课时跟踪检测(十三) 变压器的综合应用（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

课时跟踪检测(十三)　变压器的综合应用 1.如图是“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验示意图,a线圈接交流电源,b线圈接交流电压表,不计两线圈的内阻,在实验过程中 (　 ) A.只增加b线圈的匝数,电压表的示数一定增大 B.只增加a线圈的匝数,电压表的示数一定增大 C.同时增加a、b两线圈的匝数,电压表的示数一定增大 D.只改变a线圈两端的电压,电压表的示数不变 2.下列各图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的灯泡相同,规格都是“220 V　40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时,台灯中消耗功率最小的是 (　 ) 3.理想降压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后,接6 V恒定直流电源,如图所示,当副线圈的负载电阻R2变小时,以下说法正确的是 (　 ) A.输出功率增大 B.A2读数增大 C.A1读数增大 D.A1读数不为零,且保持不变 4.如图所示,甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中,甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1,电压表读数为U,乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2,电流表读数为I,则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为 (　 ) A.k1U,k2I B.k1U, C.,k2I D., 5.(多选)用理想变压器给负载电阻R供电,变压器输入电压一定时,下列四个办法中可以使变压器输入功率增加的是 (　 ) A.减小变压器原线圈匝数,而副线圈匝数及负载电阻R保持不变 B.减小负载电阻的阻值,而变压器原、副线圈匝数不变 C.增大负载电阻的阻值,而变压器原、副线圈匝数不变 D.增大变压器副线圈匝数,而原线圈匝数和负载电阻保持不变 6.如图所示的变压器电路中,三个定值电阻的阻值相同,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,在a、b端加上电压为U的交流电压,开关S断开时,电流表的示数为I,则开关S闭合后,电流表的示数为 (　 ) A.I B.I C.I D.I 7.如图甲所示,为一种可调压自耦变压器的结构示意图,线圈均匀绕在圆环型铁芯上,若A、B间输入如图乙所示的交变电压,转动滑动触头P到如图甲中所示位置,在BC间接一个55 Ω的电阻(图中未画出),则 (　 ) A.该交流电的电压瞬时值表达式为 u=220sin(25πt)V B.该交流电的频率为50 Hz C.流过电阻的电流约为4 A D.电阻消耗的功率约为220 W 8.有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯泡L1、L2为规格相同的两只小灯泡。当S断开时,灯泡L1正常发光。S闭合后,下列说法正确的是 (　 ) A.灯泡L1、L2都能正常发光 B.原线圈的输入功率减小 C.原、副线圈的电流比增大 D.电阻R消耗的功率增大 9.一理想变压器的原线圈匝数n1=100匝,副线圈匝数n2=30 匝、n3=20 匝,一个电阻为48.4 Ω的小灯泡接在两个副线圈上,如图所示。当原线圈与u=220sin ωt(V)的交流电源连接后,变压器的输入功率是 (　 ) A.10 W B.20 W C.250 W D.500 W 10.如图所示的钳形电流表,按下手柄时,它的铁芯可以分开,把被测的通电导线放入后,松开手柄,铁芯闭合。导线中的交变电流在铁芯中产生交变磁场,电流表与套在铁芯上的线圈相连,可以间接得知导线中的大电流。被测导线、铁芯、线圈构成一个电流互感器。下列对钳形电流表的说法正确的是 (　 ) A.其工作原理与降压变压器一样 B.测量时需要断开电路将此钳形电流表串联接在电路中 C.如果钳口没有闭合紧密,则电流的测量值会偏小 D.如果通电导线在钳口多绕几圈,则读数会变小 11.如图所示,理想变压器线圈 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的匝数比n1∶n2∶n3=4∶2∶1,线圈Ⅱ接两只标有“6 V　6 W”的灯泡且正常发光。线圈Ⅲ接四只额定功率为3 W的灯泡且正常发光,则阻值为3 Ω的定值电阻R1的实际功率为 (　 ) A.3 W B.6 W C.12 W D.24 W 12.