課后素養(yǎng)落實(shí)(十一)　變壓器(建議用時(shí)：40分鐘)◎題組一　對(duì)變壓器原理的理解1．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是(　　)A．通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都不相等C．穿過副線圈磁通量的變化使副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈C　[通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的，由于面積S不變，故磁通量Φ變化，故A錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，原、副線圈的磁通量總相等，故B錯(cuò)誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為副線圈的電能，原、副線圈通過磁聯(lián)系在一起，故D錯(cuò)誤。]2．(多選)如圖是一個(gè)理想變壓器的示意圖，在它正常工作時(shí)關(guān)于其說(shuō)法正確的是(　　)A．副線圈中的電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而產(chǎn)生的B．輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，再轉(zhuǎn)化為電能C．輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，再轉(zhuǎn)化為電能D．輸送的電能經(jīng)變壓器的鐵芯直接傳輸過去AB　[變壓器的原理是原線圈的電流發(fā)生變化，從而引起副線圈中磁通量變化，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，故A正確；變壓器電能的輸送是電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，再轉(zhuǎn)化為電能輸送到副線圈電路中，故B正確，C、D錯(cuò)誤。]◎題組二　探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系3．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。(1)下列器材中，實(shí)驗(yàn)需要的器材有________。A．干電池B．低壓交流電源C．220 V交流電源D．條形磁鐵E．可拆變壓器和導(dǎo)線F．直流電壓表G．多用電表(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是________。A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12 VB．實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路C．使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用中等量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量(3)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)保持原線圈兩端的電壓及副線圈的匝數(shù)不變，僅減小原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)。[解析]　(1)“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需要的器材是低壓交流電源，提供低壓交流電，同時(shí)還需要交流電壓表來(lái)測(cè)量電壓及可拆變壓器和導(dǎo)線，故選BEG。(2)變壓器是為了改變電壓，因此為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不超過12 V，故A正確；實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，若用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，就將人體并聯(lián)電路中，會(huì)導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，故B錯(cuò)誤；使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最高量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，故C錯(cuò)誤。(3)根據(jù)電壓比公式：＝，保持原線圈兩端的電壓和副線圈的匝數(shù)不變，減小原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大。[答案]　(1)BEG　(2)A　(3)增大4．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用220 V交流電源作為某小型電器的電源。他先制作了一個(gè)交流變?yōu)橹绷鞯恼髌?/span>，但是這個(gè)整流器需要用6 V的交流電源，于是他又添置了一臺(tái)220 V/6 V的變壓器，如圖所示。他看到這個(gè)變壓器上有a、b、c、d四個(gè)引出線頭，且a、d引線比b、c引線粗。(1)他不知道如何接法，也沒有相應(yīng)的說(shuō)明書。你能幫他判斷正確的接法是a、d端接________(選填“220 V”或“6 V”)。(2)這臺(tái)220 V/6 V的理想變壓器接6 V的線圈匝數(shù)是300匝，則接220 V的線圈匝數(shù)是________匝。(3)為了進(jìn)一步探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，他又取匝數(shù)Na＝80匝和Nb＝160匝的一個(gè)變壓器重新接在電源上，測(cè)量結(jié)果記錄如下，則接電源的是______(選填“Na”或“Nb”)。Ua/V1.802.803.80Ub/V4.006.018.02[解析]　(1)因?yàn)槔硐胱儔浩鞯妮斎牍β实扔谳敵龉β剩捎玫氖墙祲鹤儔浩?，根?jù)P＝UI可知，副線圈中的電流大，為了減小輸電線上功率的損失，副線圈電線電阻要小，由公式R＝ρ知，引線要粗，故a、d接6 V。(2)根據(jù)變壓器工作原理知：＝，若理想變壓器接6 V的線圈匝數(shù)是300匝，則接220 V的線圈匝數(shù)是11 000匝。(3)根據(jù)變壓器工作原理知：＝，本題采用的是降壓變壓器，所以接電源的應(yīng)該是匝數(shù)多的線圈，所以接電源的是Nb。[答案]　(1)6 V　(2)11 000　(3)Nb◎題組三　理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用5．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為20∶1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220 V　60 W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光。則(　　)A．通過電流表的電流為 AB．電源的輸出功率為1 200 WC．通過電流表的電流為 AD．原線圈端電壓為11 VC　[燈泡正常發(fā)光，則副線圈中的電流I2＝＝ A，根據(jù)變壓器的電流關(guān)系＝可得原線圈中的電流I1＝ A，即通過電流表的電流為 A。因?yàn)榫€輸入功率等于輸出功率，所以原線圈功率為60 W，則電源輸出功率為60 W。由U1＝U2＝×220 V＝4 400 V。故選項(xiàng)C正確。]6．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶3，次級(jí)回路中聯(lián)入三個(gè)均標(biāo)有“36 V　40 W”的燈泡，且均正常發(fā)光，那么，標(biāo)有“36 V　40 W”的燈泡A(　　)A．正常發(fā)光 B．將被燒毀C．比另三個(gè)燈暗 D．無(wú)法確定A　[副線圈兩端的電壓U2＝3U＝3×36 V＝108 V。由＝得，原線圈兩端電壓U1＝＝ V＝36 V，所以燈泡A能正常發(fā)光。]7．