课时作业十三 变压器(Word练习)-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

课时作业(十三) A基础达标 1．关于理想变压器下列说法正确的是(　　) A．原线圈磁通量大于副线圈磁通量 B．原线圈电流的频率大于副线圈电流的频率 C．对同一变压器的任意两个线圈，电压和匝数成正比 D．变压器的输入功率大于输出功率 【解析】　A．理想变压器中，原线圈磁通量等于副线圈磁通量，选项A错误；B.变压器不改变交流电的频率，则原线圈电流的频率等于副线圈电流的频率，选项B错误；C.对同一变压器的任意两个线圈，电压和匝数成正比，选项C正确；D.理想变压器没有铜损和铁损，则变压器的输入功率等于输出功率，选项D错误；故选C。 【答案】　C 2．下列示意图，变压器可以将电压升高并能给电灯供电的是(　　) A．甲图　　　　　　　 B．乙图 C．丙图 D．丁图 【解析】　A．甲图中，原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故A错误；B.乙图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故B错误；C.丙图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故C正确；D.丁图中，原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故D错误；故选C。 【答案】　C 3．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减少涡流的影响，铁芯应该选择(　　) A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成 D．绝缘的铜片叠成 【解析】　为了减少涡流的影响，铁芯材料应选用绝缘的硅钢片叠加而成，ABD错误，C正确。 故选C。 【答案】　C 4．(多选)实践课中，一位同学设计了如图的电路给浴室供电。理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈接到u＝220sin 100πt(V)的交变电路中。已知照明灯的额定功率为44 W，排气扇电动机的内阻为1 Ω。已知各用电器均正常工作时，理想电流表的示数为4 A，则(　　) A．理想电压表的示数为31.1 V B．交流电的频率为50 Hz C．排气扇输出功率为40 W D．保险丝中的电流为0.4 A 【解析】　A．依题意，可知原线圈电压为U1＝＝220 V，根据变压器电压比与匝数比的关系，有＝ 联立，可得U2＝22 V，故A错误； B．依题意，可知交变电流的频率为f＝＝50 Hz，故B正确； C．对于照明灯，有P灯＝U2I灯 排气扇输出功率为P输出＝U2(I2－I灯)－(I2－I灯)2r 带入数据，可得P输出＝40 W，故C正确； D．根据变压器电流比与匝数比的关系，有＝，解得I1＝0.4 A，故D错误。故选BC。 【答案】　BC 5．(多选)含有理想变压器的电路如图所示，L1、L2、L3为“24 V,2 W”的灯泡，V为理想交流电压表，a、b端接正弦交流电压源(输出电压的有效值恒定)。当开关S闭合时，灯泡均正常发光。下列说法正确的是(　　) A．变压器原、副线圈匝数比为1∶2 B．电压表的示数为72 V C．变压器的输入功率为8 W D．若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡L1可能会烧毁 【解析】　A．每个灯泡的额定电流IL＝＝ A 则原线圈的电流为I1＝IL＝＝ A 副线圈的电流为I2＝2IL＝ A 则变压器原、副线圈匝数比为＝，故A错误； B．变压器输出电压为24 V，则根据匝数比可得输入电压为U1＝U2＝48 V 则电压表读数为48 V＋24 V＝72 V，故B正确； C．变压器的输入功率P1＝U1I1＝4 W，故C错误； D．副线圈上再并联一个相同灯泡，则副线圈电流增大，则原线圈电流也增大，超过额定电流，灯泡L1可能烧毁，故D正确。故选BD。 【答案】　BD 6．(多选)“稳压”电源可预防由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远远达不到电器正常工作的需要。这个电源就是一种升压设备。其原理是根据入户电压与电器工作电压来智能调节变压器原副线圈匝数比的机器。下列说法正确的是(忽略变压器电阻)(　　) A．现入户电压U1＝150 V，若要稳压源输出电压U2＝225 V，则需调节n1∶n2＝2∶3 B．空调制冷启动时，热水器实际功率不变 C．空调制冷停止时，导线电阻耗能升高 D．在用电器正常工作时，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大 【解析】　A．变压器原副线圈电压比等于匝数比＝ 代入数据有n1∶n2＝2∶3，故A正确； BC.空调启动时，副线圈并联负载增多，副线圈电流增大，导线电阻分压增加，导线电阻耗能升高，热水器电压降低，功率降低，空调制冷停止时则情况相反。故BC错误； D．在用电器正常工作时，功率不变，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大。