2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3 变压器 同步练习题(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3 变压器 同步练习题(Word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 831.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-10 08:27:22 | ||
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文档简介
3.3 变压器
一、单选题
1．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，原线圈两端接正弦交变电源，电源的瞬时电动势（V）、内阻为1Ω，副线圈两端接有灯泡L（灯丝电阻可视为不变）和滑动变阻器，则下列描述正确的是（ ）
A．通过灯泡中的电流频率为10 Hz
B．副线圈两端的电压为80 V
C．将滑片P向上移时灯泡变亮
D．改变滑片P的位置，变压器原线圈的输入功率可能为100W
2．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
3．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，电流表、电压表均为理想电表，下列说法错误的是（ ）
A．副线圈输出交流电的周期为 B．如果仅将电源的频率加倍，不会改变R的功率
C．电压表的读数为 D．电流表的读数为
4．如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，已知n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220sin ωt（V），匝数为n2的副线圈电路中接有一熔断电流I2＝1 A的保险丝，匝数为n3的副线圈电路中接一电容器，电容器上面标有“150 μF/440 V”字样，则（ ）
为了使保险丝不致熔断，R不能小于440Ω
B．为了使保险丝不致熔断，R不能小于440 Ω
C．若n1∶n3＝1∶2，则电容不会被击穿
D．若n1∶n3＝1∶2，则电容可能会被击穿
5．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1，R1=R2=4Ω。u为正弦交流电源，V为理想交流电压表，开关S断开时，通过电阻R2的电流，则此时（ ）
A．电路中的电流方向每秒改变5次
B．电压表V的示数约为84.8V
C．交流电源的输出功率为180 W
D．若电源输出电压不变，闭合开关S时，R2两端电压保持不变
6．如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交流电频率为100Hz
B．电压表的示数为2V
C．R1消耗的功率为3W
D．变压器输入功率为8.75W
7．如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户的用电器是串联的，R增大
B．A1的示数变小
C．V3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变
D．V1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值
8．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器次级线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．变压器初级线圈电压降低
B．变压器输入功率变小
C．小灯泡变亮
D．变压器输出功率变大
9．如图所示，理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）D1与电阻R1串联、理想二极管D2和电阻R2串联，然后并联接入理想变压器的副线圈中，电阻R1＝R2＝R。变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接入电压为U0的正弦交流电，图中的电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（ ）
A．若电阻R1上的电流有效值为I1，则电流表的示数为I1
B．若R1两端的电压有效值为U1，电压表示数为U1
C．副线圈上的电流有效值是电阻R1上电流的两倍
D．原线圈的输入电压是电阻R1两端电压的4倍
二、多选题
10．“压敏电阻”是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，是一种限压型保护器件，压敏电阻具有这样的特点：只有加在它两端的电压大于某一值时，才会有电流通过。在如图所示的电路中，R为压敏电阻，R1、R2、R3，为定值电阻，A为理想交流电流表，理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数n2可以通过滑片P调节。当副线圈滑片在图中位置时，原线圈加某一交变电压u=NBSsint，小灯泡出现周期性发光，闭合开关K，小灯泡熄灭不再发光。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关K，R2电压增大
B．闭合开关K后，仅增大交流电频率，通过R1的电流不变
C．闭合开关K后，仅让滑片P向上滑动，可能使灯泡继续周期性发光，发光频率不变
D．闭合开关K后，仅让滑片P向下滑动，电流表示数减小
11．如图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图。负载变化时变压器的输入电压（市区电网的电压）不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。忽略变压器上的能量损耗，各电表为理想交流电表，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户用电器的总电阻R减小
B．电表A2的示数变大，A1的示数变小
C．电表V2的示数不变，V3的示数变小
D．电表V1的示数与输电线损失的电压均变大
12．如图所示的理想变压器电路中，电流表、电压表均为理想电表，在a、b两端输入正弦交流电压，R1消耗的功率等于R2、R3消耗的功率之和，R2=R1，变压器原、副线圈匝数比为2:1，则（ ）
A．电压表V1与V2示数之比为2:1 B．电压表V1与V2示数之比为4:1
C．电流表A1与A2示数之比为2:3 D．电流表A1与A2示数之比为1:3
13．如图所示，理想变压器输入端接有效值恒定的正弦交变电流，输出端电阻R2=1 Ω，当电阻箱R1=3 Ω时，理想电压表和理想电流表的读数分别为1.0 V和0.5 A。当电阻箱R1=1 Ω时，电压表和电流表的读数分别为（ ）
A．4.0 V B．2.0 V C．1.0 A D．2.0 A
三、填空题
14．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（______）
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
C．减小涡流，提高变压器的效率
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
