3.4变压器为什么能改变电压 课后练习（word 含答案）

3.4变压器为什么能改变电压
一、选择题（共15题）
1．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则（　　）
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数不变
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
2．如图所示变压器可视为理想变压器，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接有一正弦交流电源．若两电阻消耗的电功率相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为（ ）
A．1:2 B．2:1 C．1:1 D．1:4
3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想电表， R1 电阻为100Ω，R2为定值电阻．在a、b两端加上交变电压u，u随时间变化的规律为．下列说法正确的是（ ）
A．若电流表示数为2A，则电阻R2上的热功率为40W
B．副线圈中产生的交变电流频率为100Hz
C．电压表的示数为
D．原线圈两端的电压为220V
4．如图所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是10：1，原线圈接入电压为e=311sin（100πt）V的正弦交流电源，一只理想二极管（正向阻值为零，反向阻值无穷大）和阻值为10Ω的电阻R，按如图方式连接在副线圈上。则以下说法中正确的是（　　）
A．1s内电阻R上的电流改变100次
B．电压表的读数为22V
C．二极管两端的最大电压为31.1V
D．在相同时间内，交流电源输出的电能是电阻R上产生的焦耳热的2倍
5．如图所示为远距离输电示意图，线路总电阻为r，发电厂输出电压不变，三个回路的电流依次为I1、I2、I3，两变压器均为理想变压器，左侧变压器输入电压为U1，输出电压为U2；右侧变压器输入电压为U3，输出电压为U4，以下选项错误的是（ ）
A．若用户消耗的功率增大，I2随之增大
B．若用户消耗的功率增大，U4随之增大
C．U2 = U3 + I2r
D．U1I1 = I22r + U4I3
6．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶1，电阻R1和R2的阻值分别为3Ω和1Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（）
A．电流表的示数为A
B．电压表的示数为V
C．0.03s时，通过电阻R1的电流为A
D．0～0.04s内，电阻R1产生的焦耳热为0.24J
7．如图所示，甲图是一理想变压器，它的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一个n=100匝的矩形线圈在B=0.5 T的匀强磁场中产生的正弦交流电，副线圈电路中二极管D的正向导通电阻为0，反向电阻可看作无穷大．如乙图所示，线圈边长L1=0.1 m，L2=0.2 m，线圈从图中位置开始绕中心轴OO′以角速度ω=314 rad/s逆时针方向匀速转动．π=3.14．以下说法正确的是
A．线圈转过30°时感应电动势的瞬时值157 V
B．线圈转过周过程中感应电动势的平均值200 V
C．若矩形线圈角速度增大，为使电压表的读数不变，应将副线圈匝数n2增加
D．当原、副线圈匝数n1=n2时，电压表的读数为
8．教学用发电机能够产生正弦式交变电流，利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P．若发电机线圈的转速变为原来的2倍，则（　　）
A．R消耗的功率变为2P
B．电压表V的读数变为2U
C．电流表A的读数变为4I
D．通过R的交变电流频率不变
9．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下（　　）
A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗
D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流
10．用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下模型．如图所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电．当开关S闭合时，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1两端的电压增大 B．副线圈输出电压减小
C．电阻R上的电流增大 D．原线圈输入功率减小
