3.3科学探究：变压器同步训练（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 3.3科学探究：变压器同步训练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 798.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-11 09:13:39 | ||
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文档简介
3.3科学探究：变压器
一、选择题（共15题）
1．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（ ）
A． B．
C． D．
2．如图，理想变压器上接有3个完全相同的灯泡，其中1个灯泡与原线圈串联，另外2个灯泡并联后接在副线圈两端。已知交流电源的电压u＝18sin 100πt（V），3个灯泡均正常发光，忽略导线电阻，则变压器（ ）
A．副线圈电压的频率为100 Hz
B．原线圈两端的电压为6 V
C．原副线圈的电流比为2∶1
D．原副线圈的匝数比为2∶1
3．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．t＝0时刻发电机的转动线圈位于中性面
B．在1s内发电机的线圈绕轴转动50圈
C．将此交流电接到匝数比是1∶10的升压变压器上，副线圈的电压为2200V
D．将此交流电与耐压值是220V的电容器相连，电容器不会被击穿
4．为了测量高压输电线中的电压，我们要通过电压互感器间接连接，如图所示，电压互感器ab一侧线圈的匝数较少，设工作时电压为Uab，cd一侧线圈的匝数较多，设工作时电压为Ucd，为了使电压表能正常工作，则下列说法正确的是（ ）
A．ab接MN、cd接PQ，Uab>Ucd
B．ab接MN、cd接PQ，UabC．ab接PQ、cd接MN，Uab>Ucd
D．ab接PQ、cd接MN，Uab5．如图所示是一种调压变压器的原理图，线圈AB绕在一个圆形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，通过移动滑动头P来调节输出电压。输出端连接滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动头为Q，则
A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，R消耗的功率变大
B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，R消耗的功率变小
C．保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大
D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，R消耗的功率变小
6．图（乙）中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1 ，原线圈连接的发电机产生的交流电如图（甲）所示，电路中电表均为理想电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小．则
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt（V）
B．0.01s时刻电压表示数为10V
C．R1的电功率为0.02W
D．R2处温度升高时，电流表示数大
7．如图所示，匝数n=100匝、面积S=10cm2的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO‘以角速度ω=100 rad/s匀速转动，并与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接入一只标有“2.5V， 1.5W”的小灯泡，恰好正常发光，不计线框电阻。下列说法正确的是（ ）
A．理想变压器原线圈、副线圈的匝数比为4：1
B．流过线框的电流有效值为0.2A
C．以图示位置为计时起点，线框中产生的感应电动势的表达式为e= 5cos（100t）V
D．如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡，则两盏灯泡都变暗
8．如图所示，理想变压器原线圈两端的电压不变，电流表为理想电流表，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开。当S接通时，以下说法正确的是（ ）
A．副线圈两端MN输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小
C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中电流表的示数减小
9．如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻之后接到交流电源上，电压表的示数恒定不变，电压表和的示数分别用和表示，所有电压表都可视为理想电压表。当移动滑动变阻器的滑动触头P时，下列说法正确的是（ ）
A．与的比值不变
B．与的比值变大
C．若减小，则消耗的功率也减小
D．电阻和R消耗的功率的比值总是等于
10．一台交流发电机的线圈电阻为2 Ω,将其输出端接在电阻为20 Ω的电阻丝上,其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示,则( )
A．线圈转动的角速度为25 rad/s
B．电阻丝的发热功率为250 W
C．交流发电机的电动势有效值为50 V
D．若将此发电机接在匝数比为1∶2的理想变压器上可使输出频率提高1倍
11．如图所示的电路中，理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，副线圈匝数n2＝220匝，交流电源的电压u＝220 sin(100πt) V，电阻R＝44 Ω，电压表、电流表均为理想电表．则下列说法正确的是
A．交流电的频率为100 Hz
B．电压表的示数为44 V
C．电流表A1的示数为1A
D．电流表A2的示数约为1.4 A
12．在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2︰1．a，b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R=10Ω，则下列说法正确的是
A．电压表示数约为4.50V
B．电压表示数约为6.36V
C．电流表示数约为0.90A
D．电路消耗的功率为8.10W
13．如图所示，交流发电机两输出端的电压为。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、。原线圈中接一阻值为的电阻，副线圈中接一阻值为的电阻，两个交流电流表和交流电压表均为理想电表。当开关S闭合电路正常工作时，交流电流表的读数为，交流电流表的读数为，交流电压表V的读数为，下列关系正确的是（ ）。
A． B．
C． D．
14．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻R=10Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡。原线圈接一个经双可控硅调节后的电压U，U随时间t的变化规律如图乙所示，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前四分之一周期电压被截去。现将S1、S2、S3闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．输入电压U的有效值为10V B．R消耗的电功率为10W