(2)在次级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为60V，则次级线圈的匝数为_______匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为30V，则初级线圈的匝数为________匝。
(3)若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100πt（V），则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为___________V。
15．图甲中的变压器为理想变压器，其原线圈接到有效值为的正弦交流电源上，副线圈与阻值为的电阻接成闭合电路，图乙中阻值为的电阻直接接到电压为的直流电源上，电阻消耗的电功率为__________；若发现与消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的电压之比为___________。
16．如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电压表和电流表，已知电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，n1：n2=100∶1，n3：n4=1∶10，输电线路的电压是___________V，电流是___________A。
四、解答题
17．如图所示是一理想变压器示意图，原线圈匝，其中一副线圈匝，两端接阻值的电阻；另一副线圈匝，两端接有额定值为“30V15W”的灯泡L。原线圈接入交变电压后，灯泡L恰能正常发光。求电阻R的电功率和原线圈中的电流。
18．无线充电技术已经逐渐应用于智能手机上，手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比，AB端输入电流为。
（1）请结合模型解释手机无线充电的基本原理；
（2）求接收线圈输出电流的有效值。
19．如图所示，一匝数为的矩形线圈，面积，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动。设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度，线圈通过一理想变压器后，接一标有“ ”字样的灯泡，变压器原线圈的总匝数为，是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为。当开关拨到位置时，小灯泡恰好正常发光。
（1）求此时电路中两电表的读数；
（2）求线圈转动的角速度；
（3）若将开关拨到位置，并将一个理想二极管接到、之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？（假设小灯泡的电阻不随温度发生变化）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1-5 DACDC 6-9 DCDB 10CD 11AC 12AC 13BC
14．C 20 40 110
15．121
16．22000V 100A
17．40W，0.25A
解 因灯泡L正常发光，所以
由
代入数据，可得
由
代入数据，可得
电阻R的电功率为
因为理想变压器有
即
则有
解得原线圈中的电流为
18．（1）见解析；（2）1A
解
（1）手机无线充电器的原理类似于变压器，主要是利用了互感现象。交变电流流过发射线圈产生变化的磁通量，这个变化的磁通量同时也穿过接收线圈，在接收线圈中产生感应电流，该感应电流经过一定的处理后转为直流电流再给手机充电。
（2）由题意，可得AB端输入电流的有效值为
将其看成是理想变压器，根据理想变压器原、副线圈电流的关系有
可得接收线圈输出电流的有效值为
19．（1），；（2）；（3）
解（1）由题意可知，副线圈两端的电压，副线圈中的电流为
由
得电压表的读数
由
得电流表的读数
（2）由（1）可知，此时线圈提供的电动势的最大值为
由，得
（3）当开关拨到位置时，由得副线圈的输出电压为
通过二极管后，加到灯泡两端的电压波形如图所示，
其最大值为，所以小灯泡两端电压的有效值为
小灯泡电阻为
此时小灯泡的功率为
所以线圈提供的功率为。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，原线圈两端接正弦交变电源，电源的瞬时电动势（V）、内阻为1Ω，副线圈两端接有灯泡L（灯丝电阻可视为不变）和滑动变阻器，则下列描述正确的是（ ）
A．通过灯泡中的电流频率为10 Hz
B．副线圈两端的电压为80 V
C．将滑片P向上移时灯泡变亮
D．改变滑片P的位置，变压器原线圈的输入功率可能为100W
2．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
3．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，电流表、电压表均为理想电表，下列说法错误的是（ ）
A．副线圈输出交流电的周期为 B．如果仅将电源的频率加倍，不会改变R的功率
C．电压表的读数为 D．电流表的读数为
4．如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，已知n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220sin ωt（V），匝数为n2的副线圈电路中接有一熔断电流I2＝1 A的保险丝，匝数为n3的副线圈电路中接一电容器，电容器上面标有“150 μF/440 V”字样，则（ ）
为了使保险丝不致熔断，R不能小于440Ω
B．为了使保险丝不致熔断，R不能小于440 Ω
C．若n1∶n3＝1∶2，则电容不会被击穿
D．若n1∶n3＝1∶2，则电容可能会被击穿
5．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1，R1=R2=4Ω。u为正弦交流电源，V为理想交流电压表，开关S断开时，通过电阻R2的电流，则此时（ ）
A．电路中的电流方向每秒改变5次
B．电压表V的示数约为84.8V
C．交流电源的输出功率为180 W
D．若电源输出电压不变，闭合开关S时，R2两端电压保持不变
6．如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈中交流电频率为100Hz
B．电压表的示数为2V
C．R1消耗的功率为3W
D．变压器输入功率为8.75W
7．如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户的用电器是串联的，R增大
B．A1的示数变小
C．V3示数变化量的绝对值与A2示数变化量的绝对值的比值不变
D．V1与V2示数的比值等于A1与A2示数的比值
8．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器次级线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．变压器初级线圈电压降低
B．变压器输入功率变小
C．小灯泡变亮
D．变压器输出功率变大
9．如图所示，理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）D1与电阻R1串联、理想二极管D2和电阻R2串联，然后并联接入理想变压器的副线圈中，电阻R1＝R2＝R。变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接入电压为U0的正弦交流电，图中的电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（ ）
