3.3变压器提升检测-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

3.3变压器提升检测
一、单选题
1.可调式理想变压器示意图如图所示，原线圈的输入电压为U1
，
副线圈输出电压为U2
，
R为电阻。将原线圈输入端滑动触头P向下移动时。下列结论中正确的是（??
）
A.?输出电压U2增大????????B.?流过R的电流减小????????C.?原线圈输入电流减小????????D.?原线圈输入功率不变
2.如图所示的理想变压器，两个副线圈匝数分别为n1和n2
，
当把电热器接在ab，使cd空载时，电流表的示数为I1；当把同一电热器接在cd，而使ab空载时，电流表的示数为l2
，
则I1：l2等于（??
）
A.?n1：n2????????????????????????????B.?n12：n22????????????????????????????C.?n2：n1????????????????????????????D.?n22：n12
3.如图所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1。在原线圈两端接入
50Hz
正弦交流电源，在副线圈两端接有“12V、12W”的灯泡。若灯泡恰能正常
发光，则（??
）
A.?变压器输入电压的有效值为
120V???????????????????????B.?变压器输入电流的最大值为
0.10A
C.?变压器输入功率大于
12W??????????????????????????????????D.?变压器输出频率等于
5Hz
4.如图所示，理想变压器的原线圈接在
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4:1，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（??
）
A.?电流表的读数为0.25
A????????????????????????????????????????B.?电流表的读数为4.00A
C.?电压表的读数为880V??????????????????????????????????????????D.?电压表的读数为155V
5.图甲中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为
，
为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，
为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法错误的是（　　）
A.?变压器输入、输出功率之比为
B.?变压器原、副线圈中的电流强度之比为
C.?u随t变化的规律为
国际单位制
D.?若热敏电阻
的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
6.我国家庭电路所接交变电压的有效值为220V，其他一些国家采取110V市电标准。一变压器可视为理想变压器，它将110V交变电压改变为220V，已知变压器原线圈的匝数为400，则副线圈的匝数为（　　）
A.?100?????????????????????????????????????B.?200?????????????????????????????????????C.?800?????????????????????????????????????D.?1600
7.如图所示为理想变压器，三个灯泡
、
、
都标有“
”，
标有“
”，若它们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比
和
间电压分别为（　　）
A.?2：1，24V???????????????????????B.?2：1，30V???????????????????????C.?1：2，24V???????????????????????D.?1：2，30V
8.如图甲所示的电路中，变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器cd输入端交变电压u的图象，L1
，
L2、L3、L4为四只规格均为“9
V　6
W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，开关K闭合．以下说法正确的是
A.?电流表的示数为2
A
B.?ab输入端输入功率Pab＝18
W
C.?ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab＝27
sin
100πt(V)
D.?四只灯泡中除L1外，其余均能正常发光
9.如图所示，理想变压器原线圈接在电压为U的交流电源上，原线圈电路中接有定值电阻
，副线圈上接有定值电阻
，且
。变压器原副线圈电压分别为
、
，匝数分别为
、
。已知
、
消耗的功率相等，则下列说法正确的是（　　）
A.????????????????????B.????????????????????C.????????????????????D.?
10.如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1、输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是（??
）
A.?升压变压器副线圈电压U2降低????????????????????????????B.?降压变压器原线圈电压U3升高
C.?输电线消耗的功率增大???????????????????????????????????????D.?发电机的输出功率不变
11.如图所示，在输电线L1和L2上接有电压互感器甲和电流互感器乙。若已知匝数比分别为n1∶n2=1000∶1和n3∶n4=1∶100，且知图中电压表示数为220V、电流表示数为2.0A，则输电线L1和L2输送的电功率为（??
）
A.?4.4×10-3W????????????????????????B.?4.4×103W????????????????????????C.?4.4×107W????????????????????????D.?4.4×104W
12.如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表，下列说法中正确的是（
??）
A.?只将S从a拨接到b，电流表的示数将减半
B.?只将S从a拨接到b，电压表的示数将减半
C.?只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D.?只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的
13.如图所示电路，用输出电压有效值不变的应急发电机通过一理想变压器给照明电路供电，灯泡L正常发光。原线圈的输入电压、匝数、输入电功率、电流和交流电的频率分别为
、
、
、
和
；副线圈的输出电压、匝数、输出电功率、电流和交流电的频率分别为
、
、
、
和
。已知
，下列关系式正确的是（??
）
A.???????????????????????????????B.???????????????????????????????C.???????????????????????????????D.?
