第3节 变压器-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册五维课堂课时作业（人教版2019）

X 第三章交变电流 课时作业 物 课时 1 空 第3节 变压器 理作业 纠错空间 [基础达标] 4.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 1.如图所示，可以将电压升高供给电灯的 3:1,在原、副线圈的回路中分别接有 变压器是 阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压 为220V的正弦交流电源上，如图所 示.设副线圈回路中电阻两端的电压为 U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的 2.关于理想变压器特点的下列说法中正 比值为，则 确的是 ( A.理想变压器能够使电压升高，同时电 流变大 B.原、副线圈具有相同的磁通量及变化 率，产生的感应电动势也相同 A.U=66V,k=号 B.U=22V,k= 9 方法总结 C.原、副线圈没有电阻，铁芯中不会产 C.U=66V,k=号 D.U=22V,k= 生涡流 5.(多选)如图甲所示，一理想变压器给 D.原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大 个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所 3.一输人电压为220V,输出电压为36V 示的交变电压时，额定电压为U。的小 的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压 灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为 器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的 R,图中电压表为理想电表.下列说法正 副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5 确的是 匝线圈，如图所示，然后将原来线圈接 到220V交流电源上，测得新绕线圈的 端电压为1V,按理想变压器分析，该变 压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为 A.变压器输入电压的瞬时值为u=Usin 学v B.电压表的示数为√2U。 . A.1100,360 B.1100,180 C,变压器的输入功率为尺 C.2200,180 D.2200,360 D.变压器的匝数比为Um：U。 ·31 世物理 选择性必修第二册 6.(多选)为保证用户电压稳定在220V, 8.如图所示，理想变压器B的原线圈跟副 变电所需适时进行调压，如图甲为调压 线圈的匝数比n1:2=2：1,交流电源 间 变压器示意图.保证输人电压1不变， 电压w1=311sin100πt(V),F为熔断电 纠错空间 当滑动接头P上下移动时可改变输出 流为I。=1.0A的保险丝，副线圈负载 电压.某次检测得到用户电压2随时 一可变电阻R. 间t变化的曲线如图乙所示.以下说法 正确的是 V 10 (1)当电阻R=1002时，保险丝能否被 熔断？ A.u2=190√2sin50πtV (2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻 B.u2=190√2sinl00rtV 值应不小于多少？变压器输出的电功 C.为使用户电压稳定在220V,应将P适 率不能超过多少？ 当下移 D.为使用户电压稳定在220V,应将P适 当上移 方法总结 7.如图所示，交流发电机电动势的有效值 E=20V,内阻不计，它通过一个R= 6Ω的指示灯连接变压器.变压器输出端 并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都标有 “6V0.25W”,且灯泡都正常发光，导 线电阻不计.求： [能力提升] ☒ 9.如图所示，与理想变压器相连的四只灯 泡相同，变压器原、副线圈的匝数比为 (1)降压变压器初级、次级线圈匝数 3:1,接在副线圈上的三只灯泡正常发 之比 光，则对于串联在原线圈上的灯泡L (2)发电机的输出功率， ( A.比正常发光时的亮度更亮 B.也能正常发光 C.比正常发光时的亮度更暗 D.无法判断其亮度变化情况 ·32· 第三章交变电流 课时作业到 10.(多选)如图甲所示，理想变压器的原、 12.图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce 副线圈的匝数比为4：1，R,为阻值随 为副线圈，d为副线圈引出的一个接 温度升高而减小的热敏电阻，R为定 头，原线圈输入正弦式交变电压的u 纠错空间 值电阻，电压表和电流表均为理想交 t图像如图乙所示.若只在ce间接一只 流电表.原线圈所接电压随时间（按 R。