3.3变压器 自主提升过关练

3.3变压器 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．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
2．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成。当右侧线圈中产生电流时，电流经放大器放大，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断电路。下列说法正确的有（ ）
A．家庭电路正常工作时，中的磁通量不为零
B．家庭电路正常工作时，使用的电器越多，中的电流越大
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A点发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
3．如图所示为一含有理想变压器的电路，理想变压器的原线圈接如图乙所示正弦交流电源，副线圈电路中小灯泡规格为“ ”且恰好正常发光，电流表为理想电表。不考虑小灯泡阻值随温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A．原副线圈匝数之比为 B．原副线圈中电流之比为
C．电流表示数为 D．原线圈的输出功率为
4．如图所示，理想变压器原线圈输入端接正弦交流电u=Umsinωt，副线圈接电阻R1、R2和二极管，图中电流表A1、A2、A3均为理想电流表（示数为电流的有效值），R1、R2阻值均为R，二极管为理想二极管，变压器原、副线圈匝数比为2：1。则电流表A1、A2、A3示数之比为（　　）
A．5：20：4 B．1：2：1 C．：2：2 D．2：4：3
5．理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接在u=220sin100πt（V）的交流电源上，副线圈所接的负载电阻是11Ω，则副线圈中电流大小是（　　）
A．5A B．10A C．20A D．55A
6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，电阻R1＝R2＝55Ω，D1、D2为理想二极管，A为理想电流表。原线圈接u＝220sin（100πt）V的交流电，则（　　）
A．副线圈中交流电频率为100Hz
B．电流表示数为2A
C．理想变压器输入功率为440W
D．二极管的反向耐压值应大于110V
7．用变压器向电阻箱供电的电路如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为10∶1.理想交流电流表、理想交流电压表的读数分别为I、U。保持变压器输入电压不变，则下列选项正确的是（　　）
A．变压器输入电压为U
B．电阻箱阻值为
C．R消耗的功率为10UI
D．若电阻箱阻值变为原来两倍则电压表读数变为2U
8．无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在，当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流，双方密切配合，手机成功无线充电。如图为自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈接收线圈匝数比n1：n2＝10：1，若电磁炉两端所加电压为u＝220sin314t（V），不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（　　）
A．通过车载充电器的电流为交流电 B．通过车载充电器的电流方向周期性地变化
C．车载充电器两端电压的有效值约为22V D．车载充电器两端电压的有效值约为V
9．如图，理想变压器原线圈接正弦交变电源，输入电压，电阻，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。将S1接到2时，R消耗的电功率为0.8W，现将S1换接到1且闭合S2，L2正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．原线圈交变电流1s内电流方向会改变50次
B．小灯泡的额定电压为
C．原、副线圈的匝数之比n1：n2=5：1
D．只断开S2后，原线圈的输入功率增大为原来2倍
10．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
11．一台理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比是11：1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电．一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，如图所示．则下列判断正确的是（　　）
A．原、副线圈中的功率之比为11：1
B．若只将S从1拨到2，电流表示数增大
C．若开关S接1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时，则1min内滑动变阻器产生的热量为1200 J
D．若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则两电表示数均减小
12．如图所示，电路中变压器为理想变压器，其原线圈接在的交流电源上，副线圈与阻值为的电阻连接成闭合电路，电流表为理想交流电流表，另有一阻值的电阻与变压器原线圈并联，电阻消耗的电功率是的2倍．则（　　）
A．电阻消耗的电功率为
B．原线圈所接交变电源的线圈转速为
C．电流表的示数为
D．变压器原、副线圈电流之比为
13．如图所示，一理想自耦变压器的原线圈与交流发电机的输出端K、L相连，副线圈接有可调电阻R，滑片P与线圈始终接触良好。发电机输出电压的有效值保持恒定，线圈转动的角速度为，时线圈平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是（　　）
