3.4变压器为什么能改变电压同步训练（Word版含答案）

3.4变压器为什么能改变电压
一、选择题（共15题）
1．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电压变为22V，已知变压器原线圈匝数为1000，则副线圈匝数为(　　)
A．50 B．100
C．500 D．2000
2．如图所示为一理想变压器，原线圈有一可滑动的触头P，副线圈接一理想电流表和一滑动变阻器，原线圈的输入电压是周期为T的交变电压。下列叙述正确的是（　　）
A．若输入电压增大，则变压器的输出功率增大
B．若交变电压的周期增大，则变压器的输出功率减小
C．若滑动变阻器的触头向下移动，则电流表的示数减小
D．若原线圈的触头向上滑动，则电流表的示数增大
3．如图甲所示的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10∶1。变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个阻值均为R＝11 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。两个交流电压表均为理想电表。则下列说法不正确的是(　　)
A．通过两个定值电阻R的交变电流的频率为50 Hz
B．当t＝1×10－2s时，电压表V1示数为零
C．当t＝1.5×10－2s时，电压表V2示数为11 V
D．原线圈的输入功率为22 W
4．如图所示，一理想变压器的原副线圈匝数分别为n1和n2，原线圈输入电压保持不变，副线圈输出端通过开关S接电阻R1和滑动变阻器R，电流表为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．若S断开，则副线圈输出端电压为零
B．若S闭合，滑动片P向上滑动，则两电流表示数都变小
C．若S闭合，滑动片P向上滑动，则电流表A1示数变大，A2示数变小
D．若S闭合，滑动片P向上滑动，则电流表A1示数不变，A2示数变小
5．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
6．如图所示为一自耦变压器，变压器原线圈AB端的输入电压如图所示，副线圈电路中定值电阻R0=11Ω，电容器C的击穿电压为22V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．原、副线圈的匝数比为10∶1 B．电压表的示数为220 V
C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流 D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u=311sin πt（V）
7．如图所示，理想变压器的匝数比为n1：n2：n3=2：1：1，电阻R1=R2=R3=R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，R2的电流为I，则R1的功率为（　　）
A． B．I2R C．2I2R D．4I2R
8．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2．则（ ）
A．用户端的电压为I1U1/I2
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为I12r
D．输电线路上损失的电功率为I1U
9．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图甲中的R1为温度升高电阻增大的正温度系数的热敏电阻，R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．在0.5×10-2s时，电压表V2的示数为9V
B．R1处温度升高时，电流表的示数变小，电压表V2的示数不变
C．如果把电压表V2换成电容器（规格：10V，100p），电容器可正常工作
D．变压器原、副线圈的电流之比为4∶1
10．一交流电路如图甲所示，T为理想变压器，原、副线圈的匝数比为11：1，C为电容器，灯泡L的电阻为20．变压器的输入电压u随时间t变化的图线如图乙所示，闭合开关S后，下列说法正确的是
A．变压器输入电压瞬时值的表达式为u=2
B．由于电容器C可以通过交流电，灯泡L将不发光
C．通过灯泡L电流的有效值为
D．灯沟L每分钟产生的热量为1200J
11．如图甲所示，理想变压器原线圈与半径为、内阻不计的10匝金属线圈连接，线圈所在区域存在垂直纸面、磁感应强度随时间变化如图乙所示的交变磁场，副线圈与额定电压为的小灯泡、滑动变阻器相连。原、副线圈匝数之比是8∶1，取。下列说法中正确的是（ ）
A．时，线圈中产生的瞬时电动势为零
B．在和时间内，线圈中产生感应电流方向相同
C．小灯泡可以正常发光
D．若滑动变阻器滑片向下移动，小灯泡将变亮，甚至烧毁
12．有一理想的降压变压器，四个标称均为“6V、6W”的小灯泡a、b、c、d以及理想电压表接在变压器上，电路如图所示．在1、2两端接交流电源(电压有效值为U)时，四个小灯泡均能正常发光．则下列说法正确的是