=4002的电阻，或只在de间接 正弦规律变化，如图乙所示.下列说法 只R=2252的电阻，两种情况下电 正确的是 阻消耗的功率均为80W, 0s) A.变压器输入、输出功率之比为4：1 B.变压器原、副线圈中的电流强度之比 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值4 为1：4 的表达式。 C.u随t变化的规律为u=51sin50πt (2)求只在ce间接400电阻时，原线 (V)(国际单位制) 圈中的电流I1. D.若热敏电阻Rx的温度升高，则电压 (3)求ce和de间线圈的匝数比” 方法总结 表的示数不变，电流表的示数变大 见 11.如图甲所示的电路中，理想变压器原、 副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图 乙所示的不完整的正弦电流，副线圈 接火灾报警系统（报警器未画出），电 压表和电流表均为理想电表，R,和R 为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其 阻值随温度的升高而减小，下列说法 中正确的是 A.R处出现火警时电压表示数增大 B.R处出现火警时电流表示数减小 C.图乙中电压的有效值为220V D.电压表的示数为112V ·33·参考答案 课时作业 E.BL-nBLa·L-BL}o. B.*×100π ;磁场以图乙所示规律周期性变化,电压有 ② 由闭合电路欧姆定律可知I。-2(R+)' nBL 效值为E-S·ABr*XB。 ,解得T一 当以图示位置为计时起点时,流过R的电流表达式为 正确,] (2)在线圈由图示位置匀速转动90{的过程中,用有效值 来计算电阻R产生的热量Q-FRT, 1A.故电动势的有效值E一I(r十R)一10V,其最大值E 其中1--nBL ②E-10②V,故A、B错;线圈通过中性面时电动势 22v2(R+)' 的瞬时值为0,C错误;转过90{}的过程中的平均感应电 T-2. 动势,应用公式E-”求解,E-4 A △t △&t 即Q-rRTn'B{L'R lo-Bsl2nBSo,又nBSa-10v2V,故E= 416(R+){)· -n T (3)在转过90的过程中感应电动势的平均值为 20v,D正确.] E- BnBL: 12.解析;(1)e-E.sinat-NBS ·2xfsin(2xft)-100x 流过R的平均电流 I-R"R+)' EnBL{ (2)当t-30s时e-50sin(1oxnx)V~43.3V. 所以流过R的电荷量 -._ V22 (4)由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压 V.-I.R-nBLR 2(R十): 电压卷示数I-IR-3.54×9V-31.86V nBL 答案:(1)i一 2(R)sinot (2)nBL'R -0x-0 16(R十){ (3)_ 该过程,△-BS-BScos-B, (4_ 所以由1-1--0得 E At 9. BCD [电动势的瞬时值e-NBSaocosat=100×0.2× 100x1xo.05 0.4×0.2× 100rcos(100xt)V-160gcos(100xt)V.A -NA2NBS-- NANBS. 2x(9+1)-C-- 错误,图示时刻即1-0时,-0,但最大,B正确.1= △ 答案:(1)e-50sin(10xt)V (2)43.3V 2 E-82n A,D正确.] 第3节 变压器 2(R十r) 1.C [变压器只能对交变电流实现变压,不能对直流变 10.C [两种情况下,在相同时间内产生的热量相同,说明 电压的有效值相同,现让线圈绕其一条直径以50Hz 压,故选项A、D错误;由于电压与变压器线圈匝数成正 .EBS_ 比,副线圈臣数多于原线圈匝数的变压器才能实现升 的频率匀速转动,电压有效值为E一 ② 压,所以选项B错误,选项C正确。] ·63· 物理 选择性必修第二册 2.C [理想变压器原、副线圈功率相等,即U.I.一U。I。,不 8.解析:原线圈电压的有效值为U.-31V~220V 2 可能同时使电压升高,电流增大,A错;原、副线圈匝数 得副线圈两端的电压 不同,感应电动势不同,B错;理想变压器不考虑绕线铜 损,铁芯的热损,当然要求线圈无电阻,铁芯不产生渴 .--×20V110V. 流,C对;原、副线圈中臣数少的一边,电流大,绕线粗,但 t. 不一定作为原线圈使用,D错.] (1)当R-1002时,副线圈中电流 3.B [对新绕线圈的理想变压器,根据变压比公式得n一 nU. 5×220-1100,变压器烧坏前,同理可得n2- U。 由U.I.-U.I.得原线圈中的电流为 nU。1100×36-180,故B正确.] U 220 4.A [设原线圈中电流为I.,原、副线圈电压比 由于I.<I.(熔断电流),故保险丝不会熔断. (2)设电阻R取某一值R。时,原线圈中的电流I.刚好 n2 达到熔断电流L.,即I.'一1.0A,则副线圈中的电流为 定律可得,副线圈回路中电阻两端电压U一I.R,联立解 -0_5 电阻R的阻值为:R。