(2024·重庆高考)(多选)小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图甲、乙所示,图中灯泡的额定电压为6 V、电阻恒定,R为滑动变阻器,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220 V的交流电,滑片P可调节灯泡L的亮度,P在R最左端时,甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作,则 (　　) A.n1∶n2=110∶3 B.当P滑到R中点时,图甲中L的功率比图乙中的小 C.当P滑到R最左端时,图甲所示电路比图乙更节能 D.图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大 13.(10分)如图甲所示为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入的正弦式交变电流的uab⁃t图像如图乙所示。若只在c、e间接一个Rce=400 Ω的电阻,或只在d、e间接一个Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。 (1)请写出原线圈输入电压的瞬时值uab的表达式;(3分) (2)求只在c、e间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I1;(3分) (3)求c、e和d、e间线圈的匝数比。(4分) 14.(10分)黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备,它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯,然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”。如图所示是高压电网的工作电路,高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压,高压电网相邻两极间距离为0.5 cm,已知空气在常温常压下的击穿场强为6 220 V/cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少? 15.(10分)如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数n1=1 100,接入电压U1=220 V的电路中。 (1)要求在两组副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?(4分) (2)若在两副线圈上分别接上“6 V,20 W”“110 V,60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?(6分) 16.(12分)如图所示,100匝矩形导线框处于磁感应强度大小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=100π rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈中接一只“220 V,60 W”的灯泡。若电流表为理想交流电表。求: (1)线圈从图示位置开始计时,产生感应电动势瞬时值的表达式。(4分) (2)为使灯泡正常发光,理想变压器的匝数比。(4分) (3)灯泡正常发光时,理想交流电流表的示数。(4分) 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十三) 1.选A　根据=,解得:Ub=Ua,若只增加b线圈的匝数,电压表的示数一定增大,若只增加a线圈的匝数,电压表的示数一定减小,A正确,B错误;电压表的示数应与a、b两线圈的匝数比有关,C错误;只改变a线圈两端的电压,电压表的示数改变,D错误。 2.选C　题目中提供了4种控制电路,A、B、D选项图中3种电路均采用变阻器分压,工作时电阻上都有额外的功率损耗,台灯消耗的功率大于20 W,C选项图中用理想变压器改变电压,因没有额外的功率损耗,这时台灯消耗的功率就等于20 W,为最小值,C正确。 3.选D　根据变压器的工作原理,变压器不能用来改变恒定直流电压,因此本题变压器原线圈接在6 V 恒定直流电源上,副线圈上无电压,无输出功率,由于原线圈构成直流通路,故电流表A1有恒定读数,D正确。 4.选B　根据原、副线圈的电压、电流与线圈匝数关系可知==k1、==,由此可知U1=k1U,I1=,B正确。 5.选ABD　由=可知,当n1减小,U1、n2不变时,U2增大,P2=(R不变),P2增大,由变压器输入功率P1=P2可知,A正确;U1、n1、n2不变,则U2不变,R减小时,P2=,P2增大,由变压器输入功率P1=P2可知,B正确,同理R增大时,P2减小,P1=P2,C错误;当n1、U1不变,n2增大时,则U2增大,由P2=(R不变),可知P2增大,由变压器输入功率P1=P2可知,D正确。 