高中物理人教版选修3选修3-2第五章第4节变压器A卷

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物理：5.4《变压器》教案(新人教版选修3-2)

变压器一、素质教育目标(一)知识教学点1．了解变压器的构造及工作原理。

2．掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。

3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)能力训练点1．通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。

2．从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。

3．从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。

(三)德育渗透点1．通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。

2．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。

3．培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。

二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点变压器工作原理及工作规律。

2．难点(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。

(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。

(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

3．疑点变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。

4．解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。

(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。

(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。

三、课时安排3课时四、教具准备可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干学生电源、小电珠(5只、2.5V，0.3A)、电键(4只)五、学生活动设计1．通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。

2．通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。

4．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。

六、教学过程(一)明确目标通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)整体感知这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。

(三)重点、难点的学习与目标完成过程1．引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。

高中物理选修3-2变压器-课件

所以：U1/U2= n1/n2
四、理想变压器的变流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
P出= P入
即:
U1I1=U2I2
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
I1 n2 I2 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
课堂练
习
如图，一台理想变压器，原线圈2200匝，副线圈 440匝，并接一个100Ω的负载电阻若把原线圈接 44 在220V交流电源上，则电压表示数为____V, 电流 0.44 表示数为_____A A V
U1 n1 ＝n 2 U2
谢谢大家!
理想变压器：忽略各种能量损失（效率达100%）的变压器称为理想变压器。
理想变压器模型
如果在电能---磁场能---电能的转换过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。下面我们定量分析理想变压无铜损、铁损、磁损器的变压规律。
问题3：原、副线圈两端的电压值可能与哪些
因素有关？
探究具有怎样的关系？
1、原线圈的匝数n1
2、副线圈的匝数n2
实验方法：控制变量法
可拆式变压器
学生电源
万用电表
实验要求： 1、4人负责接线路，4人负责测电压，4人负责设计表格并记录，共同分析实验数据，组长写出实验结论。 2、电源电压不要超过12V 3、多用电表的使用应先用大量程的交流电压档试测，大致确定合适的量程后再测量。
变压器
选修3-2 5.4（P4定工作电压 3V 12V 用电器机床上的照明灯防身器额定工作电压 36V 3000V

人教版物理选修3-2 第五章第四节变压器

2）I2是由U2和负载决定的，I2决定I1；
3）输入功率P1等于输出功率P2，P2决定P1。
例1 理想变压器原副线圈的匝数比n1:n2=4:1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数为12mA，则电流表A2的示数为（ B ） A. 3mA B. 0 C. 48mA D. 与负载R的值有关
（2）I1=0.095A。
U1
n1
U n2 2
× ×
U n3 3 I3
练习如图所示，理想变压器的原线圈接上 220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接 4Ω的电阻，B组接规格为“10V 24W”的灯泡。已知A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。 n1=1100匝；I1=0.15A。
P输入
没有能量损失
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
P输出
理想变压器输出功率应等于输入功率：
P输入 P输出
理想变压器的电压规律
I1
原、副线圈产生的感应电动势分别为：
I2 n1 r1 n2 r2 U2 ∽
∽ U1
E1 n1 t E2 n2 t
E1 n1 E 2 n2
r1 0 r2 0 U1 E1 U 2 E2
×
∽
L1 L2
n1
n2
×××
L3 L4
例3 为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图，问：（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是什么？（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为什么会产生感应电流？
例4 如图是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的灯泡相同，且都是“220V 40W”，当灯泡消耗的功率都调至20W时，哪台台灯消耗的功率最小？

高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)

题目 21
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
22
A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
16
例1、一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则（ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
18
例3、有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析：电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器

2020-2021学年高二人教版选修3—2第五章 5.4变压器(二)word版含解析答案

A.输入电压 u 的表达式 u = 20 2 sin (50t )
B.只断开 S2 后, L1 、 L2 均正常发光 C.只断开 S2 后,原线圈的输入功率增大 D.若 S1 换接到 2 后, R 消耗的电功率为 0.8 W
8.关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是( )
A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
A.当光照变弱时,变压器的输入功率增加 B.当滑动触头 P 向下滑动时,电阻 R1 消耗的功率增加 C.当开关 K 由闭合到断开,原线圈中电流变大 D.当 U 增大时,副线圈中电流变小 11.如图所示,匝数为 50 匝的矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B = 2 T 的水平匀强磁场中,线框面积 s=0.5m2,线框电阻不计。线框绕垂直
13.如图所示,理想变压器的原副线圈匝数均可调节,原线圈两端接上正弦交流电,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使 ()
A. 原线圈匝数 n1 增加 B. 副线圈匝数 n2 增加 C.负载电阻 R 的阻值增大 D.负载电阻 R 的阻值减小 14.如图所示,一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为 4: 1,原线圈接入电压为 220V 的正弦交流电,副线圈接有两只理想二极管(正向电阻为 0,反
12.用理想变压器给负载电阻供电,变压器输入电压一定时,在下列办法中
可以使变压器的输入功率增加的是(
)
A.增大负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变 B.减小负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变 C.增加副线圈的匝数,而原线圈的匝数和负载电阻保持不变 D.增加原线圈的匝数,而副线圈的匝数和负载电阻保持不变
5.答案：C
解析：由题图可知，c、d 间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知， U2<U1，在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中，c、d 间的线圈的匝数减少，所以输出电压降低，选项 C 正确.

2013年人教版物理选修3-2全册精品课件第五章第四节

栏目导引
第五章
交变电流
热点示例创新拓展
变压器的动态分析
1.各量之间的制约关系
(1)电压制约当变压器原、副线圈的匝数之比(n1/n2)一定时，输出电压U2 由输入电压决定，即U2 ＝ n2U1/n1，可简述为“原制约副”．
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第五章
交变电流
(2)电流制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2 决定，即I1 ＝n2I2/n1 ，可简述为“副制约原”．
栏目导引
第五章
交变电流
互感 2．原理：变压器工作的基础是_______现象．交变电源 3．作用：改变_____________的电压．二、电压与匝数的关系 [自主探究]
图5－4－2
栏目导引
第五章
交变电流
如图5－4－2所示为原、副线圈匝数可变的变压器．先保持原线圈匝数不变，使副线圈的匝数依
3．两类变压器 (1)降压变压器：副线圈电压比原线圈电压低 ______的变压器． (2)升压变压器：副线圈电压比原线圈电压高 ______的变压器．
栏目导引
第五章
交变电流
要点探究讲练互动
要点1 变压器的工作原理
1.工作原理变压器的变压原理是电磁感应．当原线圈加上交
流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯
的顺序是
R→I2→P2→P1→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的
变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是
n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.
栏目导引
第五章
交变电流
[经典案例]
如图5－4－7所示为一理想变压 )

2020年春人教版高二物理选修3-2单元检测卷：第五章交变电流

第五章交变电流一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.关于电感对交变电流的影响，下列说法正确的是()A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小D．同一电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小2.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝141.4sin 50πt(V)，O是副线圈上、下匝数比为1∶4处抽出的线头，R1＝2 Ω，R2＝8 Ω，则()A．开关S断开时，电流表的示数为0.14 AB．开关S闭合时，电流表的示数为0.1 AC．开关S断开时，两电阻总的电功率为20 WD．开关S闭合时，两电阻总的电功率为20 W3.如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是()A．等于220 VB．大于220 VC．小于220 VD．等于零4.如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000sin 100πt V的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电，该电器正常工作，由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流的有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W5.下列说法中正确的是()A．电感器对交流有阻碍作用是因为电感器有电阻B．电容器对交流有阻碍作用是因为电容器有电阻C．电感器、电容器和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能D．在交变电流中，电阻、感抗、容抗可以同时存在6.如图所示，属于交流电的是()A．B．C．D．7.如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动8.图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A，B端接入低压交流电源时()A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压9.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端A、A1、A2、A3为理想交流电流表，R为三个完全相同的电阻，L为电感，C为电容，当输入端接通电源后，电流表A读数为I.下列判断正确的是()A．副线圈两端的电压为nUB．通过副线圈的最大电流IC．电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D．电流表A3的读数I3＝010.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电，负载电阻为200 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A．311 V,1.10 AB．220 V,1.10 AC．220 V,3.11 AD．311 V,3.11 A11.如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示．此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A．110 VB．156 VC．220 VD．311 V12.某研究小组的同学利用铜芯电缆线和灵敏电流计做摇绳发电的探究实验．如图所示，他们将电缆线和灵敏电流计连成闭合回路，在操场上由两位同学手摇导线，其他同学观察灵敏电流计的指针变化．在下列说法中，你认为正确的研究结果应符合()A．摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流是大小变化的直流电B．摇动绳子时，灵敏电流计中电流的大小与两同学的站立方位无关C．仅增加绳子的长度，灵敏电流计中的电流的最大值增大D．仅增加摇绳的频率，灵敏电流计中的电流的最大值不变13.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10sin (20πt) V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C．t＝0时，线圈切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值14.旋转电枢式发电机产生的感应电动势为e＝εm sinωt伏．如果将电枢的匝数增加1倍，转速增加1倍，其他条件不变，感应电动势为()A．e＝2εm sin 2ωt伏B．e＝2εm sin 4ωt伏C．e＝4εm sin 2ωt伏D．e＝4εm sin 4ωt伏15.一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝10sin 20πt V，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0C．电阻的热功率为16 WD．用电压表测路端电压时读数为11.3 V16.矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e＝220sin 100πt(V)，下列说法正确的是()A．t＝0时刻穿过线框的磁通量为最大B．电动势的有效值220VC．交流电的周期为0.01 sD．若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为e＝440sin 100πt(V)17.如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，下列说法正确的是()A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝NBωS sinωtB．电流表的示数I＝NBSC．R两端电压有效值U＝NBSD．一个周期内R的发热量Q＝18.有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡．当S断开时，灯L1正常发光．S 闭合后，下列说法正确的是()A．灯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19.标有“220 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用？()A．220sin 100πt VB．220 V的照明电路中C．380sin 100πt VD．380 V的照明电路中20.以下说法正确的是()A．交变电流的有效值就是它的平均值B．任何交变电流的有效值都是它最大值的倍C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为D．以上说法均不正确第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)21.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)22.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一个电阻是R0、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝v max sinωt.不计导轨电阻，求：(1)从t＝0到t＝时间内电阻R产生的热量；(2)从t＝0到t＝时间内外力F所做的功．23.发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，然后再用降压变压器将电压降为220 V供用户使用，求：(1)输电线上损失的电功率是多少；(2)降压变压器的变压比是多少．24.如图所示，匀强磁场B＝0.50 T，矩形线圈的匝数N＝100 匝，边长Lab＝0.20 m，Lbc＝0.10 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈从中性面转动的过程中，交变电动势的平均值．答案解析1.【答案】C【解析】电感线圈可以通直流，A项错误；电感对不同频率的交变电流的阻碍作用不同，B项错误；同一个电感线圈对高频交变电流的阻碍作用较大，对低频交变电流阻碍作用较小，D项错误，C项正确．2.【答案】B【解析】由题知输入电压的有效值为100 V，再根据电压与匝数成正比知输出电压为10 V．S断开时，副线圈中的电流为＝1 A，所以原线圈中电流为0.1 A，故A错误；S闭合时，两电阻并联，电压各为2 V和8 V，副线圈中消耗的功率P＝＋＝10 W，输入功率等于输出功率，所以原线圈中电流为I＝＝0.1 A，故B正确，D错误；S断开时两电阻总的电功率为P＝10×1＝10 W，故C错误．3.【答案】C【解析】虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确．4.【答案】C【解析】副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电，该电器正常工作，导线(副线圈)中电流I＝4 A，导线损失电压Ur＝24 V，副线圈两端电压为220 V＋24 V＝244 V，由变压器变压公式可知原、副线圈的匝数比为11 000∶244＝2 750∶61，选项A错误，C正确；交变电压的频率为50 Hz，选项B错误；导线损失功率为P＝I2r＝96 W，变压器的输入功率为880 W＋96 W＝976 W，选项D错误．5.【答案】D【解析】交流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起阻碍作用，选项A错误；交流通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，选项B错误；电流通过它们做功时，只有在电阻上产生电热，而在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，选项C错误，选项D正确．6.【答案】C【解析】方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们所表示的是直流电．C选项中电流的方向随时间做周期性变化，故选C.7.【答案】D【解析】电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2＞ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d 的方向滑动，选项D正确．8.【答案】D【解析】由于n1<n2，所以左边的理想变压器为升压变压器，低压交流电源经过理想升压变压器后，由于功率不变，所以电流变小，则A1表的示数小于A2表的示数，故A项错误；由＝，U3＝U2－I A1·2R及＝可知，L1两端的电压U L1＝U4＝U1－·I A1·2R，又L2两端的电压U L2＝U1－I A2·2R，因I A1<I A2，故U L1>U L2，由P＝可知，L1的功率大于L2的功率，所以L1的亮度大于L2，故B项错误；由于A1表的示数小于A2表的示数，由P＝I2R可知，R1消耗的功率小于R3消耗的功率，故C项错误；由于A1表的示数小于A2表的示数，由U＝IR可知，R2两端的电压小于R4两端的电压，故D项正确．9.【答案】C【解析】A、根据＝＝n得：＝n，所以R1两端的电压为：，故A错误；根据题意得副线圈的电流为I，所以通过副线圈的最大电流为I，故B错误；线圈会产生感应电流阻碍原电流即I1＞I2，故C正确；电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表A3，即I3≠0，故D错误．10.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U＝V≈220 V；由欧姆定律可知，电路中电流I＝＝A＝1.1 A.11.【答案】B【解析】从u－t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220 V；后半周期电压为零．根据有效值的定义，×T＝×＋0，得U＝156 V，选B.12.【答案】C【解析】摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流是交流电，且两同学的站立方位、绳子的长度、摇绳的频率等因素均会影响绳中的电流大小，C对．13.【答案】A【解析】由电动势e＝10sin (20πt) V知，从线圈位于中性面时开始计时，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误．当t＝0.4 s时，e＝10sin(20π×0.4) V＝0，D错误．14.【答案】C【解析】根据公式E m＝nBSω可得将电枢的匝数增加1倍，转速增加1倍后产生的电动势最大值为εm′＝4εm，所以变化后的感应电动势表达式为e＝4εm sin 2ωt，故选C.15.【答案】A【解析】因为电动势的表达式是正弦函数，所以是从中性面开始计时的，故A正确；t＝0时，线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，故B错误；电动势的有效值为10 V，所以电路中的电流为：I＝＝1 A，所以电阻的热功率为P＝I2R＝8 W，故C错误；用电压表测路端电压时读数为U＝IR＝8 V，故D错误．故选A.16.【答案】A【解析】线框中电动势为正弦规律变化，t＝0时刻线框中感应电动势为零，故此时线框处于中性面上，磁通量最大，A对；电动势的有效值为U＝＝220 V，B错；交流电的周期为：T＝＝0.02 s，C错；若转速增大1倍，则最大值增大1倍，角速度也增加1倍；故表达式为：e＝440sin 200πt，D错．17.【答案】B【解析】线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为e＝()sinωt，电压有效值为U＝NBS，电流表的示数I＝＝NBS，A、C错误，B正确．Q＝T＝，D错误．18.【答案】D【解析】当S闭合后，电路的电阻减小，副线圈的电流增大，所以通过电阻R的电压增大，灯泡两端的电压减小，灯L1、L2都不能正常发光，故A错误；由于副线圈中负载电阻减小，消耗的功率P＝，故消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，故原线圈的输入功率增大，故B错误，D正确；变压器原、副线圈的匝数不变，故原、副线圈中电流之比不变，故C错误．19.【答案】A【解析】220 V是电容器的耐压值即最大承受值，所以选A.20.【答案】D【解析】有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，故A错．在正弦(余弦)式交变电流中，其有效值为最大值的倍，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故B错．交变电流要产生热量需要一定的时间，C选项中没有说明时间，因此是错误的．21.【答案】(1)A(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA n【解析】(1)A由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.22.【答案】(1)(2)mv＋【解析】(1)导体棒产生的感应电动势e＝BLv＝BL·v max sinωt，是正弦式交变电流，其有效值为E＝＝在Δt＝＝T的时间内，电阻R上产生的热量为Q＝I2RT＝2R＝.(2)从t＝0到t＝的时间是周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律得：W外＝mv＋Q′Q′是这段时间内电阻R和R0产生的热量，则Q′＝·＝则这段时间外力F所做的功为W外＝mv＋.23.【答案】(1)2.0×103W(2)【解析】(1)发电机输出的电压为400 V，经升压变压器后电压变为U＝×400 V＝2.0×103V，由P＝UI得输电线上的电流I＝＝A＝20 A，输电线上的功率损失ΔP＝I2·R＝202×5 W＝2.0×103W；(2)输电线上的电压损失ΔU＝I·R＝20×5 V＝100 V，加在降压变压器原线圈两端的电压U1＝U－ΔU＝2.0×103V－100 V＝1.9×103V，降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U2＝220 V．降压变压器的变压比＝＝＝.24.【答案】(1)e＝314sin 314t V【解析】(1)角速度为ω＝2πn＝2π×rad/s＝314 rad/s；电动势的最大值为：E m＝NBSω＝100×0.5×(0.2×0.1)×314＝314 V，故交变电流的瞬时值表达式为e＝E m sinωt＝314sin 314t(V)．(2)电流的最大值：I m＝＝A＝31.4 A故电流的瞬时值表达式为：i＝I m sinωt＝31.4sin 314t(A)(3)线圈从中性面开始转90°角的过程中，平均电动势：＝N＝＝＝200 V.。