11．如图所示，、两端接在正弦交流电源上，原副线圈回路中A、B电阻的阻值相同，原副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　）
A．A、B电阻的电流之比为
B．A、B电阻的电压之比为
C．A、B电阻的功率之比为
D．A电阻上的电压与原线圈输入电压之比为
12．某兴趣小组利用变压器的原理设计了一个起重机装置用于提升物体，如图所示，理想变压器原线圈的输入电压，照明灯的规格为“10V 20W”，电动机的内阻为RM=5Ω，装置启动时，质量为m=2kg的物体恰好以v=0.25m/s的速度匀速上升，照明灯正常工作，电表均为理想电表，取g=10m/s2。则（　　）
A．原、副线圈匝数比为1：5
B．电压表的示数为14.1V
C．装置启动时，电动机的输出功率为5W
D．装置启动时，电流表的示数为4A
13．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5︰1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，各元件正常工作．一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图，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．原、副线圈中的电流之比为1︰5
B．电压表的读数为22V
C．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小
D．若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1分钟内产生的热量为2904J
14．在如图所示的远距离输电的电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输入电压减小
C．流过灯泡L的电流减小 D．发电厂的输出功率增大
15．如图所示，在磁感应强度B＝T的匀强磁场中，矩形线框绕垂直于磁场的轴以恒定角速度ω＝10 rad/s转动，线框电阻不计，匝数为10，面积为0.4 m2，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L(规格为“4W 100Ω”)和滑动变阻器，电流表视为理想交流电表．下列说法正确的是(　　)
A．若从图示位置开始计时，则线框中感应电动势的瞬时值表达式为e＝40cos 10t (V)
B．若灯泡正常发光，则原、副线圈的匝数比为1:2
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大
D．若将自耦变压器触头向下滑动，则灯泡会变暗
二、填空题
16．输电过程中，电能的损失主要是有电流的________造成的；我国电网的交变电流周期为0.02s，因此电流方向在1s内改变________次．用________定则判定直线电流的磁感线方向．
17．采用110kV高压向远方城市输电。输送功率一定，为使输电线上损耗的功率减小为原来的四分之一，输电电压应变为__________kV。
18．理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=1:10，副线圈与阻值R=20的电阻相连。原线圈接在以速度v40m/s向右匀速运动的金属棒两端，金属棒的电阻可忽略不计，棒所切割磁场的边界变化规律为y，副线圈输出交流电的频率为_________；匀强磁场的磁感应强度B=0.25T，则交流电压表的示数为_________；电阻R上消耗的电功率为_________。
19．如图所示为远距离输电示意图．已知升压变压器原、幅线圈的匝数比n1∶n2=1∶10，原线圈的输入电压为U1，输入功率为P1，输电线上的电阻为r，变压器为理想变压器．则升压变压器原线圈的输出电压为_________，输电线上的损耗功率为_________．
三、综合题
20．下列引号中的文字，是某同学说的一个结论，请你帮他分析这个结论错在哪里。“变压器的原、副线圈之间并未直接用导线相连，而是靠线圈中磁通量的变化传输功率，因此，能量在传输过程中不会有损失，变压器也不会发热。”
21． 如图所示为一理想变压器，它的原线圈接在交流电源上，副线圈接有一个标有“12 V 48 W”字样的灯泡，已知变压器原、副线圈的匝数比为10:1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表、电流表的读数分别为多少？
22．如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240V，升压器原、副线圈的匝数之比为1∶25，输电线的总电阻为10Ω ，用户需要的电压为220V。则：
(1) 输电线上损失的电功率为多少？
(2) 降压器原、副线圈的匝数比为多少？