6.选D　设每个电阻的阻值为R,开关S断开时,根据交变电流与原、副线圈匝数的关系可知,副线圈中的电流为2I,所以副线圈两端的电压为U2=2IR,原线圈两端的电压U1=2U2=4IR,结合串并联电路特点有U=4IR+IR=5IR;同理,当开关S闭合时,设电流表的示数为I1,副线圈中的电流2I1,副线圈两端的电压为I1R,则原线圈两端电压为2I1R,则U'=2I1R+I1R=3I1R,得到I1=I,D正确,A、B、C错误。 7.选D　由题图乙可知正弦交流电的周期T=0.04 s,则f==25 Hz,ω=2πf=50π rad/s,所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u=220sin(50πt)V,A、B错误;从题图甲中可以看出,自耦变压器的副线圈的匝数约是原线圈匝数的,故副线圈两端的电压约为110 V,流过电阻的电流约为2 A,C错误;电阻消耗的功率P=U2I2=220 W,D正确。 8.选D　当S断开时,L1正常发光,当S闭合后,副线圈电路总电阻减小,回路中总电流增大,R两端电压变大,灯泡L1、L2两端电压减小,两灯泡均不能正常发光,A错误;由P入=P出=可知,R总减小,U2不变,则P入变大,B错误;由=可知,原、副线圈匝数比不变,则原、副线圈的电流比不变,C错误;电阻R的功率P=R,因I2变大,R不变,则P变大,D正确。 9.选A　根据副线圈的接法可知,两个副线圈反向连接,两副线圈产生的电动势抵消一部分,相当于灯泡接在10 匝的副线圈上,根据题给表达式知,原线圈两端的电压有效值为220 V,根据电压与匝数成正比知灯泡两端的电压为U=×220 V=22 V,灯泡的功率P== W=10 W,则输入功率也为10 W,A正确。 10.选C　钳形电流表实质上是“降流”,则原理是与升压变压器一样,A错误;测量时不需要断开电路,只需将此钳形电流表的钳口扣在导线上即可,B错误;若钳形部分铁芯没有完全闭合,导线中电流产生的磁场减弱,磁通量变化率减小,内置线圈产生的感应电动势减小,感应电流减小,则测量出的电流将小于实际电流,C正确;根据n1I1=n2I2可知,若将通电导线在铁芯上多绕几圈,即n1变大,I1、n2不变,则钳形电流表的示数I2将变大,D错误。 11.选C　因为是理想变压器,所以有P1=P2+P3=2×6 W+4×3 W=24 W;又=,所以U1=U2=×6 V=12 V,所以原线圈中的电流I1== A=2 A,所以定值电阻R1的实际功率=·R1=22×3 W=12 W,故选C。 12.选AC　滑片P在R最左端时,题图甲、乙中变压器的输出电压均为灯泡的额定电压6 V,因此n1∶n2=220∶6=110∶3,故A正确;当P滑到R中点时,题图甲中R左端与灯泡串联,题图乙中灯泡与R右端并联后再与R左端串联,由于并联电阻小于灯泡电阻,则题图甲中灯泡两端电压大于题图乙中灯泡两端电压,则题图甲中灯泡功率比题图乙中灯泡功率大,故B错误;当P滑到R最左端时,题图甲中只有灯泡,题图乙中R与灯泡并联,总电阻更小,输出功率更大,题图甲所示电路比题图乙更节能,故C正确;题图乙中的灯泡两端电压在0到6 V间变化,题图甲中的灯泡两端电压最高为6 V,最低达不到0,则题图乙中灯泡两端电压可调范围大,故D错误。 13.解析:(1)由题图乙知ω=200π rad/s,原线圈输入电压的瞬时值表达式uab=400sin 200πt(V)。 (2)输入电压的有效值U1=200 V,对理想变压器,有P1=P2,原线圈中的电流I1=,解得I1= A。 (3)设a、b间线圈的匝数为n1,则有=,同理,有=。由题意知=,解得=,代入数据解得=。 答案:(1)uab=400sin 200πt(V)　(2) A　(3) 14.解析:电网两极间电场可看作匀强电场且Um=Emd,由题意知空气被击穿时Em=6 220 V/cm,已知理想变压器电压关系为=,峰值与有效值关系为U1m=U1,由以上各式得≈,所以变压器次、初级线圈匝数比不得超过10∶1。 答案:10∶1 15.解析:(1)变压器电压比等于匝数比==, 有==,所以n2=30,n3=550。 (2)两组副线圈上电压分别为U2=6 V,U3=110 V,在两副线圈上分别接上“6 V,20 W”“110 V,60 W”的两个用电器时,这两个用电器都能正常工作,所以这两个用电器实际消耗的功率就为20 W和60 W。 又因为理想变压器的输入功率等于输出功率, 所以P1=P2+P3。 即I1·U1=20 W+60 W=80 W,因为U1=220 V, 所以I1≈0.36 A。 答案:(1)n2=30,n3=550　(2)0.36 A 16.解析:(1)由Em=NBSω,得:Em=500 V e=500cos 100πt V。 (2)U1==500 V,U2=220 V 根据=,解得:=。 (3)根据理想变压器原副线圈的功率关系:P1=P2=U1I1 解得:I1= A=0.12 A。 答案:(1)e=500cos 100πt V　(2)25∶11 (3)0.12 A $