1、变压器(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1如图所示，可以将电压升高供给电灯的变压器是()【解析】选C。变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流变压，故选项A、D错误；由于电压与变压器线圈匝数成正比，副线圈匝数多于原线圈匝数的变压器才能实现升压，所以选项B错误，选项C正确。2关于理想变压器特点的下列说法中正确的是()A理想变压器能够使电压升高，同时电流变大B原、副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同C原、副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流D原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大【解析】选C。理想变压器原、副线圈功率相等，即U1I1U2I2，不可能同时使电
2、压升高，电流增大，A错；原、副线圈匝数不同，感应电动势不同，B错；理想变压器不考虑绕线铜损，铁芯的热损，当然要求线圈无电阻，铁芯不产生涡流，C对；原、副线圈中匝数少的一边，电流大，绕线粗，但不一定作为原线圈使用，D错。3.一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原来线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A1 100，360 B1 100，180C2 200，180 D2 200，360【解
3、析】选B。对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n11 100，变压器烧坏前，同理可得n2180，故B正确。4如图所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，原、副线圈匝数比为n1n231，则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为()A.P、P B9P、PCP、9P DP、9P【解析】选B。由题意可知，两种情况下原线圈的输入功率均为2P。设灯泡L2、L3两端的电压为U，通过的电流为I，电阻为R，则有PI2R。根据电压与匝数成正比可知，两种情况下原线圈的输入电压均为3U，根据输入功率和输出功率相等可知，原线圈的输入电流为I。所以图(a)中L1的功率为P
4、a9P，图(b)中L1的功率为Pb()2RP，故B项正确。5(多选)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uUmsin(t) VB电压表的示数为U0C变压器的输入功率为D变压器的匝数比为UmU0【解析】选A、C。由题图乙知，变压器输入电压的瞬时值为uUmsin(t) V，选项A正确；电压表的示数为U0，选项B错误；变压器的输入功率为，选项C正确；由变压器变压公式，变压器的匝数比为UmU0，选项D错误。6(多选)为保证用户电压稳定在
5、220 V，变电所需适时进行调压，如图甲为调压变压器示意图。保证输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下说法正确的是()A.u2190sin50t VBu2190sin100t VC为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移D为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移【解析】选B、D。由于用户电压u2随时间t变化的曲线周期为0.02 s，所以u2190sin100t V，选项B正确，A错误；为使用户电压稳定在220 V，应减小变压器原线圈匝数，应将P适当上移，选项C错误，D正确。二、非选择题(本题共2小题，共24分。
6、要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)7(12分)如图所示，交流发电机电动势的有效值E20 V，内阻不计，它通过一个R6 的指示灯连接变压器。变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都标有“6 V0.25 W”，且灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数之比；(2)发电机的输出功率。【解析】(1)彩色小灯泡的额定电流IL A A，次级线圈总电流I224IL1 A。变压器输入功率：I1U1I2U26 W。变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得EU1I1R6I1，代入E值解得I1 A(I13 A应舍去，据题意是降压变压器，应有I1I2)，所以。(2)发电
7、机输出功率PI1E6.67 W。答案：(1)31(2)6.67 W8(12分)如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压u1311sin100t(V)，F为熔断电流为I01.0 A的保险丝，副线圈负载一可变电阻R。(1)当电阻R100 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 V220 V由得副线圈两端的电压U2U1220 V110 V。(1)当R100 时，副线圈中电流I2 A1.10 A由U1I1U2I2得原线圈中的电流为I1I21.10 A0.55 A由于I1I
8、0(熔断电流)，故保险丝不会熔断。(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好达到熔断电流I0，即I11.0 A，则副线圈中的电流为I2I121.0 A2.0 A电阻R的阻值为：R0 55 此时变压器的输出功率为P2I2U22.0110 W220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，变压器输出的电功率不能超过220 W。答案：(1)不会熔断(2)55 220 W(15分钟40分)9(7分)如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO转动，转轴OO垂直于磁感线，在线圈外接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的
9、匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度转动，下列说法正确的是()A.从图示位置开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBL2cos tB电压表V1的示数等于NBL2，电压表V2的示数等于C当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大D当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，变压器的输入功率增大【解析】选A。从垂直于中性面位置开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos tNBL2cos t，故A正确；线圈中产生的最大电动势EmNBL2，交流发电机内阻不计，所以电压表V1的示数等于，故B错误；根据理想变压器的变压比公式可知，当滑动变阻器R的滑片P向上
10、滑动时，对副线圈两端的电压没有影响，电压表V2示数不变，故C错误；根据电功率的表达式P，可知变压器的输出功率减小，故输入功率也减小，故D错误。10(7分)(多选)在匀强磁场中，一矩形金属线框(电阻不计)绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示，将此线框连接到图丙中理想变压器的原线圈上，变压器的原、副线圈匝数比为21，副线圈中电阻R的阻值为110 ，则()At0.005 s时线框在中性面位置B因为原线圈电阻不计，所以原线圈两端电压为零C电流表的示数为1.0 AD通过电阻R的电流方向每秒改变100次【解析】选C、D。t0.005 s时，感应电动势最大，线框位于垂直
11、中性面的位置，故A错误；原线圈中有交变电流通过，产生感应电动势，所以原线圈两端电压不为零，故B错误；原线圈两端电压为U1 V220 V，根据可知U2110 V，电流表的示数为I1.0 A，故C正确；由题图乙知交变电动势的周期T0.02 s，故通过电阻R的电流方向每秒改变100次，故D正确。11(7分)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为101，原线圈接入图乙所示的不完整的正弦电流，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是()AR处出现火警时电压表示数增大BR处出现火警时电
12、流表示数减小C图乙中电压的有效值为220 VD电压表的示数为11 V【解析】选D。由0T，可求得图乙中电压有效值U1110 V，由，可得电压表示数U211 V，C错误，D正确；R处出现火警时，R电阻变小，副线圈电流增大，原线圈电流也随之增大，电流表示数增大，但电压表示数不变，故A、B均错误。12(19分)图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图像如图乙所示。若只在ce间接一只Rce400 的电阻，或只在de间接一只Rde225 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瞬时值uab的表达式。(2)求只在ce间接400 电阻时，原线圈中的电流I1。(3)求ce和de间线圈的匝数比。【解析】(1)由题图乙知200 rad/s，电压瞬时值uab400sin 200t(V)。(2)电压有效值U1200 V，理想变压器P1P2，原线圈中的电流I1，解得I10.28 A(或 A)。(3)设ab间匝数为n1，则，同理，由题意知，联立以上各式得，代入数据得。答案：(1)uab400sin 200t(V)(2)0.28 A(或 A)(3)