2010-2012高考物理高频考点精选分类解析43 变压器

本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。
2010~2012高考物理高频考点精选分类解析
高频考点43 变压器
1. （2012·海南物理）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理想的）的示数分别是
A．120V，0.10A B．240V，0.025A
C．120V，0.05A D．240V，0.05A
【答案】：D
【解析】：当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为0.5A。副线圈输出电压12V，输出电流为2×0.5A=1.0A。由变压器变压公式可知原线圈中电压表读数为240V。由功率关系可知，原线圈中电流表读数为0.05A，选项D正确。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
2（2011新课标理综）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=0.05A
C．U=110V， I=0.2A
D．U=110V， I=0.2A
【答案】：A
【解析】：灯泡正常发光说明副线圈输出电压为220V，原线圈输入电压为110V，电压表读数为110V；由变压器功率关系可知，变压器输入功率为22W，电流表读数为0.2A，选项A正确。
【点评】此题考查理想变压器的电压关系和功率关系及其相关知识点。
3（2011浙江理综卷）如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和m2=200的两个线圈，上线圈两端u=51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是
A. 2.0V B. 9.0V
C. 12.7V D. 144.0V
【答案】：B
【解析】：原线圈输入电压最大值为51V，有效值为38V。由变压器变压公式，副线圈输出电压为9.5V，考虑到电压表内阻不是无限大，副线圈具有一定电阻，交流电压表的读数一定小于9.5V，可能是9.0V，选项B正确。
【点评】此题考查变压器及其相关知识点。
4（2011广东理综）图7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55Ω，、为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图7（b）所示的正弦交变电压，电压表示数为110V，下列表述正确的是
A．电流表的示数为2A
B．原副线圈匝数比为1∶2
C．电压表的示数为电压表的有效值
D．原线圈中交变电压的频率为100Hz
【答案】：AC
解析：电流表的示数为I=U/R=110/55A=2A，由变压器变压公式可知，原副线圈匝数比为2∶1，选项A正确B错误；电压表的示数为电压表的有效值，选项C正确；由正弦交变电压图线可知，原线圈中交变电压的频率为50Hz，选项D错误。
【点评】此题考查交变电流的图象、变压公式等知识点。
5.(2010重庆理综)输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，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2所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，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：
A．1100、360 B． 1100、180
C．2200、180 D．220、360
【答案】B
【解析】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得变压器烧坏前的原线圈匝数n1==n3=220×5=1100，变压器烧坏前副线圈匝数n2==n1=×1100=180，选项B正确。
【点评】学习物理要注重物理知识的实际应用。
6．（2010四川理综）图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t2~ t1时间内
A．电流表A1的示数比A2的小
B．电流表A2的示数比A1的小
C．电流表A1和A2的示数相同
D．电流表的示数都不为零
【答案】C
【解析】由于原线圈内磁场均匀变化，在变压器副线圈中产生恒定电压，变压器副线圈输出的是恒定电流，根据电感元件通直流阻交流和电容器隔直流通交流的特点，电流表A1和A2的示数相同，电流表A3的示数为零，选项C正确。
【点评】此题考查电磁感应、变压器原理、电感元件和电容器在交流电路中的作用等。
7．（2010海南物理）如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4︰1 ，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是
A．若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为24V
B．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半
C．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍
D．若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍
【答案】AD
【解析】若电压表读数为6V，即变压器输出电压有效值为6V，则输入电压有效值为U1=4×6V=24V，其最大值为24V ，选项A正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则输出电压也增加到原来的2倍，电流表示数应增加到原来的2倍，选项B错；若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输出电压不变，输出电流减小到原来的一半，输出功率减小到原来的一半，输入功率等于输出功率即也减小到原来的一半，选项C错；若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的2倍，输出电压也增大到原来的2倍，则由可知输出功率增加到原来的4倍，选项D正确。
【点评】此题考查交流电的最大值和有效值，理想变压器的相关知识等。
8. （2012·新课标理综）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1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V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2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为
