3.3变压器基础巩固（word版含答案）

3.3变压器基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，理想变压器原线圈接正弦交流电，电表为理想电表，为热敏电阻（阻值随温度升高而减小），则（　　）
A．温度升高，电流表示数变大
B．温度升高，电压表的示数变小
C．开关由切换到，电压表示数不变
D．开关由切换到，电流表示数变大
2．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接。开关S未闭合时测得副线圈两端的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是（　　）
A．抽油烟机工作时，热水器的实际功率增大 B．抽油烟机上电压的瞬时值表达式为
C．原线圈两端电压表示数为1100V D．抽油烟机工作时，变压器的输入功率减小
3．如图甲中的变压器为理想变压器，原、副线圈匝数分别为1000匝和500匝，变压器原线圈两端加如图乙所示的正弦式交变电压，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝40 Ω、R2＝10 Ω的定值电阻，电压表为理想电表。则以下说法正确的是( )
A．交流电频率为50 Hz
B．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.1 Wb/s
C．电压表V的读数为5.0 V
D．变压器输入功率为50 W
4．如图所示，两个相同变压器的副线圈接有相同的灯泡L1、L2，原线圈接有定值电阻R，导轨和金属棒MN的电阻不计．现使金属棒沿轨道向右匀速运动，乙图中金属棒移动速度大于甲图中棒的移动速度，则在棒运动的过程中（ ）
A．L1、L2都发光，L2比L1亮 B．L1、L2都不发光
C．L2发光，L1不发光 D．L1发光，L2不发光
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈接有“220V，440W”的热水器、“220V，220W”的抽油烟机．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．副线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．电压表示数为
C．热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．1min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J
6．如图所示，理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源，通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数（图中电压表及电流表皆为理想电表)，则下列说法正确的是（　　）
A．当滑片c向b端移动时，变压器输入功率变大
B．当滑片c向a端移动时，电镜表A1的示数将减小，电压表V的示数不变
C．当滑片c向b端移动时，电流表A2的示数将变大，电压表V的示数也变大
D．当滑片c不动，将开关S由1掷向2时，三个电表A1、A2、V的示数都在变大
7．一理想变压器原、副线圈的匝数之比为11 : 2 ，副线圈的输出电压u随时间变化的规律如图所示，副线圈上仅接入一个阻值为20的定值电阻，则
A．原线圈的输入电压为220V
B．原线圈的输入电流变化频率为40Hz
C．经过1分钟定值电阻放出的热量是4800J
D．变压器的输入功率是8102 W
8．如图所示装置中，一个足够长的光滑水平导轨与一理想变压器的原线圈相连，导体棒ab放在导轨上并处于匀强磁场中，副线圈上连接有灯泡L和电容器C，其余一切电阻不计．则下列说法正确的是
A．若ab棒向右做匀速直线运动，则灯泡L中有c→d的电流
B．若ab棒向右做匀速直线运动，则电容器C下极板带正电
C．若ab棒向左做匀加速直线运动，则灯泡L中有d→c的电流
D．若ab棒向左做匀加速直线运动，则电容器C上极板带正电
9．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
10．如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的正弦交流电源。和为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小。现减小照射光强度，则：（　　）
A．两端的电压增大 B．消耗的功率增大
C．L的亮度增大 D．通过原线圈的电流增大
11．图甲所示的变压器原，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，以下说法正确的是(　　)
A．ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab＝27sin 100πt(V)
B．电流表的示数为2 A，且四只灯泡均能正常发光
C．流过灯L2的电流每秒钟方向改变50次
D．ab输入端输入功率Pab＝18 W
12．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，和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100Hz
B．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．当的灯丝烧断后电压表V的示数会变大
13．如图所示为某种电吹风机的电路图，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示。下列说法正确的是（　　）