教科版高中物理选修(3-2)第2章第4、5节《电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用》学案

教科版高中物理选修（3-2）第2章第4、5节《电容器在交流电路中的作用电感器在交流电路中的作用》学案电感器在交流电路中的作用[目标定位] 1.通过演示实验了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用.2.知道感抗和容抗的物理意义以及与哪些因素有关.3.能够分析简单电路中的电容器、电感器的作用．一、电容器对交流电的阻碍作用[问题设计]如图1甲、乙所示，把灯泡和电容器串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，观察灯泡的发光情况．图1(1)分析电容器能通交流的原因．(2)若把图乙中的电容器去掉，变成图丙所示电路，会发生什么现象？说明了什么？(3)在图乙中，改变电容器的电容和电源频率，灯泡亮度会有什么变化？答案(1)把交流电源接到电容器两个极板上后，当电源电压升高时，电源给电容器充电，电荷向电容器极板上聚集，在电路中，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电，电荷从极板上流出，在电路中形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，好像是交流“通过”了电容器，但实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质．(2)灯泡变得比乙中亮，说明电容器对交变电流有阻碍作用．(3)电容变大时，灯泡变亮；频率增大时，灯泡变亮．[要点提炼]1．容抗：电容器对交流电的阻碍作用．2．影响容抗的因素：电容器的电容越大，交流电的频率越高，容抗越小．3．注意：电容器能通交变电流，并不是电荷真的穿过了电容器．4．电容器在电路中的作用：通交流，隔直流；通高频，阻低频.二、电感器对交流电的阻碍作用[问题设计]如图2所示，把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，再把它们接到交流电源上，取直流电源的电压与交流电压的有效值相等．图2(1)对比两种情况下灯泡的亮度有什么不同？说明了什么？(2)乙图中换用自感系数更大的线圈或调换频率更高的交流电源，灯泡的亮度有何变化？说明了什么？答案(1)甲图中灯泡比乙图中灯泡更亮，说明电感器对交变电流有阻碍作用．(2)不论是换用自感系数更大的线圈还是调换频率更高的交流电源，灯泡均变得更暗，说明线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，线圈对交流电的阻碍作用越大．[要点提炼]1．感抗：电感器对交变电流的阻碍作用的大小．2．影响感抗的因素：线圈的自感系数越大，交流电的频率越高，感抗越大．3．注意：电感器的感抗是由变化的电流在线圈中产生的感应电动势引起的，与制成线圈导体的电阻无关．4．扼流圈是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的电感线圈．(1)高频扼流圈高频扼流圈的自感系数很小，只对高频交变电流有较大的阻碍作用，对低频交变电流的阻碍作用较小，对直流电流的阻碍作用更小．它具有“通直流，通低频，阻高频”的作用．(2)低频扼流圈低频扼流圈的自感系数很大，既使交流的频率较低，它产生的感抗也很大．它具有“通直流，阻交流”的作用．三、电阻、感抗、容抗的作用及区别1．容抗的大小除了与电容自身的性质有关，还与交变电流的频率有关，频率越高，容抗越小．(填“大”或“小”)2．感抗的大小除了与电感线圈自身的性质有关外，还与交变电流的频率有关，频率越高，感抗越大．(填“大”或“小”)3．电阻无论对直流还是交流，阻碍作用相同，只取决于电阻本身．一、对容抗的理解例1如图3所示，接在交流电源上的灯泡正常发光，以下说法正确的是 ( )图3A．把电介质插入电容器，灯泡变亮B．增大电容器两极板间的距离，灯泡变亮C．减小电容器两极板间的正对面积，灯泡变暗D．使交变电流频率减小，灯泡变暗解析把电介质插入电容器，电容变大，容抗变小，电容器对交变电流阻碍作用变小，所以灯泡变亮，故A正确；增大电容器两极板间的距离，电容变小，电容器对交变电流阻碍作用变大，所以灯泡变暗，故B错误；减小电容器两极板间的正对面积，电容变小，灯泡变暗，故C 正确；使交变电流频率减小，电容器对交变电流阻碍作用变大，灯泡变暗，故D正确．答案ACD二、对感抗的理解例2如图4所示的实验电路中，若直流电压和交变电压的有效值相等，S为双刀双掷开关，下列叙述正确的是( )图4A．当S掷向a、b时灯较亮，掷向c、d时灯较暗B．当S掷向a、b时灯较暗，掷向c、d时灯较亮C．S掷向c、d，把电感线圈中的铁芯抽出时灯变亮D．S掷向c、d，电源电压不变，而使频率减小时，灯变暗解析线圈对恒定电流无感抗，对交变电流有感抗，当交流电频率减小时，感抗变小，灯变亮，并且是有铁芯时感抗更大，故铁芯抽出时灯变亮，故A、C正确．答案AC三、电阻、感抗、容抗的对比例3如图5所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220 V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是( )图5A．三灯亮度不变B．三灯均变亮C．L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D．L1亮度不变、L2变暗、L3变亮解析当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此L3变亮，L2变暗．又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故L1亮度不变，所以选D.答案 D四、电感器、电容器在电路中的应用例4在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输送到再下一级，可以采用如图6所示电路，其中a 、b 应选择的元件是 ()图6A ．a 是电容较大的电容器，b 是低频扼流圈B ．a 是电容较大的电容器，b 是高频扼流圈C ．a 是电容较小的电容器，b 是低频扼流圈D ．a 是电容较小的电容器，b 是高频扼流圈解析电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容较小，所以a 处放电容较小的电容器，电感线圈在该电路中要求起到通低频、阻高频的作用，b 处接一个高频扼流圈，D 对．答案D电容器和电感器在交流电路中的作用⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧电容⎩⎪⎨⎪⎧ 容抗：电容对交变电流阻碍作用的大小容抗的大小：C 越大、f 越高，容抗越小应用⎩⎪⎨⎪⎧ 隔直电容器：通交流，隔直流高频旁路电容器：通高频，阻低频电感⎩⎪⎨⎪⎧ 感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小感抗的大小：L 越大、f 越高，感抗越大应用⎩⎪⎨⎪⎧ 低频扼流圈：通直流，阻交流高频扼流圈：通直流，通低频，阻高频1．(对容抗的理解)如图7所示，白炽灯和电容器串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增大时 ( )图7A．电容器电容增大 B．电容器电容减小C．灯变暗 D．灯变亮答案 D解析电容器的电容是由电容器本身的特性决定的，与外加的交流电源的频率无关，选项A、B 错误．当交流电源的频率增大时，电容器充、放电的速度加快，电容器的容抗减小，电流增大，灯变亮，故选项C错误，D正确．2. (对感抗的理解)在如图8所示的电路中，L为电感线圈，灯泡的电阻为R，电流表内阻为零，电压表内阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin (100πt) V．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是( )图8A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．灯泡变暗D．灯泡变亮答案BC解析由u＝2202sin (100πt) V，可得电源原来的频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，当电源频率由原来的50 Hz增为100 Hz时，线圈的感抗增大，在电压不变的情况下，电路中的电流减小，选项A错误；灯泡的电阻R是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率(P＝I2R)减小，灯泡变暗，选项C正确，D错误；电压表与电感线圈并联，其示数为线圈两端的电压U L，设灯泡两端电压为U R，则电源电压的有效值为U＝U L＋U R，因U R＝IR，故电流I减小时，U R减小，因电源电压的有效值保持不变，故U L＝U－U R增大，选项B正确．3. (电阻、感抗、容抗的对比)如图9所示，三个灯泡相同，而且足够耐压，电源内阻忽略(两电源的电动势相同)．单刀双掷开关S接A时，三个灯亮度相同，那么S接B时( )图9A．三个灯亮度相同B．甲灯最亮，丙灯不亮C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮D．只有丙灯不亮，乙灯最亮答案 D解析开关S接A时，甲、乙、丙三个支路均有交流电通过，开关S接B时，电路处于直流工作状态．电容器C“隔直流、通交流”；电感线圈L“阻交流、通直流”；R对交流电、直流电有相同的阻抗．可判断S接B时电路中I丙＝0，I甲不变，I乙增大；又因为灯泡亮度与功率(P＝I2R)成正比，所以只有丙灯不亮，乙灯最亮.题组一对容抗的理解1．对交变电流通过电容器的理解正确的是( )A．交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B．交变电流定向移动的电荷通过电容器两极板间的绝缘介质C．交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D．交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外) 答案CD解析电流能“通过”电容器，并非自由电荷真的通过电容器两极板间的绝缘介质，而是交变电流交替对电容器充、放电，电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器．2．有两个电容器的电容分别为C1＝5 μF和C2＝3 μF，分别加在峰值一定的正弦交流电源上，在下列各种情况下，哪一种情况通过电容器的电流最大( )A．在C1上所加交变电流频率为50 HzB．在C2上所加交变电流的频率为50 HzC．在C1上所加交变电流的频率为100 HzD．在C2上所加交变电流的频率为100 Hz答案 C解析电容越大，交变电流频率越大，容抗越小，电流越容易通过电容器．C1>C2,100 Hz>50 Hz，所以C正确．3．如图1所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增大，可行的办法是 ( )图1A．使发电机F的转速增大B．使发电机F的转速减小C．在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D．使电容器两极板间的距离增大答案 A解析当发电机转速增大时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小，电容器两极板间距离增大时电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电源的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项均错误．题组二对感抗的理解4. 一个灯泡通过一个粗导线线圈与一交流电源相连接，如图2所示．一铁棒插进线圈后，该灯将( )图2A．变亮B．变暗C．对灯的亮度没影响D．无法判断答案 B解析在线圈内由于磁场变化而产生的感应电动势，总是阻碍电流变化，正是这种阻碍变化的特性，使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感线圈的自感系数，使自感系数增大，感抗增大，降落的电压增大，灯泡两端的电压减小，所以灯变暗．5. 如图3所示，输入端a、b的输入电压既有直流成分，又有交流成分，以下说法中正确的是(L的直流电阻不为零但较小)( )图3A．直流成分只能从L通过B．交流成分只能从R通过C．通过R的既有直流成分又有交流成分D．通过L的直流成分比通过R的直流成分要大答案CD解析由于线圈L的直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对交流有阻碍作用，因此也有交流成分通过R，B错，C正确；由于R对交流也有阻碍作用，所以也有交流成分通过L，A 错；因为线圈的直流电阻较小，所以通过线圈的直流成分比通过R的要大，D正确．题组三电阻、感抗、容抗的对比6. 如图4所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U 的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是( )图4A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管答案 B解析由a、b接直流电流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，可判断元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．7. 如图5所示，在电路两端加上正弦交流电，保持电压有效值不变，使频率增大，发现各灯的亮暗情况是：灯L1变亮，灯L2变暗，灯L3不变，则M、N、L中所接元件可能是 ( )图5A．M为电阻，N为电容器，L为电感线圈B．M为电感线圈，N为电容器，L为电阻C．M为电容器，N为电感线圈，L为电阻D．M为电阻，N为电感线圈，L为电容器答案 C解析题组四电感器、电容器在电路中的应用8. 在电子技术中，从某一装置输出的电流既有高频成分又有低频成分，如果只需把低频成分输送到下一级装置，如图6所示，则下列做法合理的是( )图6A．在a、b间接入一个电容器B．在a、b间接入一个低频扼流圈C．在a、b间接入一个高频扼流圈D．在a、b间接入一个电容器或高频或低频扼流圈都可以答案 C解析电容器是“通高频，阻低频”，低频扼流圈“通直流，阻交流”，而高频扼流圈“通直流，通低频，阻高频”，C对．9．如图7甲、乙所示是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．关于两图中负载电阻R上得到的电流特征，下列判断正确的是 ( )图7A．图甲中R得到的是交流成分B．图甲中R得到的是直流成分C．图乙中R得到的是低频成分D．图乙中R得到的是高频成分答案AC解析当交变电流加在电容器上时，有“通交流、隔直流，通高频、阻低频”的特性，题图甲中电容器隔直流，R得到的是交流成分，A正确，B错误；题图乙中电容器通过交流高频成分，阻碍交流低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误．10．某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图8甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图9a、b、c所示，则下列判断中正确的是( )图8图9A．AB间是电容器 B．BC间是电感线圈C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻答案ABD解析根据题图a可知，有瞬时充电电流，稳定后电路中无电流，说明AB间是电容器，充电完毕，电路为开路，故A正确．根据题图b可知，阻碍电流增大，但是稳定后电流恒定，符合电感线圈的特点，所以BC间为电感线圈，故B正确．根据题图c，接通电路后，电流马上达到稳定值，说明CD间为定值电阻，故C错误，D正确．。