A.380V和5.3A
B.380V和9.1A
C.240V和5.3A
D.240V和9.1A
8.【答案】：B
【解析】：当变压器输出电压调至最大时，副线圈电压U2=×220V=380V.。负载R上的功率为P=2.0kW，原线圈中电流有效值为I1=P/U=9.1A，选项B正确。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
9. （2012·重庆理综）如图所示，理想变压器的原线圈接入u=11000sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100Hz
C．副线圈中电流的有效值为4A
D．变压器的输入功率为880W
9.【答案】：C
【解析】：副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作，电线（副线圈）中电流为I=4A。电线损失电压Ir=24V，副线圈两端电压为220V+24V=244V。由变压器变压公式可知原、副线圈的匝数比为11000∶244=2750∶61，选项A错误C正确；交变电压的频率为50Hz，选项B错误；电线损失功率为I2r=96W，变压器的输入功率为880W+96W=976W，选项D错误。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
10（2012·山东理综）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n1、n2。为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V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
A．电压表的示数等于5V
B．电压表的示数等于V
C．实现点火的条件是>1000
D．实现点火的条件是<1000
10.【答案】BC
【解析】电压表的示数为电压有效值，等于V，选项B正确A错误。当变压器匝数比>1000，变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。选项C正确D错误。
【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。
11.（2012·江苏物理）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2 中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路. 仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有
(A) 家庭电路正常工作时,L2 中的磁通量为零
(B) 家庭电路中使用的电器增多时,L2 中的磁通量不变
(C) 家庭电路发生短路时,开关K 将被电磁铁吸起
(D) 地面上的人接触火线发生触电时,开关K 将被电磁铁吸起
11.【答案】：ABD
【解析】：家庭电路正常工作时，火线和零线中电流相等，L2 中的磁通量为零；家庭电路中使用的电器增多时，L2 中的磁通量仍然为零，不变，选项AB正确；家庭电路发生短路时，L2 中的磁通量仍然为零，开关K 不能被电磁铁吸起，选项C错误；地面上的人接触火线发生触电时,零线中电流减小，L2 中的磁通量增大，产生感应电流，开关K 将被电磁铁吸起，选项D正确。
【考点定位】此题考查电磁感应及其相关知识。
12.（2012·四川理综）如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则
线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流
线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零
线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响
线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场
12.【答案】：D
【解析】：线圈a输入正弦交变电流，线圈b输出的也是正弦交变电流；线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量恒定，选项AB错误；线圈b输出的交变电流对线圈a的磁场造成影响，选项C错误；线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有感应电场，选项D正确。
【考点定位】此题考查变压器及其相关知识。
13. （2012·广东理综物理）某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt（V），对此电动势，下列表述正确的有
A. 最大值是50V B. 频率是100Hz
C．有效值是25V D. 周期是0.02s
13【答案】：CD
【解析】：交变电动势e=50sin100πt（V），最大值是50V，有效值是25V，频率是50Hz，周期是0.02s，选项CD正确。
【考点定位】此题考查交变电流及其相关知识。
14. （2012·北京理综）一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P/2.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为
A. 5V B. 5V C.10V D.10V
14.【答案】：C
【解析】：由T=2T，解得此交流电源输出电压的有效值为V，最大值为V =10V，选项C正确。
【考点定位】此题考查交变电流的有效值及其相关知识。
15（2011江苏物理）题13-1图为一理想变压器，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u-t图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。
(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400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de 间线圈的匝数比。
【解析】（1）由题图可知，交变电流周期为T=0.01s，ω=2π/T=200π rad/s，电压最大值Um=400V，
原线圈输入电压瞬时值uab的表达式uab=400sin200πt (V)
（2）电压有效值 U1=200V
理想变压器 P1=P2，
原线圈中电流I1=P1/U1
解得I1=A=0.28A。
（3）设ab间匝数为n1，=
同理，=
由题意可知，=
解得 = ，代人数据解得 =
【点评】此题考查变压器变压公式、交变电流图象、瞬时值表达式及其相关知识。