14.如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，ab边长L1
，
bc边长L2
，
磁感应强度大小为B，转动角速度为ω，匝数N，线圈电阻不计。下列说法中正确的是（??
）
A.?线圈转动至图示位置时，线圈中产生的感应电动势最大
B.?线圈转动过程中，电压表的示数为NBL1L2ω
C.?只增大ab边长度，灯泡L变亮
D.?将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡L变亮
15.涡流内检测技术是一项用来检测各种金属管道是否有破损的技术。下图是检测仪在管道内运动及其工作原理剖面示意图，当激励线圈中通以正弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是（??
）
A.?检测线圈消耗功率等于激励线圈输入功率
B.?在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测线圈的电流强度不变
C.?在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将变大
D.?当检测仪从金属管道完好处进入到破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流
16.一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器
升压后向远方输电
输电线路总电阻
到目的地经变压器
降压，负载为多个正常发光的灯泡
、
若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的
，变压器
和
的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则
　　
A.?
原、副线圈电流分别为
和10A??????????????B.?
原、副线圈电压分别为
和220V
C.?
和
的变压比分别为1：50和40：1?????????????D.?有
盏灯泡
、
正常发光
二、综合题
17.如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为
，电阻
接在原线圈回路中，滑动变阻器
（滑动变阻器阻值变化范围为
）和电阻
串联接在副线圈回路中，已知电阻
，
，原线圈一侧接在电压恒为
的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为0。求：
（1）此时电阻
和
消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
（3）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
18.风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，风车阵中发电机输出功率为
，输出电压是
，用户需要的电压是
，输电线电阻为
，若输电线因发热而损失的功率为输送功率的
，如图所示为此远距离高压输电线路的示意图。求：
（1）用户得到的电功率是多少；
（2）在输电线路中设置的升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比。
19.为应对“新型冠状病毒”冬季可能爆发的流行态势，某医疗组织准备筹建“方舱”医院。为做好疫情防控供电准备，供电部门为医院设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小
的水平匀强磁场中，线框面积
，匝数
匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴
以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻
，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率
时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求：
（1）线圈转动角速度大小；
（2）降压变压器原、副线圈匝数之比。
答案解析
1.【答案】
A
【解析】P向下移动时，原线圈的匝数减小，根据
，可知副线圈电压增大，则副线圈电流增大，流过R的电流增大，输出功率增大，则输入功率也增大，原线圈电压不变，则原线圈输入电流增大，A符合题意、BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压，再利用欧姆定律求解电流，进而计算功率即可。
2.【答案】
B
【解析】解：设副线圈中的电压分别为U2、U3
，
根据输入功率等于输出功率和电压与匝数成正比，知UI1＝
，UI2＝
，联立得I1：I2＝
＝n12：n22
故答案为：B
【分析】利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可。
3.【答案】
A
【解析】A．根据
灯泡两端的电压是指有效值，因此输出电压的有效值
可得输入电压的有效值
A符合题意；
B．根据
可知输出电流的有效值
根据
解得，输入电流的有效值
因此输入电流的最大值
B不符合题意；
C．由于变压器本身不消耗能量，输出功率决定输入功率，因此输入功率等于12W，C不符合题意；