人教版高中物理选修3-2测试题及答案解析全套

人教版高中物理选修3-2测试题及答案解析全套含模块综合测试题，共4套第四章电磁感应(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第1～5小题中只有一个选项符合题意，第6～8小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1.如图1所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外。

则B圆内的磁通量()图1A．为零B．垂直纸面向里C．垂直纸面向外D．条件不足，无法判断解析：选B根据右手螺旋定则可知，A产生的磁场在A线圈内部垂直纸面向里，在外部垂直纸面向外，由于磁感线是闭合的曲线，所以A内部的磁感线一定比A外部的磁感线要密一些，所以B项正确。

2.如图2所示，a为圆形金属环，b为直导线，且b垂直环面穿过圆环中心()图2A．若直导线b中通入恒定电流，金属环a中会产生感应电流B．若直导线b中通入交变电流，金属环a中会产生感生电流C．若直导线b中通入恒定电流，同时让直导线b绕过圆环中心的水平轴在竖直平面内转动，金属环a中会产生感应电流D．以上三种说法均不对解析：选D产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化，不管b中通入什么样的电流，穿过a 中的磁通量始终为0，D 对。

3．半径为r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d ，如图3甲所示。

有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示。

在t ＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q 的静止微粒。

则以下说法正确的是( )图3A ．第2秒内上极板为正极B ．第3秒内上极板为负极C ．第2秒末微粒回到了原来位置D ．第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 πr 2/d解析：选A 根据楞次定律，结合图像可以判断：在0～1 s 内，下极板为正极，上极板为负极；第2秒内上极板为正极，下极板为负极；第3秒内上极板为正极，下极板为负极；第4秒内上极板为负极，下极板为正极，故A 选项正确，B 选项错误。

最新人教版高中物理选修3-2：5.4变压器知识点总结及课时练习

4变压器记一记变压器知识体系辨一辨1.变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压．(√)2．电流通过铁芯从原线圈流到副线圈．(×)3．理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．(√)4．理想变压器是一个理想化模型．(√)5．学校中用的变压器工作时没有能量损失．(×)6．理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率．(×)想一想1.什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？提示：理想变压器是理想化的物理模型，忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．2．如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？提示：不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生．3．根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．提示：若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，将U1：U2：U3:…＝n1:n2:n3:…代入得n1I1＝n2I2＋n3I3＋….思考感悟：练一练1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析：通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A项错误；因理想变压器无漏磁，故B项错误；由互感现象知C项正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D 项错误．答案：C2．(多选)如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A．以下判断正确的是()A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝11 3解析：变压器的输入功率等于输出功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，A 项错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，D 项正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，B 项正确；根据I ＝I m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝115 2 A ≈3.1 A ，C 项错误．答案：BD3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2＝2:1，和Ⓐ均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 两端电压u 1＝12 2 sin 100 πt (V)．下列说法正确的是( )A ．电流频率为100 HzB.的读数为24 VC ．Ⓐ的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 W 解析：根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V ，f ＝ω2 π＝50 Hz ，A 项错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V ＝6 V ，即的读数为6 V ，B 项错误；又I 2＝U 2R L＝66 A ＝1 A ，即Ⓐ的读数为1 A ，C 项错误；根据P 入＝P 出及P 出＝U 22R L＝626 W ＝6 W ，D 项正确．答案：D4．(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为1001，乙图中原、副线圈匝数比为110，则()A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB．甲图是电流互感器，输电电流是100 AC．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD．乙图是电流互感器，输电电流是100 A解析：根据U1U2＝n1n2，有U1＝n1n2U2＝1001×220 V＝22 000 V，故A项正确；题图甲是电压互感器，故B项错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C项错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I1I2＝n4n3，有I1＝n4n3I2＝101×10 A＝100 A，故D项正确．答案：AD要点一变压器的原理和电压、电流关系1.(多选)关于变压器，下列说法正确的是()A．变压器的工作原理是电磁感应B．一切变压器的工作基础都是互感现象C．各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作D．只有交变电流接入变压器的原线圈中，变压器才能持续正常工作解析：变压器的原线圈接交流电源时，有交变电流流过，引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化，在原、副线圈中都产生了感应电动势，所以变压器的工作原理是电磁感应，A项正确；有一种变压器叫自耦变压器，它只有一个线圈绕在铁芯上，但有三个抽头，可升压、也可降压，这种变压器的工作基础是自感，B 项错误；变压器要想持续正常工作，原线圈必须接交变电流，若接直流，原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势，变压器不能持续正常工作，C 项错误，D 项正确．答案：AD2．理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，下列说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1D ．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1 解析：对理想变压器，无磁通量损失，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，才导致电压与匝数成正比，A 、B 、C 三项错误；理想变压器可以忽略各种损耗，故输入功率等于输出功率，D 项正确．答案：D 3.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1:2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ，原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )A ．U ＝110 V ，I ＝0.2 AB ．U ＝110 V ，I ＝0.05 AC ．U ＝110 2 V , I ＝0.2 AD ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 2 A解析：在副线圈电路中，I 2＝P U 2＝0.1 A ，再根据U 1U 2＝n 1n 2，及I 1I 2＝n 2n 1，得U 1＝110 V ，I 1＝0.2 A ，故B 、C 、D 错，A 项正确．答案：A4．用理想变压器给负载电阻R 供电，变压器输入电压一定时，在下列四个办法中，哪种可以使变压器输出功率增加( )A ．增加变压器原线圈匝数，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．增加负载电阻的阻值，而变压器原、副线圈匝数不变D．减小变压器副线圈匝数，而原线圈匝数和负载电阻保持不变解析：由U1U2＝n1n2，当n1增加时，U2减小，P2＝U22R，P2减小，A项错误；U1、n1、n2不变，则U2不变，R减小时，P2＝U22 R，P2增大，B项正确，C项错误；当n1、U1、R不变，n2减小时，则U2减小，由P2＝U22R，P2会减小，D项错误．答案：B要点二变压器的动态分析5.如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sin ωt，副线圈电路中R 0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()A．I1和I2表示电流的平均值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I2变大解析：电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A、B两项错误．根据U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1，U1不变，则U2不变，滑片P向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I2变大，根据I1I2＝n2n1得I1＝n2n1I2，I1变大，故C项正确，D项错误．答案：C6．(多选)如图所示，T为理想变压器，电流表Ⓐ、电压表均为理想交流电表．R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电，则()A．只将滑片P1下移时，电流表Ⓐ示数变小B．只将滑片P 2下移时，电压表示数变大C．只增大交流电的电压时，电流表Ⓐ示数变大D．只增大交流电的频率时，电压表示数不变解析：只将滑片P1下移时，变压器副线圈输出电压U2减小，由U1I1＝U22R可知，U1、R不变，I1减小，电流表Ⓐ示数变小，A项正确；只将滑片P2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U2不变，因此副线圈电路中的电流增大，R1两端的电压增大，R3两端的电压减小，电压表的示数减小，B项错误；只增大交流电的电压时，根据变压比公式可知，副线圈两端的电压增大，因此副线圈的电流增大，根据变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表Ⓐ示数增大，C项正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大，副线圈电路中的总电阻增大，总电流减小，R1两端的电压减小，R3两端的电压增大，电压表示数增大，D项错误．答案：AC要点三几种常见的变压器7.(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()A．线圈匝数n1<n2，n3<n4B．线圈匝数n1>n2，n3>n4C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路解析：题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，其中的电表为电流表，故选项C、D两项正确．答案：CD8.如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝．电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W．下列判断正确的是() A．当选择挡位3时，电动机两端电压为110 VB．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1 WD．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W解析：由电压与匝数的关系U0U3＝n0n3，解得U3＝110 V，A项正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B项错误；当选择挡位4时，电动机两端电压为额定电压，达到额定功率，在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I＝PU＝0.5 A，热功率P r＝I2r＝1 W，输出功率为P－P r＝(110－1) W ＝109 W，D项错误；当选择挡位2时，电动机没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C项错误．答案：A基础达标1.理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为()A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D．原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势解析：理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏现象，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，D 符合题意．答案：D2．下列图中可以将电压升高供给家用电灯的变压器是()解析：电压升高，原线圈的匝数要少于副线圈的匝数，原线圈要接交流电，接直流电时变压器不工作，故C项正确．答案：C3.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A．下列判断正确的是()A．原线圈和副线圈的匝数比为2:1B．原线圈和副线圈的匝数比为5:1C．电流表A2的示数为0.1 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A解析：由电压表V 示数和电流表A 1的示数可得原线圈中的功率P 1＝U 1I 1，P 1＝P 2＝I 22R ，所以电流表A 2的示数为I 2＝U 1I 1R ＝220×0.244 A ＝1 A ，C 、D 两项错误；原线圈和副线圈的匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝51，A 项错误，B 项正确．答案：B4.如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 000 2sin 100πt V的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V ,880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50:1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W解析：根据接入电压u ＝11 0002sin 100πt V ，输入电压有效值为11 000 V ，要使“220 V ,880 W ”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I ＝P U ＝4 A ，副线圈输出电压为U 出＝Ir ＋U ＝4×6 V＋220 V ＝244 V ，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比为2 75061，A 项错误，C 项正确；交流电的频率f ＝ω2π＝100 π2 πHz ＝50 Hz ，B 项错误；变压器的输出功率P 出＝P R L ＋P r ＝880 W ＋42×6 W ＝976 W ，D 项错误．答案：C5.如图所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计．当S 闭合时( )A ．电流表A 1的读数变大，电流表A 2的读数变小B．电流表A1的读数变大，电流表A2的读数变大C．电流表A1的读数变小，电流表A2的读数变小D．电流表A1的读数变小，电流表A2的读数变大解析：当S闭合后，变压器副线圈电路中的总电阻R减小，而输出电压不变．由I2＝U2R得I2变大，即电流表A2的读数变大，变压器的输出功率变大．由U1I1＝U2I2可知，I1变大，即电流表A1的读数也变大，B项正确．答案：B6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4:1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2的示数为()A．3 mA B．0C．48 mA D．与负载R的值有关解析：当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，在原线圈中产生恒定不变的电流，铁芯中产生的磁场是不变的，穿过副线圈的磁通量不变，不能在副线圈中产生感应电流，即A2的示数为0，B项正确．答案：B7.一理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2＝11:5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则()A．流过电阻的电流是20 AB．与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC．经过1 分钟电阻发出的热量是6×103 JD．变压器的输入功率是1×103 W解析：由电压的有效值和最大值的关系得U1＝U m2＝220 V．根据理想变压器电压与匝数的关系U1U2＝n1n2，得U2＝n2n1U1＝511×220 V＝100 V，故电压表的示数是100 V，B项错误；I2＝U2R＝10010A＝10 A，A项错误；1 分钟内电阻发出的热量Q＝I2Rt＝102×10×60 J＝6×104 J，C项错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出＝U2I2＝100×10 W＝1×103 W，故D项正确．答案：D8.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开．当开关S接通时，以下说法中不正确的是()A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大解析：由于输入电压不变，所以当S接通时，理想变压器副线圈M、N两端输出电压不变．并联灯泡L2，总电阻变小，由欧姆定律I2＝U2R2知，流过R的电流增大，电阻上的电压U R＝IR增大．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1＝I2U2得，I2增大，原线圈输入电流I1也增大．U MN不变，U R变大，所以U L1变小，流过灯泡L1的电流减小．综上所述，应选A.答案：A9.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900；原线圈为1 100，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A解析：对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I 1＝P U 1＝2 000220 A ≈9.1 A ，负载两端电压即为副线圈电压，由U 1U 2＝n 1n 2，即220 V U 2＝1 1001 900，可得U 2＝380 V ，故B 项正确．答案：B10．如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用灯泡相同，且规格都是“220 V ,40 W ”，当灯泡所消耗的功率都调为20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小( )解析：C 图为理想变压器调节电压，而理想变压器不消耗能量，A 、B 、D 三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定会多消耗能量．C 项正确．答案：C11.某变压器原、副线圈匝数比为 55:9，原线圈所接电源电压按如图所示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是( )A ．输出电压的最大值为36 VB ．原、副线圈中电流之比为55:9C ．变压器输入、输出功率之比为55:9D ．交流电源有效值为220 V ，频率为50 Hz解析：由U 1U 2＝n 1n 2得，输出电压的最大值为36 2 V ，A 项错误；原、副线圈中电流之比I1I2＝n2n1＝955，故B项错误；理想变压器输入功率与输出功率相等，C项错误；由图象易知D项正确．答案：D能力达标12.如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V．现把C、D接4 V交变电压，P、Q接4 V直流电压，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压()A．10 V10 V B．10 V 4 VC．4 V10 V D．10 V0解析：题图甲是一个自耦变压器，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4 V交变电压时，A、B间将得到10 V交变电压．题图乙是一个分压电路，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，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P 两点的电势相等．所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V，故B项正确．答案：B13．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定电压为U0的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为R，图中电压表为理想电表．下列说法正确的是()A ．变压器输入电压的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t VB ．电压表的示数为 2 U 0C ．变压器的输入功率为U 20RD ．变压器的匝数比为U m U 0 解析：由题图乙知，变压器输入电压的瞬时值为u ＝U m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2 πT t V ，A 项正确；电压表的示数为U 0，B 项错误；变压器的输入功率为U 20R ，C 项正确；由变压器变压公式，变压器的匝数比为U m 2U 0，D 项错误．答案：AC14.如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n 1:n 2:n 3＝10:5:1，其中n 1接到220 V 的交流电源上，n 2和n 3分别与电阻R 2、R 3组成闭合回路．已知通过电阻R 3的电流I 3＝2 A ，电阻R 2＝110 Ω，求通过电阻R 2的电流I 2和通过原线圈的电流I 1.解析：由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R 2上的电压U 2＝n 2n 1U 1＝510×220 V ＝110 V 通过电阻R 2的电流I 2＝U 2R 2＝110110 A ＝1 A 加在R 3上的电压U 3＝n 3n 1U 1＝110×220 V ＝22 V 根据输出功率等于输入功率得：U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3代入数据解得通过原线圈的电流为：I 1＝0.7 A.答案：1 A 0.7 A15.如图所示，理想变压器B 的原线圈跟副线圈的匝数比n 1n 2＝21，交流电源电压u＝311sin 100πt V，F为熔断电流为I0＝1.0 A的保险丝，负载R为一可变电阻．(1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？解析：原线圈电压的有效值为U1＝3112V≈220 V由U1U2＝n1n2得副线圈两端的电压U2＝n2n1U1＝12×220 V＝110 V.(1)当R＝100 Ω时，副线圈中电流I2＝U2R＝110100A＝1.10 A.由U1I1＝U2I2得原线圈中的电流为I1＝U2U1I2＝110220×1.10 A＝0.55 A，由于I1<I0(熔断电流)，故保险丝不会被熔断．(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I′1刚好到达熔断电流I0，即I′1＝1.0 A，则副线圈中的电流为I′2＝U1U2I′1＝n1n2·I′1＝2×1.0 A＝2.0 A变阻器阻值为：R0＝U2I′2＝1102.0Ω＝55 Ω此时变压器的输出功率为P2＝I′2U2＝2.0×110 W＝220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 Ω，输出的电功率不能大于220 W.答案：(1) 保险丝不会被熔断(2)55Ω220 W。