教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的，則(　　)A．R消耗的功率變?yōu)?/span>PB．電壓表V的讀數(shù)為UC．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?/span>2ID．通過R的交變電流頻率不變B　[根據(jù)ω＝2πn可知轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的，則角速度變?yōu)樵瓉?lái)的，根據(jù)Em＝nBSω可知電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大電動(dòng)勢(shì)為原來(lái)的，根據(jù)U＝可知發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉?lái)的，即原線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉?lái)的，根據(jù)＝可知副線圈的輸入電壓變?yōu)樵瓉?lái)的，即電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的，根據(jù)P＝可知R消耗的電功率變?yōu)?/span>P，A錯(cuò)誤，B正確；副線圈中的電流為I2＝，即變?yōu)樵瓉?lái)的，根據(jù)＝可知原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉?lái)的，C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)速減小為原來(lái)的，則頻率變?yōu)樵瓉?lái)的，D錯(cuò)誤。]8．如圖所示，理想變壓器的三個(gè)線圈的匝數(shù)比為n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中匝數(shù)為n1的原線圈接到220 V的交流電源上，匝數(shù)為n2和n3的兩個(gè)副線圈分別與電阻R2，R3組成閉合回路。已知通過電阻R3的電流I3＝2 A，電阻R2＝110 Ω，則通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1分別是(　　)A．10 A,12 A B．10 A,20 AC．1 A,0.7 A D．1 A,3 AC　[根據(jù)理想變壓器中電壓與匝數(shù)成正比可得＝＝，而n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，U1＝220 V，解得U2＝110 V，U3＝22 V。根據(jù)歐姆定律得I2＝＝ A＝1 A，根據(jù)理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等可得U1I1＝U2I2＋U3I3，即220 V·I1＝110 V×1 A＋22 V×2 A，解得I1＝0.7 A。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]9．如圖所示，理想變壓器的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，交流電源電壓U1＝220 V，F為熔斷電流I0＝1.0 A的保險(xiǎn)絲，負(fù)載R為一可變電阻。(1)當(dāng)電阻R＝100 Ω時(shí)，保險(xiǎn)絲能否被熔斷？(2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷，電阻R的最小值為多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？[解析]　(1)由＝得到U2＝110 V，由歐姆定律得：I2＝1.1 A，再由＝得到I1＝0.55 A，故保險(xiǎn)絲不會(huì)熔斷。(2)理想變壓器的P入＝P出＝220×1.0 W＝220 W，得到R＝＝55 Ω。[答案]　(1)不能　(2)55 Ω　220 W10．(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，原線圈接u＝220sin(100πt)V的交流電，電阻R1＝R2＝50 Ω，D為理想二極管，則(　　)A．二極管的反向耐壓值應(yīng)大于50 VB．電阻兩端電壓為25 VC．通過副線圈的電流為1 AD．原線圈的輸入功率為50 WAD　[由＝，U1＝220 V，＝可解得U2＝50 V。故二極管的反向耐壓值應(yīng)大于U2＝50 V，A正確；由于二極管具有單向?qū)щ娦?，?/span>·＝T可解得電阻兩端的電壓為UR＝＝25 V，B錯(cuò)誤；由I2＝可得通過副線圈的電流I2＝ A＝ A，C錯(cuò)誤；由P入＝P出＝I2UR可得原線圈的輸入功率為P入＝×25 W＝50 W，D正確。]11．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝3∶1，L1、L2為兩相同燈泡，R、L、D和C分別為定值電阻、理想線圈、理想二極管和電容器，其中C＝10 μF。當(dāng)原線圈兩端接如圖乙所示的正弦交流電壓時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　)甲　　　　　　　　　乙A．燈泡L1一定比L2暗B．電容器C所帶電量的最大值為6×10－3 CC．電容器C放電周期為2×10－2 sD．副線圈兩端的電壓最大值為12 VD　[原線圈有正弦交流電，則副線圈中也有正弦式交流電。由于L1與電阻相串聯(lián)，而L2與電感器相串聯(lián)，燈泡L1與L2的亮暗程度，取決于電感和電阻阻礙作用，本題未給條件，無(wú)法判斷，故A錯(cuò)誤；由變壓器的變壓比＝可知，副線圈兩端的電壓的最大值：U2m＝＝×36 V＝12 V，故D正確；電容器所帶電量的最大值：Q＝CU2m＝10×10－6×12 C＝1.2×10－4 C，故B錯(cuò)誤；電容器與二極管串聯(lián)，含有電容的支路一次充電結(jié)束后就相當(dāng)于斷路，不存在周期，故C錯(cuò)誤。]12．(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，C＝100 μF，已知電阻R1兩端的正弦交流電壓如圖乙所示，則(　　)甲　　　　　　　　　乙A．原線圈輸入電壓的最大值為400 VB．交流電的頻率為100 HzC．電容器C所帶電量恒為2×10－3 CD．電阻R1消耗的電功率為20 WAD　[變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1，由題圖乙知，副線圈電壓的最大值為20 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得原線圈電壓最大值為400 V，所以A正確；由題圖乙知交流電的周期為0.02 s，故頻率為周期的倒數(shù)，等于50 Hz，故B錯(cuò)誤；電容器兩板間的電壓是變化的，故所帶電量也是變化的，故C錯(cuò)誤；R1電壓的有效值為U1＝10 V，所以消耗電功率為P1＝＝20 W，故D正確。]13．一臺(tái)理想變壓器，其原線圈的匝數(shù)為2 200匝，副線圈的匝數(shù)為440匝，副線圈中接入一個(gè)100 Ω的負(fù)載電阻，如圖所示。(1)當(dāng)原線圈接在44 V直流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為多大？電流表示數(shù)為多大？(2)當(dāng)原線圈接在220 V交流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為多大？電流表示數(shù)為多大？此時(shí)輸入功率為多少？變壓器效率為多大？[解析]　(1)原線圈接在直流電源上時(shí)，由于原線圈中的電流恒定，所以穿過原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)也為零。(2)由＝得：電壓表示數(shù)為U2＝U1＝×220 V＝44 V。電流表示數(shù)為I2＝＝ A＝0.44 A。P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W。效率η＝×100%＝100%。[答案]　(1)0　0　(2)44 V　0.44 A　19.36 W　100% 

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