A．电压表的示数为24 V
B．电源电压U=24 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为4∶1
D．变压器原线圈的输入功率为24 W
二、多选题
13．如图所示，变压器的原线圈两端连接导轨，副线圈和电阻相连构成闭合回路，导体棒在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨向右匀速切割磁感线。下列说法正确的是（　　）
A．电压表V1的示数不为零
B．电压表 V1的示数为零
C．电压表 V2的示数不为零
D．电压表 V2的示数为零
14．如图所示为电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，图示为电吹风处于停机状态。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。下列判断正确的是（　　）
热风时的输入功率 460W
功率冷风时的输入 60W
小风扇额定电压 60V
正常工作时小风扇输出功率 52W
A．触片P若同时接触两个触点b和c，则电吹风处于吹冷风工作状态
B．小风扇的线圈内阻为8Ω
C．变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=11：3
D．电热丝的电阻为9Ω
15．如图所示，导线框dabc与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，线框c、d两端接入图示电路，其中ab长为l1，ad长为l2，线框绕过c、d的轴以恒定的角速度匀速转动．开关S断开时，额定功率为P、电阻恒为R的灯泡L1正常发光，理想电流表示数为I，线框电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S前、后，电流表的示数保持不变
B．线框转动的角速度为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．线框从图中位置转过时，感应电动势的瞬时值为
三、填空题
16．构造：由______和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作______，与负载连接的线圈叫作______。
17．如图所示，理想变压器MN原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R0和两个小灯泡L1、L2，电表为理想电表．最初电键S是断开的，现闭合电键S，则副线圈两端电压将_______ , 电流表A1示数将_________.（选填“变大”，“变小”，或者“不变”）
18．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=55Ω的负载电阻；原、副线圈匝数之比为2：1；电流表、电压表均为理想电表,原线圈中电流表的读数为_______,原线圈中的输入功率为_________,副线圈中电压表的读数为___________,副线圈中输出交流电的周期为_________。
19．如图所示。L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器，通过观测接在甲、乙中的电表读数，可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流。若已知图中，，V表示数为220V，A表示数为10A，则甲是__________，输电线两端电压是________；乙是______，输电线两端电流是__________。
四、解答题
20．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器．
（1）画出上述输电全过程的线路图
（2）若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流
（3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻
（4）计算降压变压器的输出功率
21．为了减少输电线上的电功率损失，通常需要提高输电电压和减小输电导线的电阻。但有同学从下列论证中得出了相反结论：“设输电电压为U，输电电流为I，功率损失。因此，要降低P值，就应降低输电电压和增加输电线的电阻。”请问，这位同学的论证过程错在哪里？
22．用电压U和kU通过同距离相同材料的输电线向用户输送同样的总功率．
（1）若要求输电线损失的功率相同，计算前后两种情况输电线的横截面积之比；
（2）若采用同样粗细的导线输电，计算前后两种情况输电线损失的功率之比．
23．内蒙古拥有得天独厚的风力资源，是我国北部的风能富集区．在2008年奥运会之前分两期兴建了总装机容量为12万千瓦的风力发电厂．建成后，若采用110kV电压向北京输电．已知从内蒙古到北京的输电线电阻为1．
(1)求输电导线损耗的功率；
(2)若为了降低损耗，把输电电压提高为220kV，求提高输电电压后比原来少损耗的功率．