A．变压器原线圈两端的电压
B．时，发电机输出电压的瞬时值为
C．若仅将滑片P向下滑动，则交流电流表的示数减小
D．若使电阻R增大的同时，将滑片P向下滑动，则原线圈的输入功率增大
14．把如图甲所示的正弦交流电接在图乙中理想变压器的a、b两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表，其读数分别为U1、U2、I1、I2，则下列说法正确的是（　　）
A．该交流电电压的瞬时值表达式为u＝22sin100πt（V）
B．Rt处温度升高时，U1与I2的比值变小
C．Rt处温度升高时，|△U1|与|△I1|的比值增大
D．Rt处温度降低时，U2与I2的乘积变大
15．如图所示，理想变压器原、副线圈分别与电阻R1、R2连接，R1＝R2。现通过移动滑片P来改变原线圈的匝数，使原线圈和副线圈接入电路的匝数分别为n1、n2，已知交流电源电压瞬时值表达式为u＝220sin 100πt（V），下列说法中正确的是（　　）
A．当n1∶n2＝2∶1时，电压表的示数小于110 V
B．通过电阻R2的交变电流的频率为100 Hz
C．当滑片P向下移动时，电压表的示数将变大
D．当移动滑片P使n1＝n2时，电压表的读数为110 V
二、解答题
16．如图所示，理想变压器的原线圈接在正弦交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，交流电压表的示数为，电流表、电压表均可看作理想电表。求：
（1）变压器的输出功率；
（2）原线圈的输入电压；
（3）电流表的示数。
17．如图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表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。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，图中各表的读数如何变化？
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参考答案
1．B
【解析】
【详解】
AC．设副线圈的输出电压为U，输出电流为I，根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比可得
则原线圈的电流为，则输出功率为
由对称性可知两电阻功率相等，所以每个电阻的功率为，则有
解得每个电阻上的电流的有效值为
综上所述可知，若电阻R1上的电流有效值为，副线圈的电流
则电流表的示数为，故AC错误；
BD．若R1两端的电压有效值为U1，根据
解得
根据变压器的电压之比等于匝数之比可得
解得原线圈的输入电压为
故B正确，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A．由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，A错误；
B．当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，仍为零，则L2中的磁通量不变不会有感应电流，B错误；
C．家庭电路发生短路时，零线和火线电流增大，但电流仍大小相等，方向相反，L2中的磁通量仍为零，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；
D．地面上的人接触火线A点发生触电时，零线和火线电流大小不相等，此时L2中的磁通量不为零，通过放大器，开关K将被电磁铁吸起，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．原线圈两端电压有效值为，小灯泡正常发光，副线圈两端电压有效值为，由
A结误；
BC．副线圈中电流
由
知原线圈中电流为，BC错误；
D．原线圈输出功率等于副线圈输入功率，为，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1，所以I1：I2=1：2，通过A2和A3的电流瞬时值图象大致如图甲、乙所示
由有效值的定义，对于通过A2电流I2，有
解得
对于电流A3的电流I3，有
解得
所以电流表A1、A2、A3示数之比为
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为V，所以原线圈电压的有效值为
根据电压与匝数成正比得
可得
U2=110V
则副线圈电流为
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
A．根据题意可知交流电的角速度ω＝100π，频率为
变压器可以改变电压和电流的值，但不能改变频率，因此副线圈中交流电频率仍为50Hz。故A错误；
D．原线圈两端电压的最大值
根据
副线圈两端电压的最大值
当最大电压为时，二极管仍然正常工作，说明二极管的反向耐压值大于。故D错误；
BC．由于二极管的作用，副线圈两个电阻交替工作，与没有二极管时一个电阻R始终工作完全相同，副线圈两端电压的有效值
因此电流表的示数
理想变压器输入功率等于电阻消耗的功率
P＝U2I2＝110×2W＝220W
故B正确；C错误。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．根据
得变压器输入电压
故A错误；
B．根据
得副线圈电流
电阻箱阻值
故B错误；
C．R消耗的功率
故C正确；
D．若电阻箱阻值变为原来两倍，因为原线圈电压不变，匝数比不变，则副线圈电压不变，电压表读数不变，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
AB．接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管具有单向导电性，一个周期内只有半个周期的交流电能通过二极管，所以通过车载充电器的电流方向不变，不是交流电，AB错误；
CD．由
可得接收线圈的电压有效值为
由电流的热效应可得