冷风时输入功率 50W
热风时输入功率 450W
小风扇额定电压 50V
正常工作时小风扇输出功率 45W
A．触片P同时接触b、c两个触点时电吹风吹热风
B．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=5：22
C．电吹风吹热风时电热丝上的电流为
D．小风扇的内阻为5Ω
14．如图所示，一理想变压器原副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1，原线圈ab间接一电压为u＝220sin 100πt V的交流电源，灯泡L标有“36V 18W”，当滑动变阻器R的滑片处在某位置时，电流表示数为0.25A，灯泡L刚好正常发光，则（ ）
A．滑动变阻器R消耗的功率为36W
B．定值电阻R0的电阻值为19Ω
C．流过灯泡L的交变电流频率为25Hz
D．将滑动变阻器R的滑片向上滑时，灯泡L的亮度变暗
15．一含有理想变压器的电路如图所示，图中定值电阻、、的阻值分别为4、1、10，R为滑动变阻器，总电阻为20，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。图中滑动变阻器的滑片P刚好位于R的中间，此时原线圈中电流表的示数为I，滑动变阻器的滑片P向下移动到达最下端时，原线圈中电流表的示数为。若，该变压器原、副线圈匝数比为（　　）
A．2 B．3 C．4 D．5
二、填空题（共4题）
16．一只理想变压器的原线圈接在220V交变电压上，将一根导线在铁芯上绕一圈后接上一只电压表时，电压表的示数为0.25V，将导线取走，换上一只副线圈时，副线圈所接的"36V 4W"的灯泡正好正常发光，则此副线圈的匝数是____匝，通过原线圈的电流是____A．
17．电压与匝数的关系
（1）理想变压器：没有___________的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型。
（2）电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的___________，即。
（3）两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作___________变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作___________变压器。
18．如图所示,理想变压器初级线圈接在220V正弦交流电源上,负载是一阻值为R=10Ω的电阻,次级线圈b、c间匝数为10匝,当把电键K从b掷向c,通过R的电流增加了0.2A,则此变压器铁芯中磁通量的最大变化率为________wb/s
19．如图所示为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系的电路图，我们把两个线圈套在同一闭合铁芯上，一个线圈连接到电源的输出端，另一个线圈连接到小灯泡上，试回答下列问题：
（1）原线圈应连接到学生电源的___________（选填直流、交流）输出端；
（2）将与小灯泡相连接的线圈减少一定的匝数，装置其他部分不变，继续完成实验，发现灯泡亮度将___________（填“变亮”或“变暗”）。
三、综合题（共4题）
20．一台理想变压器的原线圈有1320匝，副线圈有36匝。原线圈与220V的交变电压相接，求
(1)求副线圈两端输出的电压。
(2)若副线圈接有电阻是3负载，求原线圈的输入功率。
21．如图所示，理想变压器的原线圈与两个阻值相同的定值电阻、连接，副线圈接一个小灯泡，两定值电阻的阻值是灯泡电阻的2倍，当灯泡正常发光时，消耗的功率是灯泡功率的8倍。
(1)求理想变压器原副线圈的匝数比。
(2)小灯泡正常发光时，A、B端输入的电压是小灯泡两端电压的多少倍？
22．如图所示，一台理想变压器有两个副线圈。已知12V的副线圈输出电流是4.17A，匝数是30匝；127V的副线圈输出电流是。
（1）127V的副线圈匝数是多少？原线圈的匝数是多少？
（2）原线圈的输入功率是多少？原线圈的输入电流是多少？
23．如图所示，甲图为一理想变压器，其原副线圈匝数比n1∶n2＝10 ∶1.当原线圈接乙图所示的正弦交流电．副线圈接负载电阻R＝10Ω． 电压表、电流表均为理想表．求：
（1）原线圈两端电压的瞬时表达式；
（2）理想电压表及电流表读数分别是多少？
参考答案
1．A
【详解】
AB．温度升高，电阻减小，理想变压器原副线圈线圈匝数不变，电压不变，可知此时电流变大，故电流表示数变大，电压表示数不变，A正确，B错误；
CD．开关由切换到，此时副线圈线圈匝数减小，在原线圈线圈匝数不变的情况下，副线圈两端电压变小，则当副线圈所在电路电阻不变的情况下，流经副线圈所在电路的电流变小，故电压表示数变小，电流表示数变小，故CD错误；
故选A。
2．C
【详解】
A．接通开关，副线圈上电路的总电阻减小，电流增大，由欧姆定律可知，R上的分压增大，由闭合电路欧姆定律可知，热水器两端的电压减小，所以实际功率减小，故A错误；
B．由图乙可知，副线圈中交变电压的峰值是，角速度
则副线圈两端电压的瞬时值表达式为
因为有电阻R的存在，所以不是抽油烟机两端的电压瞬时值，故B错误；
C．由图乙可知，副线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比得，原线圈两端电压表示数为
故C正确；
D．接通开关，电流增大，电压不变，所以副线圈消耗的功率增大，即输出功率增大，又因为输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率增大，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．由图乙知该交流电的周期T＝0.04s，所以交流电频率为25Hz，故A错误；