A．若电阻R1上的电流有效值为I1，则电流表的示数为I1
B．若R1两端的电压有效值为U1，电压表示数为U1
C．副线圈上的电流有效值是电阻R1上电流的两倍
D．原线圈的输入电压是电阻R1两端电压的4倍
二、多选题
10．“压敏电阻”是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，是一种限压型保护器件，压敏电阻具有这样的特点：只有加在它两端的电压大于某一值时，才会有电流通过。在如图所示的电路中，R为压敏电阻，R1、R2、R3，为定值电阻，A为理想交流电流表，理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数n2可以通过滑片P调节。当副线圈滑片在图中位置时，原线圈加某一交变电压u=NBSsint，小灯泡出现周期性发光，闭合开关K，小灯泡熄灭不再发光。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关K，R2电压增大
B．闭合开关K后，仅增大交流电频率，通过R1的电流不变
C．闭合开关K后，仅让滑片P向上滑动，可能使灯泡继续周期性发光，发光频率不变
D．闭合开关K后，仅让滑片P向下滑动，电流表示数减小
11．如图为街头变压器通过降压给用户供电的示意图。负载变化时变压器的输入电压（市区电网的电压）不变。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻。忽略变压器上的能量损耗，各电表为理想交流电表，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（ ）
A．用户用电器的总电阻R减小
B．电表A2的示数变大，A1的示数变小
C．电表V2的示数不变，V3的示数变小
D．电表V1的示数与输电线损失的电压均变大
12．如图所示的理想变压器电路中，电流表、电压表均为理想电表，在a、b两端输入正弦交流电压，R1消耗的功率等于R2、R3消耗的功率之和，R2=R1，变压器原、副线圈匝数比为2:1，则（ ）
A．电压表V1与V2示数之比为2:1 B．电压表V1与V2示数之比为4:1
C．电流表A1与A2示数之比为2:3 D．电流表A1与A2示数之比为1:3
13．如图所示，理想变压器输入端接有效值恒定的正弦交变电流，输出端电阻R2=1 Ω，当电阻箱R1=3 Ω时，理想电压表和理想电流表的读数分别为1.0 V和0.5 A。当电阻箱R1=1 Ω时，电压表和电流表的读数分别为（ ）
A．4.0 V B．2.0 V C．1.0 A D．2.0 A
三、填空题
14．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（______）
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
C．减小涡流，提高变压器的效率
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
(2)在次级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为60V，则次级线圈的匝数为_______匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为30V，则初级线圈的匝数为________匝。
(3)若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100πt（V），则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为___________V。
15．图甲中的变压器为理想变压器，其原线圈接到有效值为的正弦交流电源上，副线圈与阻值为的电阻接成闭合电路，图乙中阻值为的电阻直接接到电压为的直流电源上，电阻消耗的电功率为__________；若发现与消耗的电功率恰好相等，则变压器原、副线圈的电压之比为___________。
16．如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电压表和电流表，已知电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，n1：n2=100∶1，n3：n4=1∶10，输电线路的电压是___________V，电流是___________A。
四、解答题
17．如图所示是一理想变压器示意图，原线圈匝，其中一副线圈匝，两端接阻值的电阻；另一副线圈匝，两端接有额定值为“30V15W”的灯泡L。原线圈接入交变电压后，灯泡L恰能正常发光。求电阻R的电功率和原线圈中的电流。
18．无线充电技术已经逐渐应用于智能手机上，手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比，AB端输入电流为。
（1）请结合模型解释手机无线充电的基本原理；
（2）求接收线圈输出电流的有效值。
19．如图所示，一匝数为的矩形线圈，面积，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动。设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度，线圈通过一理想变压器后，接一标有“ ”字样的灯泡，变压器原线圈的总匝数为，是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为。当开关拨到位置时，小灯泡恰好正常发光。
（1）求此时电路中两电表的读数；
（2）求线圈转动的角速度；
（3）若将开关拨到位置，并将一个理想二极管接到、之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？（假设小灯泡的电阻不随温度发生变化）
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参考答案
1-5 DACDC 6-9 DCDB 10CD 11AC 12AC 13BC
14．C 20 40 110
15．121
16．22000V 100A
17．40W，0.25A
解 因灯泡L正常发光，所以
由
代入数据，可得
由
代入数据，可得
电阻R的电功率为
因为理想变压器有
即
则有
解得原线圈中的电流为
18．（1）见解析；（2）1A
解
（1）手机无线充电器的原理类似于变压器，主要是利用了互感现象。交变电流流过发射线圈产生变化的磁通量，这个变化的磁通量同时也穿过接收线圈，在接收线圈中产生感应电流，该感应电流经过一定的处理后转为直流电流再给手机充电。
（2）由题意，可得AB端输入电流的有效值为
将其看成是理想变压器，根据理想变压器原、副线圈电流的关系有
可得接收线圈输出电流的有效值为
19．（1），；（2）；（3）
解（1）由题意可知，副线圈两端的电压，副线圈中的电流为
由
得电压表的读数
由
得电流表的读数
（2）由（1）可知，此时线圈提供的电动势的最大值为
由，得
（3）当开关拨到位置时，由得副线圈的输出电压为
通过二极管后，加到灯泡两端的电压波形如图所示，
其最大值为，所以小灯泡两端电压的有效值为
小灯泡电阻为
此时小灯泡的功率为
所以线圈提供的功率为。答案第1页，共2页
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