解得车载充电器两端电压的有效值约为
C错误，D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
A．原线圈交变电流的频率为
一个周期内电流的方向改变2次，可知1s内电流方向会改变100次，选项A错误；
B．将S1换接到1且闭合S2，L2正常发光，可知此时小灯泡L2的额定功率和额定电压都等于S1接2时电阻上的功率和电压值，则
选项B错误；
C．原线圈电压的有效值为U1=20V，则原、副线圈的匝数之比
n1：n2=U1:U=5：1
选项C正确；
D．只断开S2后，因次级电压不变，则次级电流变为原来的一半，次级功率变为原来的一半，则原线圈的输入功率减小为原来一半，选项D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【详解】
A．用户的用电器是并联的，当用户的用电器增加时，R减小，故A错误；
B．根据变压器的电压之比等于匝数之比，由于原线圈电压不变、匝数比不变，则电压表V2的示数不变；当用户的用电器增加时，总电阻减小、总电流增大，所以A2的示数变大，根据理想变压器的电流之比等于匝数的反比，所以电流表A1的示数也增大，故B错误；
C．对于副线圈所在的电路，根据闭合电路的欧姆定律可得
U2＝I2R0+U3
解得
U3＝U2﹣I2R0
由于U2和R0为定值，则
故C正确；
D．根据B选项可知，V1与V2示数的比值等于A2与A1示数的比值，故D错误。
故选C。
11．C
【解析】
【详解】
A．理想变压器传输能量无损伤，则原副线圈的输入功率等于输出功率，故A错误；
B．若只将S从1拨到2，副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表示数减小，故B错误；
C．原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为20 V，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，根据电流的热效应知
解得
若滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，则1 min内滑动变阻器产生的热量为
故C正确；
D．将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，电流表的读数变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故D错误；
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
A．输入电压
可知R2两端电压的有效值为U2=20V，消耗的功率为
电阻R1消耗的功率是R2消耗的电功率的2倍，则R1消耗的功率50W，故A错误；
B．根据
则
n=50r/s
所以B错误；
C．根据
代入可求电流表示数为
I=5A
所以C错误；
D．R1的电压为
U1=IR1=10V
变压器原、副线圈电压之比为20:10=2:1，因原副线圈的功率相等，则电流之比为1:2，故D正确。
故选D。
13．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为时线圈平面与磁场方向平行，所以变压器原线圈两端的电压为
A错误；
B．因为变压器原线圈两端的电压为
当时，发电机输出电压的瞬时值为，B正确；
C．若仅将滑片P向下滑动，副线圈的匝数减小，输出电压减小，电阻R上电流减小，则原线圈中的电流即交流电流表的示数减小，C正确；
D．若使电阻R增大的同时，将滑片P向下滑动，则副线圈的输出功率减小，由
可知副线圈的输出功率减小，输入功率等于输出功率，则原线圈的输入电功率减小，D错误。
故选BC。
14．AB
【解析】
【详解】
A．原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压22V，周期0.02s，故角速度是ω＝100πrad/s，该交流电电压的瞬时值表达式为
u＝22sin100πt（V）
故A正确；
B．Rt处温度升高时，阻值减小，副线圈电流I2增大，原线圈电流增大，原线圈电压U1减小，所以U1与I2的比值变小，故B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律得
U1＝E﹣I1R
所以|△U1|与|△I1|的比值表示电阻R，即|△U1|与|△I1|的比值不变，故C错误；
D．Rt处温度降低时，阻值增大，设想当Rt趋近于无穷大时，I2为零，此时U2与I2的乘积为零，可知U2与I2的乘积不是变大，故D错误；
故选AB。
15．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电源电压有效值为220 V，如果原线圈上无电阻R1，由电压之比等于匝数之比可得，副线圈两端电压有效值为110 V，但实际上有电阻R1分压，电压表示数小于110 V，故A正确；
B．变压器不改变交变电流的频率，由交变电流表达式可知频率为50 Hz，故B错误；
C．由于
＝I2
U＝I1R1＋U1
联立可得
又n1D．由C项分析可知，当n1＝n2时
U＝2U2
则
U2＝110 V
故D正确．
故选AD。
16．（1）10W；（2）20V；（3）0.5A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）变压器的输出功率
（2）因为
所以
（3）电流表的示数
又因为
所以
17．见解析
【解析】
【详解】
将该街头变压器视为理想变压器，通常原线圈输入的电压U1恒定，V1示数不变，由于匝数比不变，所以副线圈输出电压U2不变，V2示数不变；当用户的用电器增加时，相当于R减小，所以A2示数增大，因为U2、R0不变，I2增大，所以R2上的电压增大，导致V3示数减小；理想交压器输入功率等于输出功率，有
由于U1，U2的值不变，12增大，所以I1增大，A1示数增大
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