第3章 第3节 变压器-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用Word(教科版)

题组1　探究变压器原、副线圈电压与匝数的大小 1．(多选)(2023·浙江温州统考期末)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是(　　) A．本实验用到了控制变量法 B．本实验原线圈可以接到学生电源的直流输出端 C．变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 D．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，是为了减少涡流 解析：选AD。本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故A正确；变压器能改变的是交流电压，原线圈接到学生电源的直流输出端后，副线圈将无电压输出，无法进行实验探究，故B错误；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故C错误；用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，是为了减少涡流，故D正确。 2．某同学用匝数可调的可拆变压器来探究“变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。 (1)下列操作正确的是________。 A．原线圈接学生电源直流电压，电表置于直流电压挡 B．原线圈接学生电源交流电压，电表置于交流电压挡 (2)如图甲所示，一变压器的副线圈匝数模糊不清，该同学为确定其匝数，原线圈选择“0”“8”(×100匝)接线柱，测得电源电压为10.0 V，副线圈电压为4.9 V，则此时接入的副线圈可能是________。 A．“0”“2”接线柱 B．“0”“4”接线柱 (3)如图乙所示，探究铁芯在变压器中的用途时，该同学先将上方的铁芯取出，再将铁芯缓慢向左水平推入，则观察到小灯泡亮度变化与铁芯作用分析正确的是________。 A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．铁芯起到传送能量的作用 D．若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象更明显 (4)你认为该实验的系统误差主要来源是____________________ _______________________________________(写出一条即可)。 解析：(1)变压器在交流条件下才能正常工作，A错误，B正确。 (2)根据电压匝数关系有＝，解得n2＝3.92≈4，A错误，B正确。 (3)变压器的铁芯的作用是导磁，尽量减少漏磁，其起到传递能量的作用，A、C正确，B错误；铜不能被磁化，因此不能导磁，若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象不明显，D错误。 (4)实际的变压器的线圈与铁芯都有一定的电阻，且存在漏磁，则实验的系统误差主要来源是线圈和铁芯有一定的电阻与存在漏磁。 答案：(1)B　(2)B　(3)AC　(4)见解析 题组2　变压器的工作原理 3．(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法正确的是(　　) A．穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是10∶1 B．穿过原、副线圈每一匝的磁通量的变化率相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1 D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为 1∶1 解析：选BD。理想变压器无漏磁，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率，B、D正确。 题组3　变压器的基本关系 4．(多选)理想变压器原线圈为1 500匝，副线圈为500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻R。当变压器正常工作时，原、副线圈中(　　) A．电流频率之比为3∶1 B．电压之比为3∶1 C．电流之比为3∶1 D．功率之比为1∶1 解析：选BD。变压器改变的是电压和电流，改变不了频率，频率之比是1∶1，故A错误；由法拉第电磁感应定律U1∶U2＝n1∶n2知原、副线圈中电压之比为3∶1，故B正确；由理想变压器特点U1I1＝U2I2得出电流之比与匝数成反比，为1∶3，功率相等，故C错误，D正确。 5．(2024·河北石家庄期末)如图所示，一正弦交流电瞬时值表达式为e＝110sin (100πt)V，接在理想变压器aa′两端，变压器原线圈的匝数为200匝，副线圈的匝数为100匝，电阻R＝11 Ω。下列判断正确的是(　　) A．此正弦交流电的频率为50 Hz B．副线圈上的电压的有效值为110 V C．电阻R上的功率为270 W D．原线圈上的电流的有效值为10 A 解析：选A。此正弦交流电的频率f＝＝50 Hz，A正确；原线圈上的电压的有效值U1＝ V＝110 V，副线圈上的电压的有效值U2＝U1＝55 V，B错误；电阻R上的功率P＝＝ W＝275 W，C错误；原线圈上的电流的有效值I1＝＝ A＝2.5 A，D错误。 6．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220·sin 100πt(V) 的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A．原线圈的输入功率为220 W B．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为110 V D．副线圈输出交变电流的周期为50 s 解析：选B。电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为110 V，电压表的读数为110 V，C错误；根据I＝可知流过电阻R的电流为2 A，所以负载消耗的功率为220 W，根据能量守恒定律可知，原线圈的输入功率为220 W，A错误；由理想变压器原、副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电流表的读数为1 A，B正确；由交变电压瞬时值表达式可知，ω＝100π rad/s，周期T＝0.02 s，D错误。 7．(2024·江西丰城中学校考)如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1为1 100匝，原线圈两端的电压随时间变化的关系式为u＝220cos 100πt(V)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，将阻值为10 Ω的电阻R接在C、D两端时，消耗的功率为10 W，下列说法正确的是(　　) A．副线圈的匝数n2为100匝 B．电压表的示数为0.1 V C．R两端的电压为10 V，频率为100 Hz D．流过R的电流为1 A，周期为0.02 s 解析：选D。电阻R的功率为10 W，根据P＝可知，副线圈两端电压U2＝10 V，变压器的输入电压有效值U1＝＝ V＝220 V，根据＝可知副线圈的匝数n2＝×n1＝×1 100匝＝50匝，故A错误；接电压表的回路可看成n3＝1匝的线圈，所以U3＝U2＝×10 V＝0.2 V，故B错误；R两端的电压为10 V，频率与原线圈相同有f＝＝50 Hz，故C错误；流过R的电流I2＝＝ A＝1 A，周期T＝＝0.02 s，故D正确。 8．(2024·吉林长春外国语学校期末)如图所示，将理想变压器原线圈接在电压瞬时值u＝220sin 50πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入4个规格均为“11 V　22 W”灯泡，灯泡均正常发光。下列说法正确的是(　　) A．交变电流的频率为50 Hz B．变压器的输入功率为88 W C．理想电流表的示数为0.1 A D．变压器原、副线圈的匝数比为20∶1 解析：选B。根据原线圈电压瞬时值表达式可知，交变电流的频率f＝＝25 Hz，故A错误；根据能量守恒可知，变压器的输入功率P＝4×22 W＝88 W，故B正确；原线圈电压的有效值为220 V，则理想电流表的示数I1＝＝＝0.4 A，故C错误；根据变压器规律有，变压器原、副线圈的匝数比＝＝＝，故D错误。 9.(2024·东北师大附中期末)如图所示，匝数N＝200匝、面积S＝0.001 m2的矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω＝100 rad/s匀速转动。已知转轴平行于线圈平面，且线圈从平行于磁场的平面开始转动，磁场的磁感应强度大小B＝ T。线圈通过理想变压器连接R＝16 Ω的电阻，变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶4，电流表为理想电流表。 (1)求发电机中电动势随时间变化的表达式。 (2)若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数。 解析：(1)由题意E＝NBSωcos ωt 代入数据解得E＝20cos 100t (V)。 (2)线圈电动势有效值E＝＝20 V ＝，＝，U2＝I2R 联立以上各式，得电流表示数I1＝20 A。 答案：(1)E＝20cos 100t (V)　(2)20 A 学科网（北京）股份有限公司 $