物理第10章 第2讲《变压器》《电能的输送》(人教版) Word版含解析

第2讲变压器电能的输送

1．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，电池和交变电源的电动势都为6 V，内阻均不计．下列说法正确的是 ( )．

图1

A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流

B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0

C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V

D．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1

解析S与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，A错误；S与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为零，B正确；S与b接通稳定后，根据U1∶U2＝n1∶n2，可得R两端的电压为3 V，C正确；原、副线圈的频率相同，D错误．

答案BC

2．如图2所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是( )．

图2

A．这是一个升压变压器

B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多

C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 V

D．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小解析根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，选项B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．

答案 B

3．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，○V 为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )

图3

A ．电压表的示数等于5 V

B ．电压表的示数等于

52 V

C ．实现点火的条件是n 2

n 1>1 000 D ．实现点火的条件是n 2n 1

<1 000

解析 交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值

U ＝

U m

2

，所以B 正确、A 错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气

体，对理想变压器n 2n 1＝U 2m U 1m >5 000

5

＝1 000，C 正确、D 错误． 答案 BC

4．如图4所示，有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )．

图4

A ．U 2减小，U 4变大

B ．U 2不变，U 3变小

C ．P 1变小，P 2变小

D ．P 2变大，P 3变大

解析 当用户消耗的电功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，输入电压

U 1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U 2不变，由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2增加，由闭合电路欧姆定律得：U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，降

压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U 3减小，U 4减小，A 错误，B 正确；由于用户消耗

的电功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损耗可得：P 3＝P 4，功率P 3也增加，故C 错误，D 正确． 答案 BD

5．一个不计电阻的矩形线圈绕在其平面内并且垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的感应电

动势图象如图5所示，并且接在原、副线圈匝数比为n 1n 2＝1

3

的理想变压器原线圈两端，则

( )．

图5

A ．变压器副线圈两端的电压为U 2＝108 V

B ．感应电动势的瞬时值表达式为e ＝362sin 10πt V

C ．t ＝0.2 s 时穿过线圈平面的磁通量变化率最大

D ．t ＝0.1 s 时穿过线圈平面的磁通量最大

解析 由题图象可知感应电动势的最大值为E m ＝36 2 V ，感应电动势的有效值为E ＝

E m

2

＝

36 V ，根据n 1n 2＝13可计算得U 2＝108 V ，A 对；由图象可知周期T ＝0.4 s ，ω＝2π

T

＝5 π，

B 错；由图象可知t ＝0.1 s 时线圈平面和磁场方向平行，穿过线圈平面的磁通量最小为零，D 错；t ＝0.2 s 时线圈的感应电动势为零，穿过线圈平面的磁通量变化率最小，

C 错． 答案 A

6．图6甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，

L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压

u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正

确的是( )

图6

A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (50πt ) V

B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光

C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大

D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W

解析 由图象可知U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，故ω＝2π

T

＝100π rad/s ，即输入电压u 的

表达式u ＝202sin (100πt )V ，所以A 项错误．断开S 2后两灯泡串联，总电压仍为4 V ，

所以L 1、L 2均不能正常发光，B 项错误．根据P 入＝P 出＝U 2

R

可知断开S 2后R 增大，P 入变小，

C 项错误．若S 1接2，由P ＝U 2R 可得P ＝4

2

20

W ＝0.8 W ，故答案为D.

答案 D

7．如图7所示，图(a)中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R ＝55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A 1与电流表A 2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是 ( )．

图7

A ．电压表V 1的示数为880 V

B ．电压表V 2的示数为220 2 V

C ．原线圈输入功率为220 W