D．变压器只改变电压、电流，但不改变频率，因此输出频率仍为50Hz，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律求解电流，进而求解功率。
4.【答案】
A
【解析】CD．原线圈电压有效值U1=220V，根据原副线圈匝数比为4:1，可知次级电压为
则电压表的读数为55V，C
D不符合题意；
AB．根据变压器输入功率等于输出功率，即
解得I1=0.25A
A符合题意，B不符合题意；
故答案为：A。
【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压，再利用欧姆定律求解电流。
?5.【答案】
C
【解析】A．根据变压器原理可知，原副线圈输入功率和输出功率相等，A正确，不符合题意；
B．
根据
得，原副线圈的电流之比为1：4，B正确，不符合题意；
C．
交变电压的峰值为51V，周期T=0.02s，则角速度
则u随t的变化规律为u=51sin（100πt），C错误，符合题意；
D．
若热敏电阻RT的温度升高，则热敏电阻的阻值减小，由于原线圈的电压不变，则副线圈的电压不变，副线圈中的电流变大，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，进而写出交流电的表达式，结合选项分析求解即可。
6.【答案】
C
【解析】根据
即
解得n2=800
故答案为：C。
【分析】根据理想变压器原副线圈两端电压与匝数的关系求出副线圈的匝数。
7.【答案】
B
【解析】
、
并联后与
串联，灯泡正常发光，则
由原副线圈功率相等得
则
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据原副线圈匝数比与电压比之间的关系及电路的分析从而求出匝数比与ab间的电压。
8.【答案】
A
【解析】由输入端交变电压u的图象，可知其最大值为
，有效值是27V，副线圈电压为
所以副线圈三只灯泡均能正常发光．灯泡的额定电流
电流表的读数为
原线圈电流为
所以原线圈的灯泡也能正常发光，ab输入端电压为
输入端电压的瞬时值表达式为
四个灯泡都正常发光，所以ab输入端输入功率
故答案为：A．
【分析】利用原副线圈的匝数之比可以求出副线圈的输出电压，结合电功率的表达式及并联电路的特点可以求出电流表的读数；利用匝数之比可以求出原线圈的输入电流，利用电流的大小可以判别灯泡的发光情况；结合欧姆定律可以求出ab端输入电压的大小，结合电流的大小可以求出输入功率的大小；利用峰值和角速度的大小可以求出输入端电压瞬时值表达式。
9.【答案】
D
【解析】ABC．有
、
上消耗的功率相等及
，根据P=I2R
可知
根据理想变压器原副线圈电流、电压关系可得
ABC不符合题意；
D．令
两端电压为
，则
，又有
得
，
故
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】已知两个电阻功率相等，结合功率的表达式可以求出电流之比，利用电流之比可以求出匝数的比值；利用匝数之比可以求出电压之间，结合原线圈的欧姆定律可以求出原线圈输入电压的大小。
10.【答案】
C
【解析】A．发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则副线圈电压U2不变，A不符合题意；
BC．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器原线圈电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大、输电线上的电压损失增大，进一步导致降压变压器的输入电压U3减小，B不符合题意，C符合题意；
D．用户开启的用电器增多，消耗的功率增大，发电机输出功率随之增大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据理想变压器原副线圈电压比与匝数比的关系进行判断；结合高压输电过程中消耗功率的计算分析即可。
11.【答案】
C
【解析】电压互感器两端电压满足
代入数据可解得输电电压为U1=220kV，电流互感器中电流满足
代入数据可解得输电线中电流I1=200A，则输电线L1和L2输送的电功率为
C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据理想变压器原副线圈中电流、电压与匝数的关系进行求解。
12.【答案】
C
【解析】AB．只将S从
拨接到
，原线圈的匝数
减半，根据
可知副线圈的输出电压
增大到原来的2倍，即电压表的示数增大到原来的2倍，根据欧姆定律可知副线圈的输出电流
增大到原来的2倍，根据
可知副线圈的输出功率增大到原来的4倍，所以原线圈的输入功率增大到原来的4倍，根据
可知原线圈的输入电流
增大到原来的4倍，即电流表的示数将增大到原来的4倍，A、B不符合题意；
CD．只将滑动变阻器
的滑片从中点移到最上端，负载增大到原来的2倍，根据
可知副线圈的输出电压
不变，根据欧姆定律可知副线圈的输出电流
减小到原来的一半，根据
可知副线圈的输出功率减小到原来的一半，所以原线圈的输入功率减小到原来的一半，即
、
两端输人的功率将为原来的一半，根据
可知原线圈的输入电流
减小到原来的一半，即电流表的示数将减半，C符合题意，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据理想变压器原副线圈电压之比与匝数比的关系结合闭合电路欧姆定律分析电表示数的变化以及功率的变化。
13.【答案】
D
【解析】A．根据理想变压器的电压关系