B．原线圈电压最大值是100V，根据法拉第电磁感应定律得，变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.1Wb/s，故B正确；
C．根据理想变压器中匝数与电压成正比知副线圈两端的电压为
U＝V＝25V
再由串联电路的电压规律知电阻R2两端电压即为电压表读数，为5V，故C错误；
D．输入功率等于输出功率，为
P＝＝25W
故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
甲图中切割磁感线的有效长度增大，电流增大，变压器工作，灯泡发光，乙图中导体棒产生的感应电流不变，是直流，变压器不工作，灯泡不亮，D对；
故选D
5．D
【详解】
试题分析：据题意，从上图可得交变电流的周期为：，则可以计算得，则副线圈上的电压瞬时值表达式为：，故A选项错误；据原副线圈匝数比可得原线圈电压为：，故B选项错误；热水器发热功率为：440w，如果抽油烟机的发热功率为220w，则两者之比为2，实际上抽油烟机属于非纯电阻，热功率小于220，所以两者之比应大于2，故C选项错误；抽油烟机在1分钟内消耗的电能为：，故D选项正确．
6．D
【详解】
A．当滑片c向b端移动时，负载电阻增大，而电压不变，变压器输出功率减小，则输入功率也减小，故A错误；
B．当滑片c向a端移动时，负载电阻减小，电压不变，副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知电流表A1的示数将变大，电压表V的示数不变，故B错误；
C．当滑片c向b端移动时，负载电阻增大，而电压不变，电流表A1的示数将变小，电流表A2的示数将变小，故C错误；
D．滑片c不动，将开关S由1掷向2时，匝数比增大，副线圈的电压增大，电阻不变，则原副线圈电流都增大，故三个电表A1、A2、V的示数都变大，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
专题：交流电专题．
分析：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．
解答：解：A、由图象可知，副线圈的输出电压的最大值为40V，所以输出电压的有效值为40V，根据电压与匝数成正比可得，输入电压的有效值为220V，所以A错误．
B、原副线圈的输入电流变化的频率相同，所以依然为周期的倒数，所以B错误．
C、副线圈上仅接入一个阻值为20的定值电阻，所以副线圈的电流为A=2A，由Q=I2Rt可知，经过1分钟定值电阻放出的热量是Q=I2Rt=22×20×60J=4800J，所以C正确．
D、变压器的输入功率和输出功率相等，所以变压器的输入功率为P=I2R=22×20=80W，所以D错误．
故选C．
8．D
【分析】
理想变压器是根据磁通量的变化来工作的，当原线圈的磁通量恒定时，副线圈是没有感应电流的，根据变压器的工作的原理，运用楞次定律和右手定则、安培定则结合分析原线圈中的电流的变化情况即可得出结论．
【详解】
AB．若棒匀速运动，则棒切割磁场产生的电流是恒定的，线圈产生的磁通量也是恒定的，不会引起副线圈的磁通量的变化，所以副线圈不会有感应电流产生，所以副线圈的电流为零，灯泡不亮，电容器不带电．故A、B均错误；
CD．若棒向左做匀加速直线运动，由右手定则判断可知，棒中产生由的感应电流，而且感应电流增大，感应电流通过原线圈，根据安培定则可知，原线圈中产生向上的磁场，而且磁场不断增强，则穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律判断得知，副线圈中产生向上的螺旋式电流，灯泡中有的电流，电容器上极板带正电，故D正确，C错误．
9．C
【详解】
A．电流的频率为
由于每个周期内电流方向改变2次，所以电路中的电流方向每秒改变10次，故A错误；
B．通过R2的电流有效值为
R2两端电压为
根据理想变压器原、副线圈电压和电流规律可知原线圈中电流为
原线圈两端电压为
电压表V的示数为
故B错误；
C．交流电源的输出功率为
故C正确；
D．R2两端电压为
解得
若电源输出电压U不变，闭合开关S时，副线圈所接总负载R减小，所以U2减小，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．理想变压器输出电压一定，光照减小，则光敏电阻阻值增大，副线圈总电阻增大，根据欧姆定律，副线圈干路电流减小。故两端电压
也减小，故A错；
B．两端电压减小，由于副线圈电压不变，故R2两端电压增大，由
可知R2消耗的功率增大，故B正确；
C．由于干路电流减小，且等于两支路电流之和，通过R2电流增大，故通过灯泡L的电流减小，亮度减小，故C错误；
D．根据
可知，副线圈中电流减小，故原线圈中电流I1减小，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
AB．由题知，cd的电压瞬时值表达式为
有效值为， 由得副线圈，则均能正常发光，每只灯泡的电流
副线圈电流
由得原线圈的电流
也能正常发光，ab输入电压的表达式为
选项A错，选项B对；
C．由图象知交流电的周期为0.02s，交流电的频率为50Hz，流过灯L2的电流每秒钟方向改变100次，C错；
D．ab输如果气体端输入功率
选项D错；
故选B．
12．C
【分析】
由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比，输入、输出功率之比．和闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况.