故D正确。故选AD。 【答案】　AD 7．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，接线柱a、b接在电压为u＝22sin(100πt)V的正弦交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器。下列说法中正确的是(　　) A．t＝ s时，a、b两点间电压的瞬时值为11 V B．t＝ s时，电压表的读数为220 V C．当R2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大 D．在1分钟内电阻R1上产生的热量为29 040 J 【解析】　A．t＝ s时，a、b两点间电压的瞬时值为u＝22sin 100π× V＝11 V，A错误； B．电压表的读数为有效值，原线圈电压的有效值为22 V，则副线圈电压的有效值为U2＝U1＝220 V，B正确； C．当R2的温度升高时，R2的电阻减小，导致副线圈总电阻减小，U1不变的情况下U2也不变，电压表示数不变，由欧姆定律可知，I2增大，由I1＝I2，可知，I1增大，电流表示数变大，C正确；D.计算热量用有效值。R1两端的电压有效值为220 V，所以在1分钟内电阻R1上产生的热量为Q＝t＝29 040 J，D正确。故选BCD。 【答案】　BCD 8．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 (1)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ________ ；(填字母) A．干电池组 B．低压交流电源 C．直流电压表 D．多用电表 (2)为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过 ________ ；(填字母) A．2 V　　　　B．12 V　　　　C．50 V (3)在实验中，某同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压将 ________ (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0 V，则原线圈的输入电压可能为 ________ ；(填字母)。 A．1.5 V B．3.0 V C．6.0 V D．6.5 V 【解析】　(1)因为变压器两端要接入交流电源，才能起到变压的作用，所以不能用干电池，要用由交流输出的低压交流电源，故A错误，B正确；本实验不需要滑动变阻器，故B错误；测量交流电压不能用直流电压表，要用多用电表，故C错误，D正确。故选BD。 (2)为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过12 V (3)因为原副线圈的电压之比满足＝，即＝U2 所以保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压将减小； (4)因为当左侧线圈“0”“8”间接入时，左侧线圈匝数为8n，右侧线圈接“0”“4”接线柱时，右侧线圈匝数为4n，所以当变压器为理想变压器时满足＝＝，则U1＝6 V，因为实际情况时，变压器有漏磁，且线圈有焦耳热产生，故左侧输入电压应该大于6 V。故选D。 【答案】　(1)BD　(2)D　(3)减小　(4)D 9.如图所示理想变压器原副线圈匝数之比n1∶n2＝3∶1，R＝12 Ω，当ab间接上交变电源后，副线圈两端连接标有6 V,9 W的灯泡正常发光。 (1)求变压器原线圈两端的电压； (2)求电源的输出功率。 【解析】　(1)副线圈两端的电压为6 V，变压器电压与匝数的关系为＝ 解得变压器原线圈两端的电压为U1＝18 V。 (2)变压器不改变功率，可得原线圈中的电流为I1＝＝＝0.5 A 故电源的输出功率为P＝IR＋P1＝12 W。 【答案】　(1)18 V　(2)12 W B能力提升 10．理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2。在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是(　　) A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶2 B．R1、R2、R3消耗的功率之比为4∶1∶4 C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2 D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶1 【解析】　A．设R3的电流为I，电压为U，则有U＝IR3 根据理想变压器原理可得原线圈两端电压电流为U原＝U＝，I原＝I＝2I R2与原线圈是并联关系，则有U2＝U原＝，I2＝＝，R1两端的电压与电流为I1＝2I＋I＝I，U1＝IR1＝U 所以R1、R2、R3两端的电压之比为5∶1∶2，A错误； D．a、b间输入电压为Uab＝U1＋U2＝3U 所以a、b间输入电压与变压器输入电压之比为Uab∶U原＝6∶1，D错误； B．