新课标高中物理选修3-2课后习题答案

高中物理3.2课后习题答案第4章第1节划时代的发现1.奥斯特实验,电磁感应等.2.电路是闭合的.导体切割磁感线运动.第2节探究电磁感应的产生条件1. 〔1〕不产生感应电流〔2〕不产生感应电流〔3〕产生感应电流2.答：由于弹簧线圈收缩时,面积减小,磁通量减小,所以产生感应电流.3.答：在线圈进入磁场的过程中,由于穿过线圈的磁通量增大,所以线圈中产生感应电流；在线圈离开磁场的过程中,由于穿过线圈的磁通量减小,所以线圈中产生感应电流；当个线圈都在磁场中时,由于穿过线圈的磁通量不变,所以线圈中不产生感应电流.4.答：当线圈远离导线移动时,由于线圈所在位置的磁感应强度不断减弱,所以穿过线圈的磁通量不断减小,线圈中产生感应电流.当导线中的电流逐渐增大或减小时,线圈所在位置的磁感应强度也逐渐增大或减小,穿过线圈的磁通量也随之逐渐增大或减小,所以线圈中产生感应电流.5.答：如果使铜环沿匀强磁场的方向移动,由于穿过铜环的磁通量不发生变化,所以,铜环中没有感应电流；如果使铜环在不均匀磁场中移动,由于穿过铜环的磁通量发生变化,所以,铜环中有感应电流.6.答：乙、丙、丁三种情况下,可以在线圈B中观察到感应电流.由于甲所表示的电流是稳恒电流,那么,由这个电流产生的磁场就是不变的.穿过线圈B的磁通量不变,不产生感应电7.流•乙、丙、丁三种情况所表示的电流是随时间变化的电流,那么,由这样的电流产生的磁场也是变化的,穿过线圈B的磁通量变化,产生感应电流.2 8.为了使MN中不广生感应电流,必须要求DENM 构成的闭合电路的磁通量不变,即BS = B0IS=〔l +vt〕l ,所以,从t=0开始,磁感应强度B随时间t的变化规律是B = —0-l vt第3节楞次定律1.答：在条形磁铁移入线圈的过程中,有向左的磁感线穿过线圈,而且线圈的磁通量增大.根据楞次定律可知,线圈中感应电流磁场方向应该向右,再根据右手定那么,判断出感应电流的方向,即从左侧看, 感应电流沿顺时针方向.2.答：当闭合开关时,导线AB中电流由左向右,它在上面的闭合线框中引起垂直于纸面向外的磁通量增加.根据楞次定律,闭合线框中产生感应电流的磁场,要阻碍它的增加,所以感应电流的磁场在闭合线框内的方向是垂直纸面向里,再根据右手定那么可知感应电流的方向是由D向C.当断开开关时, 垂直于纸面向外的磁通量减少.根据楞次定律,闭合线框中产生感应电流的磁场,要阻碍原磁场磁通量的减少,所以感应电流的磁场在闭合线框内的方向是垂直纸面内外,再根据右手定那么可知感应电流的方向是由C向D.3.答：当导体AB向右移动时,线框ABCD中垂直于纸面向内的磁通量减少.根据楞次定律,它产生感应电流的磁场要阻碍磁通量减少,即感应电流的磁场与原磁场方向相同.垂直于纸面向内,所以感应电流的方向是A - B-C-D.此时,线框ABFE中垂直纸面向内的磁通量增加,根据楞次定律,它产生的磁场要阻碍磁通量的增加,即感应电流的磁场与原磁场方向相反,垂直于纸面向外.所以,感应电流的方向是A-B-F-E.所以,我们用这两个线框中的任意一个都可以判定导体AB中感应电流的方向.说明：此题对导体AB中的电流方向的判定也可用右手定那么来确定.4.答：由于线圈在条形磁铁的N极附近,所以可以认为从A到B的过程中,线圈中向上的磁通量减小, 根据楞次定律,线圈中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少,即感应电流的磁场与原磁场方向相同,再根据右手螺旋定那么可知感应电流的方向,从上向下看为逆时针方向.从B到C的过程中,线圈中向下的磁通量增加,根据楞次定律,线圈中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,即感应电流的磁场与原磁场方向相反, 再根据右手螺旋定那么可知感应电流的方向, 从上向下看为逆时针方向.5.答：〔1〕有感应电流〔2〕没有感应电流；〔3〕有感应电流；〔4〕当合上开关S的一瞬间,线圈P的左端为N极；当翻开开关S的上瞬间,线圈P的右端为N极.6.答：用磁铁的任一极〔如N极〕接近A球时,穿过A环中的磁通量增加,根据楞次定律, A环中将产生感应电流,阻碍磁铁与A环接近,A环将远离磁铁；同理,当磁铁远离发A球时,A球中产生感应电流的方向将阻碍A环与磁铁远离,A环将靠近磁铁.由于B环是断开的,无论磁极移近或远离B环, 都不会在B 环中形成感应电流,所以B环将不移动.7.答：〔1〕如下图.圆盘中任意一根半径CD都在切割磁感线,这半径可以看成一个电源,根据右手定那么可以判断,D点的电势比C点高,也就是说,圆盘边缘上的电势比圆心电势高, 〔2〕根据右手定那么判断,D点电势比C点高,所以流过电阻R的电流方向自下向上.说明：此题可拓展为求CD间的感应电动势.设半径为r,转盘匀速转动的角速度②,匀强磁场的磁感应强度为B,求圆盘转动时的感应电动势的大小.具体答案是 E =1 Br% .第4节法拉第电磁感应定律1.正确的选项是D.0.09—0.02 V = 175V ；2.解：根据法拉第电磁感应定律,线圈中感应电动势为 E =n般=1000 m根t 0.4 据闭合电路欧姆定律可得,通过电热器的电流为I = =」75c A=0.175AR r 990 103.解：根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式£ = 8卜得：缆绳中的感应电动势_ _5 4 3 3E =4.6 10 2.05 10 7.6 10 V=7.2 10 V4.答：可以.声音使纸盒振动,线圈切割磁感线,产生感应电流.5.答：由于线圈绕OO'轴转动时,线圈长L2的边切割磁感线的速度变化,感应电动势因而变化.根据公式E =Blvsin8 和v =^r 有E = BL1L2缶sin .由于S = L1L2,8=90*,所以,E = BS..2 E A2线圈中感应电动势E=n^ = n^BnR2,所以,T=[ = 4.(2) :t t E B2 1 6.答：〔1〕根据法拉第电磁感应定律,根据闭合电路欧姆定律,可得通过线圈的电流I =5=口斐"2 2n=n4BTSR,所以,R 」t : 2 R 」t 2:S7 .答：管中有导电液体流过时, 相当于一段长为d 的导体在切割磁感线, 产生的感应电动势 E = Bdv .液2体的流量Q=vn 〔2〕,即液体的流量与电动势 E 的关系为Q=4dE.第5节电磁感应定律的应用1 .解：根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式£ = Bl v,该机两翼尖间的电势差为5E =4.7x10 x 12.7 x 0.7 x340V=0.142V ,根据右手定那么可知,从驾驶员角度来说,左侧机翼电势高.说明：该题的难点之上在于学生的空间想象力往往比拟弱,对此,可用简单图形〔图 4-12 〕帮助理解；另外,该题可补充一问,即当飞机从西向东飞行时,哪侧机翼电势高？分析可得仍为左侧机翼电势高.〔1〕根据法拉第电磁感应定律,线圈中感应电动势为E = n 与R .根据G-t 图象可知,」t华■=0.5Wb/s .电压表的读数为 E =n 竽■=100M0.5V=50V . 〔2〕感应电场的方向为逆时针方・：t .:t向,如下图.〔3〕 A 端的电势比B 端高,所以A 端应该与电压表标的接线柱连接.答：〔1〕等效电路如下图.〔2〕通过R 的电流方向从上到下.根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式E = Blv, MN 、PQ 的电动势都为E=1M1M1V .根据电池的并联和闭合电路欧姆定律,通过MN 的电流方向为自 N 到M ;过PQ 的电流方向为自 N 到M ;过PQ 的电流方向为Q 到P . 为2:1.〔2〕线圈以速度 v 匀速进入磁场,当 CD 边在磁场中时,CD 边受安培力最大,最大值为2. 3. R 电流 I =E = 1A=1A . (3)通过R 14. 〔1〕线圈以速度v 匀速进入磁场,当CD 边在磁场中时,线圈中感应电动势 E I = BI I V ,其中1I 为CD 边的长度.此时线圈中的感应电流为 I I 二且 _ BI I V ,其中R 为线圈的总电阻.同理,线圈以速度 2v匀速进入磁场时,线圈中的感应电流最大值为 12旦 2Bl 1V.第二次与第一次线圈中最大电流之比 2,F I =BI I I I B 11 v O 由于线圈做匀速运动,所以此时外力也最大,且外力大小等于安培力大小,此时 2,外力的功率为P =Fy = B 11 v .同理,线圈以速度2v 进入磁场时,外力的最大功率为 P 2 = 4B I 1 v第二次与第一次外力做功的最大功率之比为 4:1.〔3〕线圈以v 匀速进入磁场,线圈中的感应电流为,巳 Bl 1V 、一一 . . ______ . ,、一 . 12 ............................... .............. ....... ..................I 1 =-R- =—R-,设AD 边长为12,那么线圈经过时间t ■完全进入磁场,此后线圈中不再有感应电流.2, 2 22, 21 可进一步分析并说明,在这一过程中,外力克服安培力所做的功与感应电流所做的功是相等的.第6节互感和自感1 . 〔1〕当开关S 断开后,使线圈 A 中的电流减小并消失时,穿过线圈 B 的磁通量减小,肉而在线圈 B中将产生感应电流,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小,这样就使铁芯中磁场减弱得慢些,即在开关 S 断开后一段时间内,铁芯中还有逐渐减弱的磁场,这个磁场对衔铁 D 依然有力作用,因此,弹簧 K 不能立即将衔铁拉起.〔2〕如果线圈B 不闭合,不会对延时效果产生影响.在开关S 断开时,线圈A 中电流减小并很快消失,线圈 B 中只有感应电动势而无感应电流,铁芯中的磁场很快消失,磁场对衔铁 D 的作用力也很快消失,弹簧 K 将很快将衔铁拉起.2 .答：当李辉把多用表的表笔与被测线圈断开时,线圈中的电流将减小,发生自感现象.会产生较大的自感电动势,两只表笔间有较高电压, “电〞了刘伟一下,所以刘伟惊叫起来,当李辉再摸多用表的表笔时,由于时间经历的较长,自感现象根本“消失〞3 .答：〔1〕当开关S 由断开变为闭合,A 灯由亮变得更为明亮,B 灯由亮变暗,直到不亮.〔2〕当开关S 由闭合变为断开,A 灯不亮,B 灯由亮变暗,直到不亮.