23．如图，理想变压器原线圈与一个的交流电源相连，副线圈并联两个不同的小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为，正常发光时电阻为，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为，试计算：
（1）原、副线圈的匝数比；
（2）流过灯泡b的电流。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
AB．保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由
知U2不变，当P向上滑动时，R变大，由
I2＝
知I2减小，I1减小，故电流表的读数变小，选项AB错误；
CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由
知U2增大，由
I2＝
知I2增大，I1增大，故电流表的读数变大，选项C正确，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
原副线圈电流之比等于匝数之比
两电阻消耗的功率相等，即
由上两式得
故C正确，ABD错误。
故选C。
3．A
【详解】
变压器初级电流,则电阻R1上的电压 ，变压器初级电压为U1=220V-20V=200V；次级电压：，则电阻R2上的热功率为，选项A正确，D错误；由交流电瞬时值表达式可知，副线圈中交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，故B错误．电压表的示数等于次级交流电的电压有效值，大小为20V，选项C错误；故选A．
4．C
【详解】
A．二极管具有单向导电性，所以电阻R上的电流方向不变，故A错误；
B．原线圈两端电压为
副线圈两端电压为22V，根据电流的热效应
解得
即电压表示数为，故B错误；
C．二极管截止时电压最大，最大电压等于副线圈两端电压的最大值，故二极管两端的最大电压为
故C正确；
D．根据能量守恒可知，在相同时间内，交流电源输出的电能与电阻R上产生的焦耳热相等，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
AB．若用户消耗的功率增大，则I3会变大，由变压器匝数比等于电流比的倒数，变压器的匝数比不变，可知I2随之增大，输电线电阻r上的电压变大，则
减小，由电压比与匝数比的关系
可知U4减小，A正确，不符合题意、B错误，符合题意；
C．由串联电路的特点可知
C正确，不符合题意；
D．由理想变压器的输入功率与输出功率的关系可知
D正确，不符合题意。
故选B。
6．D
【详解】
设电流表的示数为，则，求得，A错误；原线圈中电流只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中电流交流部分的电流最大值为；设副线圈交流电的有效值为，则，求得，因此电压表的示数为，B错误；由图可知，在0.03的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻的瞬时电流为0，C错误；在0～0.04s内，电阻产生的焦耳热为，D正确．
7．B
【详解】
感应电动势的最大值 ，则线圈转过30°时感应电动势的瞬时值，选项A错误；线圈转过周过程中感应电动势的平均值，选项B正确；若矩形线圈角速度增大，则感应电动势变大，变压器初级电压变大，为使电压表的读数不变，应将副线圈匝数n2减小，选项C错误；当原、副线圈匝数n1=n2时，则次级电压也为，此时电阻R电压有效值为：，解得UR=157V,则电压表读数为157V,选项D错误；故选B.
8．B
【详解】
B．根据可知，发电机线圈的转速变为原来的2倍，理想变压器的原线圈的电压为原来的2倍，根据可知，理想变压器的副线圈的电压为原来的2倍，电压表V的读数变为2U，故B正确；
A．根据可知，R消耗的功率变为4P，故A错误；
C．根据闭合电路欧姆定律可知通过理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍，根据可知，理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍，电流表A的读数变为2I，故C错误；
D．由可知通过R的交变电流频率变为原来的2倍，故D错误；
故选B．
9．B
【详解】
在输出功率一定时，由P＝UI知，当U增大时，I减小，输电导线损耗的功率P损＝I2R将变小，当输电线上的电阻减小时，输电线线损耗的功率P损＝I2R将变小，输电效率增加。
故选B。
10．C
【详解】
副线圈电压由原线圈和匝数比决定，而原线圈电压和匝数比都没有变，所以副线圈输出电压不变，故B错误；开关S闭合后，负载电阻减小，而副线圈电压不变，副线圈的电流增大，即通过电阻R的电流增大，R两端的电压增大，则灯泡L1两端的电压减小，故A错误； C正确；原线圈的电压不变，而电流增大，故原线圈的输入功率增大，故D错误．故选C.
