电流I1也增大，故电流表A1和A2示数均增大，变压器的输出功率P2＝U2I2增大，C正确，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$