第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动 1 .答：当铜盘在磁极间运动时,由于发生电磁感应现象,在铜盘中主生感应电流,使铜盘受到安培力作用,而安培力的方向阻碍导体的运动,所以铜盘很快就停了下来.2 .当条形磁铁的N 极靠近线圈时,线圈中向下的磁通量增加,根据楞次定律可得,线圈中感应电流的磁场应该向上,再根据右手螺旋定那么,判断出线圈中的感应电流方向为逆时针方向〔自上而下看〕 .感应所以第一次线圈中产生的热量为 O 同理,线圈以速度 2v 匀速进入磁场时,线圈中产生的热量为 Q 2 = 2B 211212.第二次与第一次线圈中产生的热量之比为 2:1.说明:N极远离线圈时, 电流的磁场对条形磁铁N极的作用力向上,阻碍条形磁铁向下运动.当条形磁铁的线圈中向下的磁通量减小,根据楞次定律可得,线圈中感应电流的磁场应该向下,再根据右手螺旋定那么,判断出线圈中的感应电流方向为顺时针方向〔自上而下看〕.感应电流的磁场对条形磁铁N极的作用力向下,阻碍条形磁铁向上运动.因此,无论条形磁铁怎样运动,都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用,所以条形磁铁较快地停了下来,在此过程中,弹簧和磁铁的机械能均转化为线圈中的电能.3.答：在磁性很强的小圆片下落的过程中,没有缺口的铝管中的磁通量发生变化〔小圆片上方铝管中的磁通量减小,下方的铝管中的磁通量增大〕,所以铝管中将产生感应电流,感应电流的磁场对下落的小圆片产生阻力作用,小圆片在铝管中缓慢下落；如果小圆片在有缺口的铝管中下落,尽管铝管中也会产生感应电流,感应电流的磁场将对下落的也产生阻力作用,但这时的阻力非常小,所以小圆片在铝管中下落比拟快.4.答：这些微弱的感应电流,将使卫星受到地磁场的安培力作用.由于克服安培力作用,卫星的一局部运动转化为电能,这样卫星机械能减小,运动轨道离地面高度会逐渐降低.5.答：当条形磁铁向右移动时,金属圆环中的磁通量减小,圆环中将产生感应电流,金属圆环将受到条形磁铁向右的作用力.这个力实际上就是条形磁铁的磁场对感应电流的安培力.这个安培力将驱使金属圆环向右运动.第五章交变电流第1节交变电流1.答：磁铁靠近白炽灯,发现灯丝颤抖.由于通交变电流的灯丝处在磁场中要受到力的作用,灯丝受到的磁场力的大小、方向都随时间做周期性变化,因而灯丝颤抖.A<L2.答：这种说法不对.根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量的变化率号淳成正比,而t与磁通量中没有必然的联系.假定线圈的面积为S,所在磁场的磁感应强度为B,线圈以角速度切绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈在中性面时开始计时,那么磁通量①随时间变化的关系为:G = BDcosd,其图象如下图.线圈平面转到中性面瞬间( t=0, t=T),穿过线圈的磁通量 ①虽然最大,但是,曲线的斜率为 0,即,磁通量的变化率皎 =0,感应电动势为0；而线圈平面转到L t跟中性面垂直时(t =1T , t = 3丁),穿过线圈的磁通量中为0,但是曲线的斜率最大,即磁通量的 4 4变化率竽最大,感应电动势最大.△t 3 .解：单匝线圈转到线圈平面与磁场平行位置时, 即教科书图5.1—3中乙和丁图时,感应电动势最大.即E 2BL AB V = 2BL AB ,%=BL AD L AB . =0.01 0.20 0.10 2二 50V=6.3 10-2V AB AB AD AB4 .解：假定发电机线圈平面仅次于中性面开始计时,感应电动势瞬时值表达式e = E m Sin 6 t =400sin(314t).不计发电机线圈的内阻,电路中电流的峰值5 .解：KL 边与磁场方向呈30 °时,线圈平面与中性面夹角为60°,此时感应电动势为：e = E m Sin^t =BSosin603 = §BS .,电流方向为第2节描述交变电流的物理量 1 .解：交变电流1周期内,电流方向变化两次,所以 1s 内电流方向变化的次数为二父2次=100次.0.022 .解：不能把这个电容器接在交流电压是10V 的电路两端.由于,这里的 10V 的电压是指交流电压的有效值.在电压变化过程中的最大值大于 10V,超过了电容器的耐压,电容器会被击穿.3 .解：灯泡正常工作时,通过灯丝电流的有效值I = "P = T 40 A = ；2 A .电流的峰值 U 220 11I m =^2I=2：2A=0.26A . m 114 .根据图象,读出交变电流的周期 T=0.2s,电流的峰值I m=10A,频率f =；=02Hz=5Hz .电流的有效值I =仔二 =5"2A =7.1A2 U 5.解：该电热器消耗的功率p=y,其中U 为电压的有效值U = 一芦,所以, R 、2第3节电感和电容对交变电流的影响I m『勰A =0.2A 电流的瞬时值表达式i =I m sincot=0.2sin(314t).KNMLK .(U 2 T 2R =-3U1 W =967W2 501 •答：三个电流表A i、A2、A3所在支路分别为：纯电容电路、纯电感电路、纯电阻电路.改换电源后,交流电压峰值没有变化,而频率增加了.对于纯电容电路,交流电压峰值不变,那么电路两端电压的有效值不变.电容大小C未变,交变电流频率增大,那么感抗变小,电流有效值增大,那么容抗变小,电流有效值增大,即A读数增大.对于纯电感电路,交流电压峰值不变,那么电路两端电压的有效值不变. 电感大小L未变,交流频率增大,那么感抗变大,电流有效值减小,即A2读数减小.对于纯电阻电路,交流电压峰值不变,那么电路两端电压的有效值不变.虽然交变电流频率增大,但是对电阻大小没有影响, 电阻大小未变,那么电流有效值不变,即A3读数不变.2.答：由于电容串联在前级和后级之间,前级输出的直流成分不能通过电容器,而流成分可以通过电容器被输送到后级装置中,输入后级的成分中不含有前级的直流成分,所以两级的直流工作状态相互不影响.3.答：电容器对高频成分的容抗小,对低频成分的容抗大,根据教科书图 5.3-8的连接,高频成分就通过“旁边〞的电容器,而使低频成分输送到下一级装置.第4节变压器1.答：恒定电流的电压加在变压器的原线圈上时,通过原线圈的电流是恒定电流,即电流的大小和方向不变,它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变.因此在副线圈中不会产生感应电动势,副线圈两端也没有电压,所以变压器不能改变恒定电流的电压.2.解：根据题目条件可知, U i=380V, U2=36V, n〔=1140,求：电=选啜,国暇n〞卡=1081=400, U〔=220V, U2=55V,求：n[=3.解：根据题目条件可知,Ut ^卡=16..4 .答：降压变压器的副线圈应当用较粗的导线. 根据理想变压器的输出功率等于输入功率即I1U1 = I 2U 2 ,降压变压器的U2 <U1 ,因而,它的I2A I1,即副线圈的电流大于原线圈的电流,所以,相比之下,副线圈应用较粗的导线.5 .答：假定理想变压器的原线圈输入的电压 U i 一定,V i 示数不变；当用户的用电器增加时,相当于 Rn i 器输入功率等于输出功率,有：p =|21 = F2 = I 2U 2, U i 、U 2的值不变,I 2增大,那么I i 增大,A i示数增大.第5节电能的输送 i .在不考虑电抗的影响时,电功率P= IU ,所以I =§■ .当U =ii0K V 时,导线中的电流3 3 I =4800 ]%=4 3. 6A 当 U =ii0V 时,导线中的电流 I = 4800X 10 A=43.6X i03A .i i 0 i0 ii02.公式p 损=UI 和U=Ir 都是错误的,U 是输电电压,而非输电线上的电压降.正确的推导应该是：设输2 2 电电压为U,输送的电功率为 P.a=I r , I =；,那么P 损二与 r ,由此式可知,要减小功率损失, U U 2 就应当用高压送电和减小输电线的电阻 r.3 3.解：⑴用110V 电压输电,输电线上电流I 1 =UP = Z .*：0 A 定i.8M103A ,输电线上由电阻造成3 的电压损失U i =I i R = i.8Mi0 M0.05V=90V , (2)用11KV 电压输电,输电线上电流I 2=_P_』0 0 31A M 8A 输电线上由电阻造成的电压损失U 2 = I 2R=18M0.05V=0.9V .两者U 2 i i i 0比拟,可以看出,用高压输电可使输电线上的电压损失减少许多. 4 .解：输送的电功率为 P,输电电压为U ,输电线上的功率损失为灯P,导线的横截面积为 S,那么砰=I 2R=(UP)2P,由于P 、U 、AP 、L 、P 各量都是相同的, 所以横截面积为 S 与输电电压U 的二次方成反比,所以有切=匕 =(11"0)=2.5父103. . n 2.减小,副线圈电压 U 2=-2U i 不变,V 2本数不变国；由于 R 减小,所以A 2本数增大；由于理想变压△P ,导线长度为L,导线的电阻亮红S 2 U i 22202 输电导线上的功率损失用户得到的功率 500V 的电压输电,输电导线上的功率损失用户得到的功率 5 .解：(1)假设用 250V 的电压输电 PP =(P)2R =(22|003)2M0.5kW=3.2kW6 =P - P =20kW -3.2kW =i6.8kW (2)假设用3 P =(P )2R =(2 0.5kW=0.8kW品=P — P =20kW -0.8kW =19.2kW .6.解：输电原理如图5-16 所示.(1)降压变压器输出电流,也就是用户得到的电流I 用95 1032204.32 102A 2由于,PP = 12 r ,输电线上通过的电流25 103\ 8 A=25A . (2)输电线上损失的电压U-U r = Lr =25父8V=200V ,由于升压变压器为理想变压器,输入功率=输出功率,所以升压变压器输出的电压U2计算如下：由于, P2=I2U2=P1,所以,U2 =2=100父103 V=4父103V. (3)升压变压器的匝数之比I225n1 _ U1 n2 U 2 至0 =± .降压变压器的匝数之比4000 16n3 _ U3 _ U2 -U1 = 4000 一200 二1903 一U 用一U 用一220 - 11第六章传感器第1节传感器及其工作原理。