11．C
【详解】
A．设流过电阻的电流为，原线圈的电流为，根据电流与匝数的关系可知，原、副线圈的电流之比为
即、电阻的电流之比为，故错误；
B．流过电阻的电阻值相等，由可知，、电阻的电压之比与流过它们的电流成正比，所以为
故B错误；
C．根据，两个电阻消耗的功率
故C正确；
D．电阻上的电压
原线圈两侧的电压
故D错误；
故选C。
12．C
【详解】
A．原线圈电压有效值为50V，副线圈电压的有效值为10V，根据
可知，原、副线圈匝数比为5：1，A错误；
B．电压表测量的是副线圈电压的有效值，为10V，B错误；
C．由于物体匀速上升，输出功率全部用来提升物体，因此装置启动时，电动机的输出功率为
C正确；
D．电动机是非纯电阻性电路，根据
即
解得
流过灯的电流
因此流过电流表的电流为3A，D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
试题分析：原线圈接入电压为220V的正弦交流电，原、副线圈的匝数比是5：l，则副线圈电压为44V，原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为1：5，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，因此原、副线圈电流之比不可能为1：5，且电表均是交流电的有效值，故A错误；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44 V，但二极管具有单向导电性，根据有效值的定义有,解得，故B正确；1 min内产生的热量为，故选项D正确；将滑动变阻器滑片向上滑动，接入电路中的阻值变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，电流表的读数变大，所以C错误．故选BD．
14．BCD
【详解】
试题分析：由题意知发电厂的输出电压不变，即升压变压器的输入电压不变，故A错误；因为负载并联，开关闭合后，总电流增大，即降压变压器的输出电流增大，所以降压变压器的输入电流变大，而输电线电阻一定，所以损失的电压变大，所以降压变压器的输入电压减小，故B正确；降压变压器的输入电压减小，则降压变压器输出电压变小，所以灯泡L两端的电压减小，通过灯泡的电流减小，故C正确；输电线上的电流增大，则发电厂的输出电流增大，输出电压不变，则输出功率，故D正确；故选BCD．
15．AD
【详解】
A．输入电压的最大值为
Um＝NBSω＝40V
在图示位置穿过线框的磁通量为0，感应电动势最大，若从图示位置开始计时，则线框中感应电动势的瞬时值表达式为
A正确；
B．变压器输入电压的有效值为U1＝40V，若灯泡正常发光，则
根据理想变压器的变压比得此时原、副线圈的匝数比为2:1，B错误；
C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则滑动变阻器接入电路的电阻变大，负载等效电阻变大，根据I2＝可知，副线圈中电流变小，则原线圈中电流变小，即电流表示数变小，C错误；
D．若将自耦变压器触头向下滑动，则副线圈匝数变小，根据理想变压器的变压比可知输出电压减小，所以灯泡变暗，D正确；
故选AD。
16． 热效应 100 安培
【详解】
输电过程中，电能的损失主要是有电流的热效应造成的；我国电网的交变电流周期为0.02s，一周期内电流的方向改变2次，因此电流方向在1s内改变100次．用安培定则判定直线电流的磁感线方向．
17．220
【详解】
因为输电功率，为输电电压，为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为
为输电线路的电阻，即
当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压为原来的2倍，即220kV。
18． 10Hz 20V 2kW
【详解】
原线圈产生的交流电的周期
则频率为
；
产生交流电的最大值
则交流电压表的示数为
变压器次级电压值
电阻R上消耗的电功率为
19．
【详解】
根据，则；升压变压器的次级电流：；输电线的功率损失： .
20．变压器是利用电磁感应的互感现象来工作的。电能利用原线圈转化为磁场能，再利用铁芯和副线圈转化为电能，在转化过程中，有铁损和铜损，所以有能量损失。所以这位同学的分析是错误的。
21．120V；0.4A
【详解】
灯泡正常发光说明副线圈输出电压、功率：U2=12V，P2=48W
在理想变压器中
所以原线圈输入电压即电压表读数
得
U1=120V
由变压器功率关系可知，变压器输入功率
所以电流表读数
22．(1)4000W；(2)290:11
【详解】
(1)根据得，升压变压器的输出电压
U2==25×240=6000V
则输电电流
I2===20A
则输电线上损耗的功率
P损==400×10=4000W
(2)降压变压器的输入电压
U3=U2-I2R=6000-200=5800V
则降压变压器原副线圈的匝数比
=290:11
23．(1)n1﹕n2=5﹕1；(2)
【详解】
解；(1)设原、副线圈两端电压分别为U1、U2，流经原副线圈的电流分别为，灯a正常发光 时，由公式
解得
由题意知 U1=20V，由公式
解得
n1﹕n2=5﹕1
(2)由公式
解得
I2=0.6A