新教材2025版高中物理分层作业十五变压器新人教版选择性必修第二册

分层作业(十五) 变压器
A级必备学问基础练
1．[2024·浙江6月]下列说法正确的是( )
A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C．正弦沟通发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D．升压变压器中，副线圈的磁通量改变率大于原线圈的磁通量改变率
2.
如图所示，志向变压器的原线圈接在u＝2202sin100πt(V)的沟通电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为志向电表．下列说法正确的是( )
A．原线圈的输入功率为2202W
B．电流表的读数为1A
C．电压表的读数为1102V
D．副线圈输出沟通电的周期为50s
3.
变压器的副线圈匝数可调，R0为输电线电阻．滑动触头P处于如图所示位置时，用户的用电器恰好正常工作．当用电器增多时，下列说法正确的是( )
A．原线圈中的电流减小
B．副线圈两端的电压减小
C．用电器增多时，只需使滑动触头P向上滑，用电器仍能正常工作
D．用电器增多时，只需减小电源的输出电压，用电器仍能正常工作
4.
如图所示，志向变压器原线圈接入电压恒定的正弦沟通电，副线圈接入最大阻值为2R 的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻．在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中( ) A．电流表A1示数减小
B．电流表A2示数增大
C．原线圈输入功领先增大后减小
D．定值电阻R消耗的功领先减小后增大
5.
如图甲、乙所示的电路中，当A、B接10V沟通电压时，C、D间电压为4V；当M、N接10V直流电压时，P、Q间电压也为4V．现把C、D接4V沟通电压，P、Q接4V直流电压，则A、B间和M、N间的电压分别是( )
A．10V 10VB．10V 4V
C．4V 10VD．10V 0
6．[2024·广东肇庆高二检测]如图甲所示为一含有志向变压器的电路，志向变压器的原线圈接如图乙所示正弦沟通电源，副线圈电路中小灯泡规格为“6V 1.2W”且恰好正常发光，电流表为志向电表．不考虑小灯泡阻值随温度的改变，下列说法正确的是( )
A．原、副线圈匝数之比为1∶2
B．原、副线圈中电流之比为2∶1
C．电流表示数为0.2A
D．原线圈的输出功率为1.2W
7．(多选)如图所示，志向变压器原线圈输入电压u＝2002sin100πt(V)，原、副线圈匝数之比为10∶1，副线圈电路中R0为定值电阻，R是光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)，图中电表均为志向电表．下列说法正确的是( )
A．变压器输出电压的频率为50Hz
B．电压表V2的示数为222V
C．照耀R的光变强时，灯泡L变暗
D．照耀R的光变强时，电压表V1、电流表A1的示数都不变
B级关键实力提升练
8.如图所示，
志向变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值为R
和2R 的电阻，原线圈一侧接在电压为180V 的正弦沟通电源上，则副线圈回路中电阻两端的电压与原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比分别为( )
A ．90V 1∶8B．80V 1∶8 C ．90V 1∶1D．80V 1∶1
9．[2024·安徽高二联考](多选)如图
所示，一志向变压器的原线圈匝数为n 1，两个副线圈的匝数分别为n 2、n 3，沟通电流表是志向电表，灯泡L 的电阻为R ，原线圈的输入端的沟通电压有效值为U 且不变，单刀双掷开关S 接到a 时，电流表的读数为I 1，单刀双掷开关S 接到b 时，电流表的读数为I 2，不考虑灯泡电阻的改变，下列说法正确的是( )
A.电流表读数的比值为I 1I 2＝n 22
n 23
B ．若n 2>n 3，则开关由接a 变为接b 时，灯泡变亮
C ．若输入沟通电压的频率减小，则灯泡变暗
D ．灯泡的电阻R ＝n 22 U
n 21 I 1
10．沟通发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转
动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05m 2
，线圈转动的频率为50Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝
2
π
T ．为用此发电机所发出的沟通电带动两台标有“220V 11kW”的电动机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电动机之间接一个志向变压器，电路如图所示．
(1)从图示位置作为计时起点，写出此沟通发电机的输出电压瞬时值的表达式． (2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？
(3)与变压器原线圈串联的沟通电流表的示数为多大？
分层作业(十五) 变压器
1．解析：恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，选项A 错误；小磁针N 极在磁场中的受力方向指向该点的磁感应强度方向，选项B 正确；正弦沟通发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，磁通量的改变率为零，电流为零，选项C 错误；变压器副线圈的磁通量改变率和原线圈的磁通量改变率相等，与线圈匝数无关，选项D 错误．
答案：B 2．解析：A 错：由沟通电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为2202V ，
故有效值U 1＝220V ；由U 1U 2＝n 1n 2＝21知，副线圈电压的有效值U 2＝110V ，故输出功率P 2＝U 22
R ＝
220W ；再由输入功率等于输出功率知P 1＝P 2＝220W ．B 对：依据欧姆定律知I 2＝U 2
R ＝2A ，由
I 1I 2
＝n 2n 1
得I 1＝1A ，故电流表的读数为1A ．C 错：电压表的读数为有效值，即U 2＝110V ．D 错：由沟通电压的表达式可知，ω＝100πrad/s，又T ＝
2π
ω
，解的T ＝0.02s.