高中物理人教版本选修3-2 第五单元《交变电流》单元测试卷及解析

高中物理人教版本选修3-2第五单元《交变电流》单元测试卷注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）一、选择题abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是( )A. 乙图中Oa时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中c时刻对应甲图中的C图C. 若乙图中d等于0.02s，则1s内电流的方向改变50次D. 若乙图中b等于0.02s，则交流电的频率为50Hz2.正弦交变电动势的最小值出现在（）A.线圈经过中性面时B.穿过线圈的磁通量为零时C.穿过线圈的磁通量变化最快时D.线圈边框的速度与磁感线垂直时3.一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311V，当它接入220V的照明电路时，这盏灯A.将不亮B.灯丝将烧断C.只能暗淡发光D.能正常发光4.如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。

现闭合开关，灯泡正常发光。

若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则A. U=110V，I=0.2AB. U=110V，I=0.05AC. U=110√2V，I=0.2AD. U=110√2V，I=0.2√2A5.在交变站里，经常要用交流电表取检测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器，如图所示的四个图中，能正确反应工作原理的是（）A. B. C. D.6.如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V ，额定功率为22W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则A.U="110V" , I="0.2A"B.U="110V" , I="0.05" AC.U=110V, I="0.2A"D.U=110V, I="0.22" A7.线圈中产生的交流电动势e 随时间t 变化的情况如图所示，下列说法中正确的是AB ．交流电动势的最大值为2 VC ．交流电的频率为0.2 HzD ．交流电的周期为0.2s8.一矩形线圈在匀强磁场中绕中心轴转动，产生的交流电动势e=10sin4πt （V ），以下说法正确的是A.交流电的频率是4πHzB.当t=0时，线圈平面跟中性面垂直C.当t=0.5s 时，e 有最大值D.交流电的周期是0.5s9.如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为n 1=1000匝，副线圈匝数为n 2=200匝，电阻R=8.8Ω，原线圈接入一电压u t π= (V)的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则（）/sOA. 副线圈交变电流的频率是100 HzB. t=1s的时刻，电压表的示数为0C. 变压器的输入电功率为220WD. 电流表的示数为10A10.如图，将R＝220Ω的电阻接入电压u＝311sin314t V的交流电路中，则()A. 电压表示数是311VB. 电压表示数是157VC. 电流表示数是1AD. R消耗的功率是311W11.某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器，如果正常工作时输入电压为220 V，输出电压为4.2 V，输出电流为0.65 A，则( )A. 原线圈输入电流约为0.20 AB. 原线圈输入电流约为0.01 AC. 原、副线圈的匝数比约为52∶1D. 原、副线圈的匝数比约为1∶5212.一个小水电站，输出的电功率为20 kW，输电线总电阻为0.5 Ω，如果先用400 V电压输送，后又改用2 000 V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是（）A.减少50 WB.减少1 200 WC.减少7.68×106WD.增大7.68×106W13.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是( )A. 线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B. 线圈每转动一圈，感应电流方向就改变一次C. 线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次D. 线圈每转动一圈，感应电动势和感应电流方向都要改变一次第II卷（非选择题）二、解答题20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式．15.如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100Ω的电阻构成闭合回路．求：(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值；(2)从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量．16.发电机转子是边长为0.2m的正方形，线圈匝数为100匝，内阻为8Ω，初始位置如图所示，以ad、bc中点连线为轴以600T的匀强磁场中转动，灯泡电阻为24Ω，则：r/min的转速在磁感应强度为1π(1)从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值表达式；三、新添加的题型（）C. D.四、填空题U=15 sin100πt ，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25W，那么这个电阻的阻值 __________Ω。

高中物理选修3-2第五章 4 变压器-----教师版

4变压器--教师版[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解变压器的构造及几种常见的变压器.2.理解变压器的工作原理，并能运用电磁感应的规律进行解释.科学思维：1.理想化方法构建变压器模型.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系，并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系.科学探究：了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法，经历探究过程，分析现象得出探究结果.一、变压器的原理1.构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈.2.原理：互感现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势.二、电压与匝数的关系1.理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型.2.电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U1U2＝n1n2.3.理想变压器原、副线圈功率关系P1＝P2(填“>”“＝”或“<”).4.两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器.1.判断下列说法的正误.(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.( √ ) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.( × ) (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.( × ) (4)理想变压器不能改变交变电流的频率.( √ )2.一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________.答案 250 V 50 kW 5 A解析由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝10×103×140 V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200 W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103A ＝5 A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？答案 (1)当左边线圈接上交流电源时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率ΔΦΔt 都相同，若左边线圈匝数为n 1，则U 1＝E 1＝n 1ΔΦΔt .若右边匝数为n 2，则U 2＝E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有E 1E 2＝n 1n 2；若忽略左边线圈的电阻，则有U 1＝U 电源，这样看来只要n 1≠n 2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关. (3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势.1.变压器的原理是互感现象.当原线圈接交变电压时，在铁芯中产生周期性变化的磁场，在副线圈中会产生感应电动势，由于原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上，所以穿过每一匝线圈的磁通量的变化率相等，但由于原、副线圈匝数不同，故电压不同.说明：(1)变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流. (2)变压器原、副线圈中交流电的频率相等，即变压器不改变交流电的频率. 2.变压器原、副线圈中电压关系 (1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2(2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…例1 (多选)如图1所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶2，U 1＝2202sin ωt (V)，n 1＝1 100匝，以下说法中正确的是( )图1A.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1∶2B.穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为25V C.原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 V D.原、副线圈电压的最大值之比为1∶2 答案 BCD解析对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量大小相等，磁通量的变化率相同，A 错误.根据E 1＝n 1ΔΦΔt 得磁通量的变化率的最大值为每一匝线圈产生的电动势的最大值，即⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt max ＝22021 100 V ＝25 V ，所以每一匝产生的电动势的有效值为0.2 V ，B 、C 正确.由于匝数比为1∶2，所以原、副线圈电压最大值之比也为1∶2，D 正确. 二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系阅读教材回答下列三个问题：(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ (2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系. (3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.答案 (1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出.(2)由能量守恒有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2. 所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.(3)若有多个副线圈，则P 1＝P 2＋P 3＋…，即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入得 n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…1.功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出. 2.电流关系(1)只有一个副线圈时，由U 1I 1＝U 2I 2，得：n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时，由I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…得：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋….例2 (多选)如图2所示，一理想变压器的原线圈匝数为n 1＝1 100匝，接电压U 1＝220 V 的交变电流，副线圈接“20 V 10 W ”的灯泡，灯泡正常发光，可知( )图2A.副线圈的匝数n 2＝200匝B.副线圈中的电流I 2＝0.5 AC.原线圈中的输入功率为10 WD.原线圈中的电流I 1＝0.1 A 答案 BC解析由于理想变压器原、副线圈两端的电压比U 1U 2＝n 1n 2，则副线圈匝数n 2＝100匝，A 错误；理想变压器的原、副线圈的功率相等，所以原线圈的输入功率为10 W ，C 正确；由功率P ＝UI 可得副线圈中的电流I 2＝0.5 A ，原线圈中的电流I 1＝n 2n 1I 2≈0.045 A ，B 正确，D 错误.三、自耦变压器和互感器1.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图3所示.图32.互感器交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流.互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器.(1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压(如图4所示).电压互感器应并联接入电路.(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流(如图5所示).电流互感器应串联接入电路.图4图5例3(多选)图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()图6A.线圈匝数n1<n2，n3<n4B.线圈匝数n1>n2，n3>n4C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路答案CD解析题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，其中的电表为电流表，故选项C、D正确.例4 一自耦变压器如图7所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈，在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )图7A.U 2>U 1，U 2降低B.U 2>U 1，U 2升高C.U 2<U 1，U 2降低D.U 2<U 1，U 2升高答案 C解析由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程，n 2减小，n 1不变，U 1不变，则U 2降低，C 项正确. 四、理想变压器的动态分析 1.电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0. (3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1(只有一个副线圈时).2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况：(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 出→P 入→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.例5(多选)(2018·孝感市八校联盟高二下学期期末联考)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图8所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片.原线圈两端接在电压为U的交流电源上.则()图8A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小答案AC解析在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定.因此Q位置不变时，输出电压不变，此时P向上滑动，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，故电流表的读数变小，故A正确，B错误.P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误.针对训练(2018·三明市高二下学期期末联考)如图9所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是()图9A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压减小C.通过灯泡L 1的电流增大D.原线圈中的电流增大答案 D解析输入电压和匝数比不变，由U 1U 2＝n 1n 2知副线圈的输出电压不变，A 错误；当K 接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I 2变大，电阻R 上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，B 、C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1知，电流I 2变大，则I 1变大，D 正确.[学科素养] 通过改变原、副线圈的匝数、滑动变阻器滑片的位置、开关闭合等方式分析理想变压器的动态问题，使学生进一步熟练掌握理想变压器的原理，熟练掌握理想变压器原、副线圈中的电压、电流、功率关系：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1(一组副线圈)，P 1＝P 2，及U 1决定U 2、I 2决定I 1、P 2决定P 1等制约关系，培养了学生的综合分析能力，较好地体现了“科学思维”的学科素养.1.(变压器的工作原理)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈答案 C解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误.2.(理想变压器基本关系的应用)如图10所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L＝6 Ω，AB两端电压u1＝122sin 100πt(V).下列说法正确的是()图10A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6W 答案 D解析根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V ＝6 V ，即的读数为6 V ，选项B错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝ 1 A ，即的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 入＝P 出及P 出＝U 22R L ＝626W ＝6 W ，选项D 正确.3.(互感器)(多选)如图11所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则( )图11A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB.甲图是电流互感器，输电电流是100 AC.乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD.图示高压输送电路输入的总功率为2.2×103 kW 答案 AD解析题图甲中的原线圈并联在电路中，是电压互感器，电表是电压表，故B 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V ＝22 000 V ，故A 正确；题图乙中的原线圈串联在电路中，是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 1I 2＝n 4n 3，有I 1＝n 4n 3I 2＝101×10 A ＝100 A ，根据P ＝UI 得输入的总功率P ＝U 1I 1＝22 000×100 W ＝2.2×103 kW ，故D 正确.4.(理想变压器的动态分析)(2016·天津卷)如图12所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是( )图12A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大答案 B解析当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误.一、选择题考点一变压器的工作原理1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是()A.每匝线圈中磁通量的变化率B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案ABC2.如图所示的四个电路，能够实现升压的是()答案 D解析变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压，C不能实现升压，故C错误，D正确.3.如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是()图1A.3 mAB.48 mAC.零D.与R 的阻值有关答案 C解析当导体棒在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C 正确. 考点二理想变压器基本关系的应用4.(多选)如图2所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝(电阻不计)，R 为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝2∶1.原线圈的电压为u ＝2202sin (100πt ) V.要使保险丝不熔断，则( )图2A.副线圈电流最大值不超过2 AB.副线圈中电流有效值不超过2 AC.R 的阻值一定不能小于55 ΩD.R 的阻值一定不能小于77 Ω 答案 BC解析保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值.由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V＝110 V .由I 1I 2＝n 2n 1得：I 2＝n 1n 2I 1＝21×1 A ＝2 A.所以R min ＝U 2I 2＝55 Ω，故B 、C 正确.5.一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u 随时间t 变化的图象如图3所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )图3A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的理想电压表的示数是100 2 VC.经过1 min 电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103 W 答案 D解析设输入电压有效值为U 1，输出电压有效值为U 2，由题图知U 1＝220 V ，则由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝100 V ，I 2＝U 2R ＝10010 A ＝10 A ，故选项A 、B 错误；1 min 内电阻产生的热量Q ＝I 22Rt＝102×10×60 J ＝6×104 J ，故选项C 错误；P 入＝P 出＝U 22R＝1×103 W ，故选项D 正确.6.(多选)如图4所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交流电源上.闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A.以下判断正确的是( )图4A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案 BD解析理想变压器的输入功率等于输出功率，P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝115 2 A ≈3.1 A ，选项C 错误.7.如图5甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )图5A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u ＝220 2sin πt (V)B.电压表的示数为220 VC.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D.变压器的输入功率为110 W 答案 C解析由题图乙可知，ω＝2πT＝100π rad/s ，故A 错误；原线圈输入电压为220 V ，电压表示数为灯泡的额定电压U ＝PR ＝20 V ，故B 错误；由B 项分析，结合电压与匝数的关系得n 1n 2＝22020＝111，故C 正确；理想变压器的输入功率与输出功率相等，为10 W ，故D 错误. 8.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图6所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )图6A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案AD解析设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈两端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故U1U2＝91，n1n2＝U1U2＝91，A正确，B错误；根据公式I1I2＝n2n1可得，I1I2＝19，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确.9.(2018·济宁市高二下学期期末)如图7所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光.下列说法中正确的是()图7A.原、副线圈匝数比为3∶1B.原、副线圈匝数比为1∶3C.AB端的输入电压为3UD.AB端的输入电压为4U答案 C解析设灯泡正常发光时，流过它的电流为I，则该变压器原线圈电流I1＝I，副线圈中电流I2＝2I，则原、副线圈匝数比n1n2＝I2I1＝2∶1；所以原线圈两端的电压为U1＝n1n2U2＝2U，则AB端输入电压为3U，A、B、D错误，C正确.考点三自耦变压器与互感器10.(2018·陕西省教学质量检测)为了测量高电压和强电流，常用到变压器的有关原理.如图8所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器.若电压互感器上下线圈的匝数比为1 000∶1，电流互感器上下线圈的匝数比为1∶100，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，下列说法正确的是()图8A.两输电线的电压为220 VB.L 2中的电流强度为10 AC.电路中输送的功率为2.2×108 WD.两输电线间的电阻为22 Ω 答案 C解析甲是电压互感器，已知n 1∶n 2＝1 000∶1，电压表示数为U 2＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得传输电压为：U 1＝2.2×105 V ，选项A 错误；乙是电流互感器，已知n 3∶n 4＝1∶100，电流表示数为I 4＝10 A ，根据I 3I 4＝n 4n 3可得传输电流为：I 3＝1 000 A ，选项B 错误；输电线中输送的功率为P ＝U 1I 3＝2.2×108 W ，选项C 正确；两输电线间的电阻无法求得，选项D 错误. 11.钳式电流表的外形和结构如图9中a 、b 所示.图b 中电流表的读数为1.2 A ，图c 中用同一电缆线绕了3匝，则( )图9A.这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4 AB.这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4 AC.这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c的读数为3.6 A答案 C解析钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流.根据n1I1＝n2I2可知，题图b中线圈单匝时，的读数为1.2 A.在题图c 中绕3匝时，的读数应为3.6 A ，故选项C 正确.12.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图10所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在电压有效值为220 V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW ，设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想变压器，则U 2和I 1分别约为( )图10A.380 V 和5.3 AB.380 V 和9.1 AC.240 V 和5.3 AD.240 V 和9.1 A 答案 B解析由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，U 1I 1＝P 2，所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大，为n 2＝1 900匝，负载R 上的功率也最大，为2.0 kW ，则U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，I 1＝P 2U 1＝2.0×103220 A ≈9.1 A ，故选项B 正确. 二、非选择题13.如图11所示的理想变压器原线圈1接到220 V 的交流电源上.副线圈2的匝数n 2＝30匝，与一个“12 V 12 W ”的灯泡L 连接，L 能正常发光.副线圈3的输出电压U 3＝110 V ，与电阻R 连接，通过R 的电流为0.4 A.求：图11(1)副线圈3的匝数n 3； (2)原线圈1的匝数n 1和电流I 1. 答案 (1)275匝 (2)550匝 0.255 A解析 (1)变压比公式对于两个副线圈也适用，则有U 2U 3＝n 2n 3，n 3＝n 2U 3U 2＝30×11012 匝＝275匝.(2)n 1n 2＝U 1U 2，n 1＝U 1U 2n 2＝22012×30匝＝550匝. 理想变压器的输入功率等于输出功率 P 1＝P 2＋P 3＝12 W ＋0.4×110 W ＝56 W. 原线圈中电流I 1＝P 1U 1＝56220A ≈0.255 A. 14.如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V .求：图12(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A.则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)在(2)情况下，当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？答案 (1)1 650匝 (2)13 A (3)23A解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1n 1＝U 2n 2＝U ，则n 1＝1 650匝.(2)当开关S 断开时，有：U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2U 1＝13 A.(3)当开关S 断开时，有：R L ＝U 2I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L 2＝22 Ω，副线圈中的总电流I 2′＝U 2R ′＝10 A.由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′U 1＝23 A.选择题1.(多选)(2017·徐州市、连云港市、宿迁市第三次模拟考试)如图1甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交变电流，电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图1A.电压表的示数为110 VB.交变电流的频率为50 HzC.滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表示数变大D.滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表示数变小答案 BD解析根据题图乙可知原线圈电压的有效值U 1＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈输出电压有效值U 2＝110 V ，电压表测量的是滑动变阻器R 两端的电压，小于110 V ，A 错误；根据题图乙可知交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，B 正确；滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变小，电压表示数变小，C 错误；滑动变阻器滑片向上滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变大，流过副线圈的电流变小，根据I 1I 2＝n 2n 1可得流过原线圈的电流变小，电流表示数变小，D 正确.2.(多选)如图2所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图2A.P 向下滑动时，灯L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P 向上滑动时，变压器的输出功率变大答案 BD解析由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 的亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，B 正确.P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 出＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确.3.(多选)(2018·漳州市、龙海市等四校高二下学期期末联考)如图3所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝2202sin 100πt (V)，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈电路中R 0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)，图中电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图3A.变压器输出电压的频率为50 HzB.电压表V 2的示数为22 2 VC.照射R 的光变强时，灯泡L 变暗D.照射R 的光变强时，电压表V 1、电流表A 1的示数都不变答案 AC解析原线圈接正弦交流电，由题知角速度是ω＝100π rad/s ，所以f ＝100π2π Hz ＝50 Hz ，故A 正确.由表达式知输入电压有效值为220 V ，根据电压与匝数成正比，副线圈电压有效值即电压表V 2的示数为22 V ，故B 错误.R 处光照增强时，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，故C 正确，D 错误.4.(2018·南京市高考冲刺练习卷)如图4所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U 1，输入功率为P 1，输出功率为P 2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时( )。