一 原、副线圈回路中电阻消耗功率的比值为吾,选项A 此时变压器的输出功率为 正确。] P-I'U.-2.0X110W-220w 5.AC [由题图乙知,变压器输入电压的瞬时值为u一 可见,要使保险丝F不被熔断,电阻R的阻值不能小于 550,变压器输出的电功率不能超过220W U. sin(2)V,选项A正确;电压表的示数为U。,选项B 答案:(1)不会熔断 (2)550 220W 9.B [灯泡L的亮度如何,主要看灯泡L.的实际功率多 大,在本题中就是看通过灯泡L的电流如何变化.设每 压公式,变压器的匝数比为U。:V2U。,选项D错误.] 只灯泡的额定电流为I。,因并联在副线圈两端的三只灯 6.BD [由于用户电压u。随时间1变化的曲线周期为 泡正常发光,所以副线圈中的电流1。-31。,由 0.02s,所以u。-1902sin100xtV,选项B正确,A错 误;为使用户电压稳定在220V,应减小变压器原线圈应 数,应将P适当上移,选项C错误,D正确.] 流,因此灯泡L也正常发光,故B正确。 7.解析:(1)彩色小灯泡的额定电流 10.BD[由题意,理想变压器输入、输出功率之比为1:1,选 I.二 项A错误;变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反 次级线圈总电流I.-24I.-1A. 变压器输入功率:I.U. -IU。-6W. 电压最大值U.。-51V,周期T-0.02s,角速度a= 变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得 100πrad/s,则可得u-51sin100xt(V),故选项C错误; R。的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压 表示数不变,故选项D正确.] 代入E值解得I.-A(I.-3A应舍去,据题意是降压 变压器,应有I.<I。), C错误,D正确;R处出现火警时,R电阻变小,副线圈 (2)发电机输出功率P-I.E~6.67W. 电流增大,原线圈电流也随之增大,电流表示数增大, 答案:(1)3:1(2)6.67W 但电压表示数不变,故A、B均错误。 ·64· 参考答案 课时作业 12.解析:(1)由题图乙知=200πrad/s 电压瞬时值u=400sin200xt(V). (2)电压有效值U.-200②V. 理想变压器P一P, C确D。 原线圈中的电流I-' 5. ABD[远距离输电的电路如图所示, 解得 1#~. 28 A(或^A). n:n (3)设ab间厘数为n, V R # (.- ### ### n' 在升压变压器原线圈中有P一U.I.,故得原线圈中电流 为10{*}A.,在远距离输电线路中由△P-I^ R. 得T 副 线圈中电流为20A,故选项A正确;在远距离输电线路中 由P=UI.和I=I.得U.=2X10V,由△U=I. R,L -U。-U。可得T。原线圈电压为1.8×10{V,由于灯泡 能正常发光,故T,副线圈电压为220V,故选项B正确; 答案:(1)u.-400sin200-z(V) 由变压器变压特点知变压比与臣数成正比,故可得T 变压比为1:50,而T。的变压比为9000:11,故选项C 错误;正常发光时每盏灯的功率为60W,由90%P 第4节 电能的输送 NP ,可得N-6×10{*盏,故选项D正确.] 1.C [此时用电器多,负载大,电阻小(因为用电器都是并 在其他物理量一定时,S与U^{*}成反比,故C正确。] 电流大,输电线上损失电压大,电灯两端电压小,故用电 7.解析;(1)输送功率P-500kW. 高峰时比深夜暗,故C正确.] 一昼夜输送电能E-Pt-12000kW·h 2.A [输电电流I一 输电线上损失的电能AE一4800kW·h -()*,-1x10{kW;当改用超导输电时,就不损失电 终点得到的电能E-E-△E-7200kW·h 能,因此减少的输电损耗就等于P.,A正确.] 榆电线上的电流1--100A 3.B [依据输电原理,电路中的功率损耗△P一^R。,而 输电线上损耗的功率P.-4E-200kW 大,则会增大输电线上的功率损失,A错误;由P一UI可 输电线的电阻--一202. 知,P一定的情况下,输送电压U越大,I越小,△P越小, B正确;若输送电压一定,输送功率越大,则电流I越大, (2)#P一#)#~## AP越大,C错误;输送电压并不一定越高越好,因为电 压越高,对于安全和技术的要求越高,D错误。] 要求输电线上损耗的功率P'一2%P一10kW 4.BC [变压器只能改变交变电流的电压,所以第二次实 验只能研究远距离交流输电,故A错误,实验可以证明, 减小输电电流能减小远距离输电的能量损失,故B错 答案:(1)60%200(2)22.4kV 误,设输电电压为U.,输送功率为P,第一次实验输电线 8.解析:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比 _00 #. ·65.