【详解】
A．原线圈接入如图乙所示，，所以频率为，故A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值是，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，所以副线圈电压是，电压表测得路端的电压，所以V的示数为，故B错误；
C．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，所以原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，故C正确；
D．当的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，光敏电阻R和两端的总电压不变，故电压表读数不变，故D错误；
13．D
【详解】
A．触片同时接触、两个触点时电热丝没有接入电路，电吹风吹冷风；电动机与电热丝同时接入电路时吹热风，触片与触点、接触，故A错误；
B．根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
故B错误；
C．吹热风时电热丝消耗的功率
则电热丝的电流为
故C错误；
D．小风扇的热功率为
电流
则由
可得
故D正确。
故选D。
14．B
【详解】
试题分析：变压器不会改变交变电流的频率，所以C项错误；将滑动变阻器R的滑片向上滑时，负载电阻变大，副线圈电压不变，副线圈干路电流变小，定值电阻所占电压变小，灯泡两端的电压变大，灯泡亮度变亮，所以D项错误；根据电压电流比与匝数比之间关系，副线圈电压为，电流，定值电阻所占电压为55-36=19V，定值电阻阻值为，定值电阻所占功率为19W，所以B项正确；原线圈功率等于副线圈功率，滑动变阻器的功率为总功率减去定值电阻功率和灯泡功率，55W-19W-18W=18W，所以A项错误．
15．C
【详解】
图中滑动变阻器的滑片P刚好位于R的中间，设原线圈电压为，此时原线圈中电流表的示数为I，则有
副线圈电压为，设原、副线圈匝数比为，则有
设副线圈此时电流为，则有
由欧姆定律可得
联立可得
同理当滑动变阻器的滑片P向下移动到达最下端时，原线圈中电流表的示数为，则有
联立可得
故ABD错误，C正确。
故选C。
16．144 1/55A
【详解】
试题分析：将一根导线在铁芯上绕一圈后接上一只电压表时，电压表的示数为0.25V，可得，解得变压器原线圈上的匝数为880，换上一只副线圈时，副线圈所接的"36V 4W"的灯泡正好正常发光则有：，解得 ，根据可得通过原线圈的电流是1/55A
17．能量损失 匝数之比 降压 升压
【详解】
(1)[1]理想变压器：没有能量损失的变压器叫理想变压器，它是一个理想化模型。
(2)[2]理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比。
(3)[3][4]副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫升压变压器。
18．
【解析】
当把电键从b掷向c，副线圈两端电压的增加量
设线圈增加的匝数，所以
又根据峰值和有效值的关系：
所以
19．交流 变暗
【详解】
（1）[1]变压器只能作用于交流电，所以原线圈应连接到学生电源的交流输出端；
（2）[2]副线圈匝数减少，根据变压器原副线圈的电压关系
知副线圈的电压降低，所以灯泡会变暗。
20．(1)6V(2)12W
【详解】
(1)电压与匝数成正比，所以副线圈两端输出的电压
(2)副线圈的输出功率
21．(1)；(2)
【详解】
(1)设小灯泡电阻为R，正常发光时的电流为，则两端电压
，
设变压器原副线圈的匝数比为，由
得原线圈的电压
设灯泡功率为P，消耗的功率为，又的阻值为2R，则由及两端电压与原线圈的电压相等可得
联立解得
(2)设流过定值电阻的电流为，流过原线圈的电流为，流过定值电阻的电流为，由
得，由
联立解得，又
可得，A、B端输入的电压为
则A、B端输入的电压是小灯泡两端电压的倍。
22．(1)317，550；(2) 130.05W，0.59A
【详解】
(1)由变压器的电压之比等于匝数之比
解得
127V的副线圈匝数是317。
由变压器的电压之比等于匝数之比
解得
(2)由
P=U1I1=U2I2+U3I3
可得输出功率
P=12×4.17W+127×0.63W=130.05W
由
P=U1I1
可得
23．（1）u=36sin（100πt）（2）0.036A.
【详解】
试题分析：（1）Um＝36V，ω=100πrad/s，u=36sin（100πt）
（2）输入电压的有效值为：U1＝＝36V，由理想变压器知识：＝ U2＝3.6V；理想变压器P1＝P2，可得U1I1＝ I1＝0.036A.