由P＝可得，R1、R2、R3消耗的功率与其电压的平方成正比，则有P1∶P2∶P3＝25∶1∶4，B错误； C．a、b间输入功率为 Pab＝UabI1＝3U×I＝UI 变压器输入功率为P原＝U原I原＝×2I＝UI 所以a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2，C正确。故选C。 【答案】　C 11．(多选)如图为某款电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。下列说法正确的有(　　) 热风时输入功率 460 W 冷风时输入功率 60 W 小风扇额定电压 60 V 正常工作时小风扇输出功率 50 W A．吹热风时触片P与触点a、b接触 B．吹热风时电热丝的电阻为121 Ω C．由表中数据可知小风扇的内阻为8 Ω D．变压器原副线圈的匝数比n1∶n2＝11∶3 【解析】　A．当电吹风机送出来的是冷风时，电路中只有电动机自己工作，触片P与触点b、c接触；当电吹风机送出来的是热风时，触片P与触点a、b接触，A正确； C．小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率，则小风扇的电流I＝＝ A＝1 A 则I2r＝P－P出＝60 W－50 W＝10 W 解得小风扇的内阻是r＝10 Ω，C错误； B．当吹热风时，设电热丝电阻为r热，则由能量守恒和题中数据P总＝Pr＋P出＋P热＝10 W＋50 W＋＝460 W，解得r热＝121 Ω，B正确； D．根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系＝＝，D正确。故选ABD。 【答案】　ABD 12．如图所示的电路，原副线圈匝数比为10∶1，副线圈导线的电阻r＝1 Ω，当开关K断开时，“22 V,44 W”的照明灯刚好正常发光，当开关K闭合后标称“20 V,40 W”的电动机M刚好正常工作，将质量m＝2 kg的重物匀速提升，物体的速度为v＝1.8 m/s。已知重力加速度g＝10 m/s2，所接交变电流的电压保持不变。下列说法中正确的是(　　) A．电压表示数为220 V B．闭合开关后照明灯的电阻变大 C．电动机的内阻0.5 Ω D．开关闭合前后变压器的输入功率增加48 W 【解析】　A．照明灯的电阻为R＝＝11 Ω 副线圈的电流为I2′＝＝2 A 开关断开时，副线圈的电压为 U2＝I2′(R＋r)＝24 V 则原线圈的电压为U1＝U2＝240 V， 故A错误； B．开关闭合后，通过电动机的电流为IM＝＝2 A 副线圈中的电流为I2＝＝4 A 则照明灯的电阻为R′＝＝10 Ω 照明灯的电阻减小，故B错误； C．电动机的输出功率为P′＝mgv＝36 W 则电动机的热功率为P″＝PM－P′＝4 W 电动机的内阻为r′＝＝1 Ω，故C错误； D．开关断开时，变压器的输入电压为 P1＝U2I2′＝48 W 开关闭合时，原线圈中的电流为I1＝I2＝0.4 A 变压器的输入电压为P1′＝U1I1＝96 W 则开关闭合前后变压器的输入功率增加P1′－P1＝48 W，故D正确。故选D。 【答案】　D 13.灭蚊灯是利用变压原理来灭蛾杀虫的一种环保型设备。如图是灭蚊灯高压电网的工作电路，高压电网利用变压器将U1＝220 V的家用交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为5 mm。已知常温常压下空气击穿场强的瞬时值为622 V/mm。为防止空气被击穿而造成短路，变压器的副、原线圈最大的匝数比不得超过(　　) A．10∶1 B．1∶10 C．22∶311 D．311∶22 【解析】　由题意可知，高压电网部分的电压不能超过U＝Ed＝3 110 V 即副线圈电压的最大值为Um＝3 110 V， 有效值为U有效＝＝2 200 V 根据变压器的原、副线圈电压与匝数比的关系可得＝＝＝ 故A正确，BCD错误。故选A。 【答案】　A 14．一边长为L的N匝正方形金属线框abcd，其总电阻为r，线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以恒定角速度ω做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为R的电热器，如图甲所示，V为理想交流电压表。 (1)求电压表的示数U； (2)若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，求变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数U′。 【解析】　(1)线框在匀强磁场中匀速转动，回路中产生正弦式交变电流，设电动势的峰值为Em，则有Em＝NBL2ω U＝ 解得U＝ (2)把外电路(变压器和电阻R)等效为一个电阻R′，当等效电阻R′＝r时电阻R消耗的电功率最大，设变压器原、副线圈的电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2， 则有＝＝k，R＝，R′＝ 解得R′＝k2R 即当k＝ 时，电阻R消耗的电功率最大此时有U1＝，＝k 解得U′＝ 【答案】　(1)U＝ (2)k＝ ，U′＝ 学科网（北京）股份有限公司 $$