(3)为了进一步节约能源，请你为输电环节提出一条以上改进措施．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比得
变压器能将220V交变电流改变为22V，原线圈匝数n1=1000，副线圈匝数n2。则
n2=匝=100匝
故B正确，ACD错误。
故选B。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．输入电压增大时，副线圈的输出电压增大，则变压器的输出功率增大，故A正确；
B．交变电压的周期增大时，输入电压和输出电压不变，输出功率不变，故B错误；
C．若滑动变阻器的触头向下移动，负载电阻的阻值减小，副线圈电压不变，电流表的示数增大，故C错误；
D．若原线圈的触头向上滑动，则原线圈匝数增加，变压器的输出电压减小，电流表的示数减小，故D错误。
故选A。
3．B
【解析】
【详解】
A.理想变压器原副线圈交流电频率不变，即通过两个定值电阻R的交变电流的频率等于原线圈频率即
选项A对；
B.电压表示数为交流电压有效值，原线圈输入正弦交流电的有效电压
选项B错；
C.原副线圈电压表等于匝数比即，副线圈电压，两个阻值相等的电阻串联，副线圈电流
一个电阻的电压即电压表V2示数为选项C对；
D.原线圈输入功率
选项D对。
本题选不正确的，故选B。
4．B
【解析】
【详解】
A．理想变压器的变压关系与副线圈是否是通路或断路无关，根据理想变压器的电压规律变形
匝数比恒定，输入电压不变时，输出电压就保持不变，A错误；
BCD．S闭合，滑片P上滑时，电阻值变大，则电流表A2示数变小，又因为流过定值电阻R1的电流不变，所以电流表A1示数也变小，B正确，CD错误。
故选B。
5．B
【解析】
【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．
【点睛】
理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时运用闭合电路殴姆定律来分析随着电阻变化时电流、电压如何变化．分析的思路先干路后支路，以不变应万变．最后值得注意的是变压器的原线圈与灯泡串联后接入交流中，所以图象的有效值不是原线圈的有效值．
【考点】
交变电流，变压器
6．B
【解析】
【详解】
AD．输入的交流电源的表达式为
移动滑片P使电容器刚好不会被击穿，则副线圈两端电压的最大值为22 V，所以
A错误，D错误；
B．电压表的示数为有效值，则有效值为
B正确；
C．电容器“通交流，阻直流”，而电容器两端为交流电，所以电流表的示数不等于通过电阻R0的电流，C错误。
故选B。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
设两端电压为，则两端电压为
原线圈两端的电压为
又因为电流为I，则
则的电流为
由
得R1的功率为
故
ACD错误，B正确。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
试题分析：由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U 2，则U1I1=U2I2，得：．故A正确；输电线上损失的电压为U-U1，故B错误；理想变压器的输入功率为U1I1．故C错误；等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，所以输电线是损耗的功率是：I12r．故D错误；故选A．
9．B
【解析】
【详解】
A．电压表、电流表测的是交变电流的有效值
电压表V2的示数
故A错误；
B．R1处温度升高，阻值增大，副线圈两端的电压由输入电压和原副线圈匝数比决定，电压表V2的示数即副线圈两端的电压；电流表示数
R1增大，电流减小，故B正确；
C．电容器的击穿电压是电容器能承受的最大电压，副线圈两端的电压最大值
故C错误；
D．原、副线圈的电流之比
1
故D错误。
故选B。
10．D
【解析】
【详解】
由图可得交流电的周期T=2×10-2s，所以表达式u=220,A错误；灯泡和电容都可通过交流电，所以灯泡也会亮，B错；通过灯泡L电流的有效值，C错；灯泡L每分钟产生的热量，D对．
11．C
【解析】
【详解】
A．根据麦克斯韦电磁场理论，可知正弦式变化的磁场会产生同周期变化的交变电流，根据法拉第电磁感应定律知，线圈产生的电动势与磁感应强度变化率成正比，因此线圈产生的交流电如图所示，根据图象知，在时，线圈中瞬时电动势最大，A错误；
B．在和时间内，线圈中产生感应电流方向相反，B错误；
C．由题图乙可知磁感应强度与时间的关系是
因此余弦式交流电电动势瞬时值
又因为线圈内阻不计，原线圆输入电压
又，因此小灯泡两端电压，恰好等于小灯泡的额定电压，小灯泡正常发光，C正确；
D．小灯泡两端电压，即副线圈输出电压由线圈产生正弦交流电决定，与滑动变阻器接入电路阻值无关，小灯泡亮度不变，D错误。
故选C。
12．B
【解析】
【详解】
由题意可知流过每个小灯泡的电流均为，则副线圈的电流为，原线圈的电流为，则由，C错误；副线圈两端的电压为，则由，可得原线圈两端的电压为，即电压表的示数为18V，A错误；电源电压为，B正确；变压器的输入功率等于输出功率，即小灯泡b、c、d消耗的功率之和18W，D错误．