高中物理第五章 5 电能的输送练习(含解析)新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理试题

5 电能的输送1.(2018·江苏南京期中)远距离输送交变电流都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV高得多的电压进展输电.采用高压输电的优点是( C )A.可提高用户端电压B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度解析:采用高压输电减小了输电电流,可减少能量损失,但不能改变交变电流的频率和输电速度,用户端电压由降压变压器决定,应当选项C正确.2.某用电器离供电电源的距离为l,线路上的电流为I.假设要求线路上的电压降不超过U.输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是( C )A.B.I2ρ C. D.解析:因为导线的总长度为2l,所以电压降U=IR=Iρ,解得S=,应当选项C正确.3.(2019·安徽芜湖检测)如下列图为远距离输电线路的示意图,假设发电机的输出电压不变,如此如下表示中正确的答案是( C )A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析:变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A,B错误;用户用电器总电阻减小,据P=,消耗功率增大,输电线中电流增大,线路损失功率增大,选项C正确;升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压,选项D错误.4.远距离输电中,当输送的电功率为P,输送电压为U时,输电线上损失的电功率为ΔP,假设输送的电功率增加为4P,而输电线中损失的电功率减为,输电线电阻不变,那么输电电压应增为( C )A.32UB.16UC.8UD.4U解析:根据题意知ΔP=()2·r,ΔP=()2·r得U′=8U,故C正确.5.(多项选择)如图为模拟远距离输电电路,两理想变压器的线圈匝数n1=n4<n2=n3,A1,A2,A3为一样的理想交流电流表.当a,b端接入低压交流电源时,如此( AC )A.A1,A3的示数相等B.A1,A2,A3的示数相等C.A1的示数大于A2的示数D.A2的示数大于A3的示数解析:因为=,=,n1=n4<n2=n3,故I1>I2,I4>I3,即A1的示数大于A2的示数,A2的示数小于A3的示数;又I2=I3,所以I1=I4,即A1,A3的示数相等,选项A,C正确,B,D错误.6.(2019·湖北宜昌检测)“西电东送〞工程中,为了减少输电损耗,必须提高输电电压.从西部某电站向华东某地区输送的电功率为 106 kW,输电电压为 1 000 kV,输电线电阻为100 Ω.假设改用超导材料作为输电线,如此可减少输电损耗的功率为( A )A.105 kWB.104 kWC.106 kWD.103 kW解析:输电电流I=,输电线路损失的电功率P损=I2R=()2R=1×105kW;当改用超导输电时,就不损失电能,因此减少的输电损耗就等于P损,故A正确.7.(2019·江西景德镇检测)某发电站的输出功率为 104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向 80 km 远处用户供电.输电线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%.求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失.解析:(1)导线电阻r=ρ=Ω=25.6 Ω输电线路损失功率为输出功率的4%,如此4%P=I2r代入数据得I=125 A由理想变压器P入=P出与P=UI得输出电压U== V=8×104 V.(2)输电线路上电压损失U′=Ir=125×25.6 V=3.2×103 V.答案:(1)8×104 V (2)3.2×103 V8.(2019·湖南岳阳检测)关于高压直流输电,如下说法正确的答案是( A )A.高压直流输电系统在输电环节是直流B.变压器能实现直流电和交流电的转换C.稳定的直流输电存在感抗和容抗引起的损耗D.直流输电时,要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题解析:直流输电在发电环节和用电环节是交流,而输电环节是直流,A正确;换流器的功能是实现交流电和直流电的转换,B错误;稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗,不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题,C,D错误.9.(2018·江苏徐州检测)(多项选择)为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.假设在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,如此除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( AD )A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为U解析:输电线上的热耗功率P线=I2R线,热耗功率由P变为9P,如此电流由I变为3I,选项A正确.输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压为U,选项D正确.10.(2019·江西赣州检测)如下列图,某发电机输出功率是100 kW,输出电压是250 V,从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220 V,如此升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( C )A.16∶1 190∶11B.1∶16 11∶190C.1∶16 190∶11D.16∶1 11∶190解析:输电线损失功率P损=100×103×5% W=5×103 W,所以,输电线电流I2==25 A,升压变压器原线圈电流I1==400 A,故升压变压器原、副线圈匝数比==.升压变压器副线圈两端电压U2=U1=4 000 V,输电线损失电压U损=I2R总=200 V,降压变压器原线圈电压U3=U2-U损= 3 800 V,故降压变压器原、副线圈匝数比为==,应当选项C正确.11.(2019·安徽合肥检测)如下列图,(甲)是远距离输电线路的示意图,(乙)是发电机输出电压随时间变化的图象,如此( D )A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由u t图象可知,交流电的周期T=0.02 s,故频率f==50 Hz,选项A错误;交流电压的最大值 U m=500 V,故有效值U==250 V,选项B错误;输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定,选项C错误;当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的电流减小,根据=,原线圈(输电线)上的电流减小,根据P=R,输电线损失的功率减小,选项D正确.12.如图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1,n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U max sin ωt的交流电源,假设输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,如此输电线上损失的电功率为( C )A.()B.()C.4()2()2rD.4()2()2r解析:由瞬时值表达式知,原线圈电压的有效值U1=,根据理想变压器的电压规律可得=,由理想变压器的输入功率等于输出功率得P=I2U2,输电线上损失的电功率P损=·2r,联立可得P损=4()2()2r,故C正确.13.某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9 kW,输出电压为500 V,输电线的总电阻为10 Ω,允许线路损耗的功率为输出功率的4%,求:(1)村民和村办小企业需要220 V电压时,所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?(不计变压器的损耗)(2)假设不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率是多少?解析:(1)建立如下列图的远距离输电模型.由线路损耗的功率P线=R线,可得I线== A=6 A,又因为P输出=U2I线,所以U2== V=1 500 V,U3=U2-I线R线=(1 500-6×10)V=1 440 V,根据理想变压器规律===,===所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2)假设不用变压器而由发电机直接输送(模型如下列图),由P输出=UI线′,可得I线′== A=18 A所以线路损耗的功率P线=I线′2R线=182×10 W=3 240 W用户得到的电压U用户=U-I线′R线=320 V用户得到的功率P用户=P输出-P线=(9 000-3 240)W=5 760 W.答案:(1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W。