由于
则有
A不符合题意；
B．理想变压器原、副线圈的频率总是相同，B不符合题意；
C．根据理想变压器的电流关系
由于
则有
C不符合题意；
D．理想变压器原、副线圈的电功率总是相等，
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用匝数的大小可以比较电压的大小；理想变压器原副线圈的频率相等；利用匝数的比值可以比较电流的大小；理想变压器的输入功率等于输出功率。
14.【答案】
C
【解析】A．由图示可知，线圈转动至图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小为零，感应电动势最小为零，A不符合题意；
B．感应电动势的最大值Em=NBL1L2ω
设感应电动势的有效值是E，则
解得
线圈电阻不计，则电压表示数
B不符合题意；
C．只增大ab边的长度L1感应电动势的有效值变大，变压器原线圈电压变大，副线圈电压变大，灯泡两端电压变大，灯泡实际功率变大，灯泡变亮，C符合题意；
D．将原线圈抽头P向上滑动时，变压器原线圈匝数n1变大，副线圈匝数n2不变，原线圈电压U1不变，由变压器的变压比
可知，副线圈电压U2变小，灯泡两端电压变小，灯泡实际功率变小，灯泡变暗，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当线圈方向与磁场方向垂直时，其感应电动势最小；利用动生电动势的表达式结合焦耳定律可以求出电压表的读数；利用ab边的长度可以判别感应电动势的变化，结合匝数之比不变可以判别输出电压变大则灯泡的实际概念股了变大；当抽头P向上滑动时会导致输出电压变小则灯泡消耗的实际功率变小。
15.【答案】
C
【解析】A．激励线圈输入功率大于检测线圈消耗功率，管道壁中产生涡流，有一定的热功率，P激励=P检测+P热
A不符合题意；
B．增大频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感应电动势变大，则电流强度变大，B不符合题意；
C．增大频率，检测线圈的功率和管道产生的热功率变大，则检测仪消耗功率将变大，C符合题意；
D．当检测仪从金属管到完好处进入破损处检测时，厚度减小，则管道壁中产生的涡流变小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】由于电磁感应过程其管道壁中产生涡流所以其激励线圈的功率大于检测线圈的功率；当增大频率时其磁通量变化率变大则产生的感应电动势和感应电流变大，由于感应电流增大则消耗的功率增大；当检测仪从金属管其完好处进入破损处检测时，厚度减小则涡流减小。
16.【答案】
B
【解析】由
可得升压变压器输入电流为：
?
由
得升压变压器的输出电流为：
，A不符合题意．
由
得：
?
根据
得升压变压器的输出电压为：
?
输电线上的电压损失为：
?
降压变压器的输入电压：
?
用户得到的电压即为降压变压器的输出电压：
?
由
可知B符合题意．
降压变压器的匝数比：
?
由
知C不符合题意；
用户得到的功率：
?
可供灯泡正常发光的盏数：
，D不符合题意．
故答案为：B．
【分析】原副线圈两端的电压关系和电流关系与其匝数比有关，利用公式求解即可。
17.【答案】
（1）根据理想变压器原副线圈匝数比和电流比的关系有
电阻消耗的功率P=I2R
所以
（2）设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2
，
电阻R1两端电压为U3
，
有
U0=U1+U3
又
即U1=
U2
根据欧姆定律有U3=I1R1
U2=I2R2
则U3=
U2
联立以上各式代入数值解得U2=180V
（3）设变阻器接入电路电阻为Rx
，
则有
又输出功率P=
(R2+
Rx)
整理得P=
当
=R1
，
变压器输出功率最大,即Rx=R1=10Ω
此时变压器最大输出功率为Pm=
=1102.5W
【解析】【分析】（1）已知原副线圈的匝数之比，利用匝数之比可以求出电流的比值，结合电功率的表达式可以求出电功率的比值；
（2）已知匝数之比可以求出原副线圈电压之比，结合原线圈的欧姆定律可以求出变压器的输出电压大小；
（3）已知原线圈的输入电压，结合输出功率的大小可以求出变压器输出功率的最大值，利用最大值可以求出变阻器的电阻大小。
?18.【答案】
（1）输电线损失的功率
用户得到的功率
（2）输电线损失的功率
输电线电流
升压变压器输出电压
升压变压器原、副线圈匝数比
（3）电压损失
降压变压器原线圈输入电压
降压变压器原、副线圈匝数比
【解析】【分析】（1）已知损失的发热比例，利用输电功率可以求出损失功率的大小，利用总功率减去损耗的功率可以求出用电户的功率；
（2）已知输电线损失的功率，利用热功率的表达式可以求出输电电流的大小，结合升压变压器的输出功率可以求出输出电压的大小，利用输入电压和输出电压可以求出升压变压器的匝数之比；
（3）已知输电电流和电阻可以求出输电线损失的电压，利用输电电压减去损失的电压可以求出降压变压器的输入电压，结合降压变压器的输入和输出电压的大小可以求出匝数之比。
19.【答案】
（1）解：发电机的最大电压为
解得
（2）解：升压变压器的输出电压为
输送电流为
降压变压器的输入电压为
在输送电路上有
解得
【解析】（1）先根据有效电压求出最大电压，再根据公式求出角速度即可；
（2）先根据升压变压器的变压比求出其输出电压，结合电功率公式求出输送电流，根据串联电路的电压关系求出降压变压器的输入电压，再结合变压比等于线圈的匝数之比即可求出结果。
?
?