【点睛】注意当灯泡和原线圈串联时，原线圈输入端的电压为灯泡两端的电压和原线圈输出电压之和，由四只灯泡均正常发光，则可求得原副线圈的电流，求得匝数之比，这是突破口．
13．AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，导体棒中产生恒定的感应电动势，所以电压表V1的示数不为零，A正确，B错误；
CD．由于导体棒中产生的感应电动势恒定，穿过变压器原线圈的电流恒定，使得穿过变压器副线圈的磁通量不变，副线圈所在回路没有感应电动势，所以电压表V2的示数为零，C错误，D正确。
故选AD。
14．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．当电吹风机送出来的是冷风时，电路中只有电动机工作，触片P与触点b、c接触，故A正确；
B．小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率，则风扇内阻消耗的功率为
所以小风扇内阻为
故B正确；
C．根据变压器的原线圈、副线圈的匝数比与电压的关系
故C正确；
D．电热丝的功率
由
可知，电热丝电阻
故D错误。
故选ABC。
15．CD
【解析】
【详解】
A.闭合开关S后，副线圈中电阻减小，电压不变，输出功率变大，输入功率变大，输入电压不变，电流表的示数变大，故选项A不符合题意；
B. 开关S断开时，原线圈输入功率为，原线圈两端电压的有效值为，最大值为，由于，所以线框转动的角速度，故选项B不符合题意；
C.开关S断开时，副线圈中的电流，原、副线圈匝数之比等于电流的反比，有，故选项C符合题意；
D.线框从中性面开始转动，所以感应电动势瞬时值表达式为，当转过时，感应电动势的瞬时值为，故选项D符合题意．
16． 闭合铁芯 原线圈 副线圈
【解析】
【分析】
【详解】
略
17． 不变 变大
【解析】
【详解】
试题分析：根据变压器的原理可知，闭合电键S，副线圈两端电压将不变；闭合电键S，则次级电阻减小，次级电流变大，根据可知，电流表A1示数将变大.
考点：变压器；动态电路分析
【名师点睛】
此题是关于变压器问题的动态分析；要知道变压器中次级电压是由初级电压决定的，输入功率和输入电流都是由次级的输出功率和次级电流决定的；掌握住这个决定于被决定的关系即可解答；此题较简单.
18． 1A 220W 110V 0.02s
【解析】
【详解】
[1]．由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为110V，再由输入功率和输出功率相等可得，所以原线圈的电流的大小为1A，即原线圈中电流表的读数为1A；
[2]．由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
；
[3]．电压表的读数为电压的有效值，副线圈的有效值为110V，所以电压表的读数为110V；
[4]．变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为
19． 电压互感器 2.2×104V 电流互感器 100A
【解析】
【详解】
[1]甲图中原线圈两端接两根输电线上，所以是电压互感器。
[2]已知
电压表示数为，故输电线两端电压为
[3]乙图中原线圈串联在输电线的一根导向上，所以是电流互感器。
[4]已知
电流表示数为，故输电的电流为
20．（1）如图
（2）输送电流为16A．
（3）电阻为15.6Ω；
（4）降压变压器的输出功率为96KW
【解析】
【详解】
（1）输电全过程的线路图如图．
（2）由= 得升压变压器的输出电压为：
U2===6250W
由P=U2I有输送电流为：
I===16A．
（3）能耗为：△P=P×4%=4kW
由△P=I2R得输电导线的总电阻为：R=，代入数据得：R=15.6Ω
（4）变压器都是理想变压器，降压变压器的输出功率为：
P4=P3=p-△P=100-4=96KW．
21．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
公式
中电压是输电线电阻两端的电压，并非是输电电压，根据
，
可知，降低损失功率应提高电压或减小输电线电阻。
22．（1）k2：1 （2）k2 ：1
【解析】
【详解】
（1）输电电流：，输电线的损失功率：，电阻，联立解得：，损失功率相同，所以截面积之比等于电压平方的反比，即．
（2）采用同样粗细的导线，则导线电阻相同，根据得，损失功率之比为电压平方的反比，即．
23．(1) （2） (3)适当增大输电线的横截面积或再把输电电压提高；
【解析】
【详解】
解：(1)A……………… ……(2分)
………………………………………………(2分)
(2)由 得…………………………(2分)
…………………………………(2分)
(3)提高输送电压……………………………………………………………(2分)
用电阻率小的金属导电线输送等
本题考查的是高压输电的问题，根据功率与电压电流的关系可计算出导线的损耗功率；提高输电电压可以降低损耗；还可以减小导线的电阻；
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页