答案：B
3．解析：原线圈两端电压和原、副线圈匝数比不变，则副线圈两端电压不变，故B 错误；当用电器增加时，总电阻减小，副线圈中电流增大，依据原、副线圈电流之比等于匝数的反比可知，原线圈中电流也增大，故A 错误；通过R 0的电流增大，R 0分得的电压也增大，要运用电器仍能正常工作．应增大副线圈两端电压，而原线圈两端电压和匝数不变，故应使滑动触头P 向上滑动，增加副线圈匝数，C 正确；若减小电源的输出电压，在匝数比不变的状况下，副线圈两端电压减小，则用电器不能正常工作，故D 错误．
答案：C 4．解析：由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定．故变压器副线圈的输出电压恒定．变阻器的滑片从a 端向b 端缓慢移动的过程中，电阻值渐渐增大，则副线圈的电流渐渐减小，原线圈的电流I 1也渐渐减小，原线圈的输入功率渐渐减小，定值电阻R 消耗的电功率渐渐减小，故A 正确，B 、C 、D 错误．
答案：A
5．解析：如图甲所示是一个自耦变压器，当A 、B 作为输入端，C 、D 作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C 、D 作为输入端，A 、B 作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C 、D 接4V 沟通电压时，A 、B 间将得到10V 的沟通电压；如图乙所示是一个分压电路，当M 、N 作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比；但是当把电压加在P 、Q 两端时，M 、P 两点的电势相等；所以当P 、Q 接4V 直流电压时，M 、N 两端电压也是4V ，故B 正确．
答案：B
6．解析：原线圈两端电压有效值为12V ，小灯泡正常发光，副线圈两端电压有效值为
6V ，由U 1U 2＝n 1n 2＝21，故A 错误；副线圈中电流I 2＝P U 2＝0.2A ，由I 1I 2＝n 2n 1＝1
2
，知原线圈中电流为
0.1A ，B 、C 错误；原线圈输出功率等于副线圈输入功率，为1.2W ，D 正确． 答案：D
7．解析：A 对：角速度ω＝100πrad/s，则频率f ＝100π
2π
Hz ＝50Hz.B 错：输入电压有
效值为220V ，据U 1U 2＝n 1n 2
知，副线圈电压有效值(V 2的示数)为22V ．C 对，D 错：光敏电阻R 受到的光照增加时，阻值减小，但不会影响变压器的输入电压及输出电压，则副线圈电路总电流变大，原线圈电流也变大，定值电阻分压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗．
答案：AC
8．解析：依据I 1I 2＝n 2n 1＝12、P ＝I 2
R ，可知原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比P 1P 2＝I 21 R I 2
2 ×2R
＝18，设副线圈两端的电压为U ，依据U 1U 2＝n 1
n 2，得原线圈两端的电压为2U ，因为U ＝I 2×2R ＝4I 1R ，则I 1R ＝U 4，故有2U ＋U
4
＝180V ，解得U ＝80V ，B 正确．
答案：B
9．解析：依据志向变压器原、副线圈功率相等可得UI 1＝U 22 R ，UI 2＝U 23
R ，依据志向变压
器原、副线圈电压关系有U 2U ＝n 2n 1，U 3U ＝n 3n 1，联立解得I 1I 2＝n 22
n 23
，故A 正确；若n 2>n 3则I 1>I 2，依
据志向变压器原、副线圈电流关系可知，开关由接a 变为接b 时，通过灯泡的电流变小，灯
泡变暗，故B 错误；若使输入沟通电压的频率改变，但电压的有效值不变，灯泡亮度不变，故C 错误；开关S 接a 时，灯泡两端的电压为U L ＝U 2＝n 2n 1U ，流过灯泡的电流为I L ＝n 1n 2
I 1，依
据欧姆定律可得，灯泡的电阻为R ＝U L I L ＝n 22 U
n 21 I 1
，故D 正确．
答案：AD
10．解析：(1)因为ω＝2πf ＝100πrad/s，矩形线圈转动，产生感应电动势的最大值
E m ＝NBSω＝11002V
瞬时值表达式为u ＝11002cos100πt (V).
(2)因为U 1＝11002
2
V ＝1100V ，而U 2＝220V ，
则n 1n 2＝U 1U 2＝51
. (3)依据P 入＝P 出＝2.2×104
W ，又P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20A ，则与变压器原线圈串联的沟通电流表的示数为20A.
答案：(1)u ＝11002cos100πt (V) (2)5∶1 (3)20A。