人教版高二物理选修3-2第五章《交变电流》检测题(含答案)

《交变电流》检测题一、单选题1．如图，图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2=5：1，电阻R= 20Ω，L1、L1为规格相同的两只小灯泡，S1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S1接l且S2闭合，此时L2正常开光．下列说法正确的是A．输入电压u的表达式u sin(50πt)VB．当S1接1，断开S2时，L1、L2均正常发光C．当S1接1，断开S2时，原线圈的输入功率将增大D．当S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W2．如图所示，a、b 灯分别标有“36V，40W”和“36V，25W”，闭合电键，调节R ，使a 、b 都正常发光．这时断开电键后再次闭合，则下列说法中错误的是（）A．重新闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a 将慢慢亮起来，而b 立即变亮B．重新闭合稳定后，两灯都正常发光，a 的额定功率大，所以较亮C．断开瞬间,由于电感线圈对电流减小的阻碍作用,通过a 的电流将逐渐减小, a 渐渐变暗到熄灭D．断开瞬间，b 灯立刻熄灭3．一理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2＝11：5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示．副线圈仅接入一个10Ω的电阻，则（）A ．原线圈电流表的示数是22 A B．与电阻并联的电压表的示数是C ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D ．变压器的输入功率是1×103 W 4．如图所示，理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输出电压和电流分别为和，两个副线圈的输出电压和电流分别为和、和.接在原副线圈中的五个完全相同的灯泡均正常发光．则下列表述正确的是A ．∶∶=1∶2∶1B ．∶∶=1∶1∶2C ．三个线圈匝数之比为5∶2∶1D ．电源电压与原线圈两端电压之比为5∶45．如图所示为一含有理想变压器的电路，U 为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定，开关S 闭合前后理想电流表的示数比为1：3，则电阻1R 、2R 的比值12R R 为( )A ．1：1B ．2：1C ．3：1D ．4：16．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，A 、V 均为理想电表，R 为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，l L 和2L 是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u ，下列说法正确的是( )A ．电压u 的频率为100HzB ．电压表V 的示数为C ．当照射R 的光强增大时，电流表A 的示数变大D ．当l L 的灯丝烧断后，电压表V 的示数会变大7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为1n 、2n ，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A ，副线圈回路接有定值电阻R =2Ω，现在a 、b 间，c 、d 间分别接上示波器，同时监测得a 、b 间，c 、d 间电压随时间变化的图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（）A ．T =0.01sB ．1n ：2n ≈55：2C ．电流表A 的示数I ≈36.4mAD ．当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为08．如图甲所示，一阻值为R 的电阻接在电动势为E 、内阻为r 的直流电源两端，电源的效率为94.1%；如图乙所示，当该阻值为R 的电阻通过理想变压器接在电压有效值为E 、内阻为r 的交流电源上时，变压器原线圈两端的电压为2E，则该变压器的原、副线圈匝数比为A ．4：1B ．1：4C ．16：1D ．1：169．教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P．若发电机线圈的转速变为原来的2倍，则A．R消耗的功率变为2P B．电压表V的读数变为2UC．电流表A的读数变为4I D．通过R的交变电流频率不变10．矩形金属线圈共10匝，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴匀速转动，线圈中产生的电动势e随时间t的变化情况如图所示，下列说法中正确的是A．此交流电的频率是50 Hz B．0.015 s时线圈平面与磁场垂直C．此交流电的电动势有效值是．穿过线圈的磁通量最大值为15Wb11．某交变电流的图象如图所示，则该交变电流的有效值为（）A．2 A B．4A C．3.5 A D．6A二、多选题12．如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝R，和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大)，在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压(电压为正值时，U AB>0).由此可知( )A ．在A 、B 之间所加的交变电压的周期为2×10－2 sB ．在A 、B 之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u ＝220√2sin 50πt (V)C ．加在R 1上电压的有效值为55√2 VD ．加在R 1上电压的有效值为55√10 V13．如图所示，一台理想变压器，要使变压的输入功率增加，可以采取下列哪种方法（其他条件保持不变）（）A ．增大R 的阻值B ．减小R 的阻值C ．增加副线圈的匝数n 2D ．减小原线圈的匝数n 114．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 4：1，电压表、电流表为理想电表．L 1、L 2、L 3、L 4为四只规格均为“220V，60W”的相同灯泡．如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（）A ．电流表的示数为 0.82AB ．电压表的示数为 660 VC ．a 、b 两点的电压是 1100VD ．a 、b 两点的电压是 1045V15．如图，电阻R 、电容C 和电感L 并联后，接人输出电压有效值、频率可调的交流电源.当电路中交流电的频率为f 时，通过R C 、和L 的电流有效值恰好相等.若将频率降低为12f ，分别用12,I I 和3I 表示此时通过R C 、和L 的电流有效值，则（）A ．13I I >B ．12I I >C ．32I I >D ．23I I =16．一含有理想变压器的电路如图所示，正弦交流电源电压为U 0，，变压器原副线圈匝数之比为3∶1，电阻关系为R 0= R 1 =R 2 =R 3，为理想交流电压表，示数用U 表示，则下列判断正确的是A ．闭合电键S ，电阻R 0与R 1消耗的功率之比为9∶1B ．闭合电键S ，电阻R 0与R 1消耗的功率之比为1∶1C ．断开S ，U 0∶U =11∶3D ．断开S ，U 0∶U =4∶1 三、实验题17．一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。

人教版选修3-2第五章第四节变压器

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2．通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中电压与
匝数的关系，电流与匝数的关系．了解理想化模型在物理学
研究中的重要性． 3．了解变压器在生活中的应用．
●教学地位
本节知识是高中电学的基础，在历年高考中都被考查到，既有直接命题，也有与其他知识的综合命题，题目难度一般为中等，学习本节知识时要引起足够重视．
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3．电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电 U1 n1 压 U1＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以＝ . U2 n2 U1 U2 U3 当有多个副线圈时，则有：＝＝ „ n1 n2 n3
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1．理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁；
(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热． (3) 变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率.
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2．电动势关系由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝 ΔΦ 线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有 E1 Δt ΔΦ ΔΦ E1 n 1 ＝n1 ，E2＝n2 ，所以＝ . E2 n 2 Δt Δt
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4．功率关系对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出． 5．电流关系由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2， I1 U2 n2 得＝＝ . I2 U1 n1 当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋„ 得 I1n1＝I2n2＋I3n3＋„

物理选修3-2

高中物理（选修3－2）模块检测卷（A 卷）一、选择题（每小题有一个或多个选项是正确的。

共45分，每小题3分）1．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中接入了哪几种传感器？A.温度传感器B.光传感器 C .声音传感器 D .热传感器 2．如图所示，男女两位同学一起摇绳，男同学站在女同学们的正东方向，两位同学分别捏住绝缘的长金属导线的两端迅速摇动，若金属导线两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上.下述说法中正确的是A ．摇动过程中导线中的电流方向始终不改变B ．摇动过程中导线中的电流是交变电流C ．若两同学加快摇动金属导线，其他条件不变，则流过电流表的电流将变大D ．若两同学改为南北方向站立摇绳，其他条件不变，则流过电流表的电流将变大 3．如图所示，一条形磁铁，从静止开始穿过采用双线绕成的闭合线圈，条形磁铁在穿过线圈过程中做什么运动？A ．减速运动B ．匀速运动C ．自由落体运动D ．非匀变速运动4．如图所示，在加有匀强磁场的区域中，一垂直于磁场方向射入的带电粒子轨迹如图所示，由于带电粒子与沿途的气体分子发生碰撞，带电粒子的能量逐渐减小，从图中可以看出A ．带电粒子带正电，是从B 点射入的 B ．带电粒子带负电，是从B 点射入的C ．带电粒子带负电，是从A 点射入的D ．带电粒子带正电，是从A 点射入的5．质量为m ，电荷量为q 的带电粒子以速率v 垂直射入磁感强度为B 的匀强磁场中，在磁场力作用下做匀速圆周运动，带电粒子在圆形轨道上运动相当于一环形电流，则A ．环形电流跟ｑ成正比B ．环形电流跟v 成正比C ．环形电流跟B 成正比D ．环形电流跟m 成反比6．半圆形导轨竖直放置，不均匀磁场水平方向并垂直于轨道平面，一个金属环在轨道内来回滚动，如图所示，若空气阻力不计，则 A ．金属环做等幅振动 B ．金属环做减幅振动C ．金属环做增幅振动D ．无法确定7．如图所示，电源是两节普通1号干电池串联组成，电池组内阻约为0.2Ω，D 是额定电压为2.5V 、额定电流为0.3A 的手电筒用的小灯泡，L 是电阻约为1Ω左右自感线系数很大的线圈，闭合开关s ，看到的现象是A ．灯D 过一会儿逐渐变亮ABB ．灯D 立即发光，且亮度不变C ．灯D 开始正常发光，然后变得较暗D ．灯D 开始发很强的光，然后变为正常发光8．有一个带正电荷的离子，沿垂直于电场方向射入带电平行板的匀强电场。

《金版教程》2018-2019学年人教版高中物理选修3-2检测：第五章《交变电流》水平测试 Word版含解析

第五章水平测试测试时间：90分钟满分：100分一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。

在第1～6题给出的4个选项中，只有一个选项正确；在第7～10题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

)1．[2018·宜兴高二检测]如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U ，额定功率均为P ，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n 1：n 2和电源电压U 1分别为( )A ．1∶2 2UB ．1∶2 4UC ．2∶1 4UD ．2∶1 2U 答案 C解析设灯泡正常发光时，额定电流为I 0。

由题图可知，原线圈中电流I 原＝I 0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I 副＝2I 0，U 副＝U ，根据理想变压器的基本规律：I 原n 1＝I 副n 2得n 1∶n 2＝2∶1；U 原/U 副＝n 1n 2得U 原＝2U ，所以U 1＝4U 。

C 项正确。

2．[2018·四川高考]如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )A ．用户用电器上交流电的频率是100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小答案 D解析根据图乙可知，发电机输出的交流电的周期为0.02 s ，根据频率与周期的关系得发电机输出的交流电的频率为50 Hz ，由于变压器在传输电能的过程中不改变交流电的频率，故用户用电器上交流电的频率为50 Hz ，A 项错误；根据图乙可知，发电机输出的交流电的最大值为500 V ，由于该交流电是正弦式交变电流，根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系可得，发电机输出的交流电的有效值为250 2 V ，故B 项错误；根据输电线上的电流与升压变压器的输入电压U 1、升压变压器的原、副线圈的匝数比n 1n 2、降压变压器的原、副线圈的匝数比n 3n 4、输电线上的电阻R 线和负载电阻R 负的关系可得I 线＝I 3＝(n 4n 3)2U 1n 1·n 2－I 线R线R 负，即I 线＝n 24n 2U 1n 123R 负＋n 24R 线，则当升压变压器的输入电压U 1和输电线上的电阻R 线一定时，输电线的电流I 线与升压变压器的原、副线圈的匝数比n 1n 2、降压变压器的原、副线圈的匝数比n 3n 4和负载电阻R 负都有关系，故C 项错误；根据焦耳定律可得，输电线上损失的功率P 损＝I 2线R 线，又I 线＝n 24n 2U 1n 123R 负＋n 24R 线，即P 损＝n 44n 22U 21n 21n 23R 负R 线＋n 24R 线2则当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率将减小，故D 项正确。

2020-2021学年人教版选修3-2 第五章 4 变压器课件(101张)

4变压器
必备知识·自主学习
一、变压器的原理【情境思考】
生活用电电压为220 V,而我们的手机电池都是5 V的,充电器是如何实现电压的变化的呢? 提示:变压器
1.变压器的构造: 由_闭__合__铁__芯__和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示:
(1)原线圈:与_交__流__电__源__连接的线圈,也叫_初__级__线__圈__; (2)副线圈:与_负__载__连接的线圈,也叫_次__级__线__圈__。 2.原理:_互__感__现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化, 在铁芯中激发的_磁__场__也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生_感__应__电__动__势__。 3.作用:改变交变电流的_电__压__,不改变交变电流的_周__期__和_频__率__。
【素养训练】
1.如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 2 sin100πt(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 2 W B.电流表的读数为1 A
C.电压表的读数为110 2 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s
。若右边线圈匝数为n2,则U2=E2=nt2
,故有E1 ＝ n1;若忽略左
E2 n2
边线圈的电阻,则有U1=U电源,这样看来只要n1≠n2,小灯泡两端的电压与学生电
源的输出电压就不相等。小灯泡两端的电压,即副线圈两端的电压与原线圈两
端的电压及原、副线圈匝数比有关。
(3)不发光,因为无法在副线圈中产生感应电动势。
(5)电流关系:由功率关系可知,当只有一个副线圈时,I1U1=I2U2,得