C．只断开S3后，L2正常发光 D．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
15．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，副线圈与热水器、抽油烟机连接．已知副线圈上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．电压表示数为220 V
B．副线圈上电压的瞬时值表达式u＝220sin （100πt）V
C．热水器消耗的功率变大
D．变压器的输入功率增大
二、填空题
16．判断下列说法的正误．
（1）理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。( )
（2）输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高。( )
（3）变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压。( )
（4）理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率．( )
（5）理想变压器的输入和输出功率相等。( )
17．如图所示，接在理想变压器原、副线圈两边的四盏灯泡完全相同．当变压器原线圈接入电源后，四盏灯泡均正常发光，由此可知原、副线圈的匝数比为n1：n2= ______ ．
18．一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个10Ω的负载电阻，如图所示，则：
（1）当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数______V, 电流表示数_____A．
（2）当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数______A,此时输入功率为______W．
19．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。
三、综合题
20．如图，一台理想变压器给两个相同“、”的小灯泡供电，已知两小灯泡均正常工作，输入端接的交流电源，经过进入原线圈。（两灯泡正常发光，且要求消耗的功率最小）求：变压器原、副线圈的匝数比
21．如下图甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有3个电阻和一个电容器。已知 R1=R3=20Ω，R2=40Ω，原、副线圈的匝数比为 10:1，原线圈的输入功率为 P=35W，已知通过R1的正弦交流电如下图乙所示。求：
（1）原线圈输入电压；
（2）电阻R2 的电功率；
（3）电容器C流过的电流。
22．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比．原线圈接电压为（V）的交流电源，副线圈接的电阻．电流表和电压表可视为理想电表．求：
（1）副线圈中电压表的示数U；
（2）原线圈中电流表的示数I．
23．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12V，远远达不到火花塞产生火花所需要的10000V电压。为此，有人设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制。试分析该设计是否可行，若要实现点火，变压器需满足什么条件？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
矩形线框产生的交流电电压最大值为
有效值是
变压器原副线圈电压关系
得到
故选C。
2．D
【详解】
A．原线圈交流电的频率为
变压器不改变频率，故副线圈电压的频率为50Hz，A错误；
CD．由于3个相同灯泡均正常发光，故原副线圈的电流比为1：2，可知匝数比为
C错误，D正确；
B．设灯泡的额定电压为U，由
可知，原线圈两端电压为2U，故电源电压有效值为
可得额定电压
U=6V
故原线圈两端的电压为12V，B错误。
故选C。
3．B
【详解】
根据图可知，在t=0时刻时，产生的感应电动势最大，此时线圈平面与中性面垂直，故A错误；产生的感应电动势的周期T=0.02s，故1s内发电机的线圈转动的圈数为n＝1/T＝50转，故B正确；输入电压的有效值为U1＝＝220V，根据得U2=2200V，故C错误；电容器的耐压值为电压的最大值，故电容器一定被击穿，故D错误；故选B．
4．D
【详解】
由题意可知，电压互感器在测量高压输电线中的电压时充当降压变压器，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系可知，匝数较多的cd应与MN相接，匝数较少的ab应与PQ相接，且工作时Uab＜Ucd，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
AB．保持P的位置不动，即保持原、副线圈的匝数比不变，则滑动变阻器R两端的电压不变，当Q向下移动时，连入电路的电阻阻值变大，因而电流减小，R消耗的功率减小，故A错误，B正确；
C．保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，变压器副线圈的匝数减小，滑动变阻器R两端的电压减小，电流表的读数减小，故C错误；
D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数增加，滑动变阻器R两端的电压增大，电流变大，所以R消耗的功率变大，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A、根据图像可知，周期为0.02s，最大值为，所以可得变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为，A错误
B、电压表显示的为电压的有效值，且正弦式交流电的有效值等于峰值的，再结合理想变压器的原副线圈的端电压之比等于匝数之比，所以电压表的示数为1V，B错误
C、R1两端的电压为1V，根据，可得R1的电功率为0. 2W，C错误
D、R2处温度升高时，R2的电阻减小，所以副线圈的总电阻减小，又副线圈的端电压不变，所以副线圈的电流增大，再结合理想变压器的电流特点，可知电流表示数变大，D正确
7．A
【详解】
A．线圈产生的感应电动势的有效值为
变压器原线圈、副线圈的匝数比为
A正确；
B．根据能量守恒得
B错误；
C．图示位置为中性面，所以线框中产生的感应电动势的表达式为
e= 10sin（100t）V
C错误；
D．如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡，因为副线圈电压不变，所以两只小灯泡均正常工作。D错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．根据理想变压器原副线圈的匝数与电压的关系有
由题知，理想变压器原线圈两端的电压不变，即U1不变，则副线圈两端MN输出电压U2不变，A错误；
B．由选项A知，U2保持不变，当S接通时灯泡L1与L2并联电阻减小，则总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律有
U2= I2(R + R并)，U = I2R
则I2增大、U增大，B错误；
C．由选项B知
U2 - I2R = U并
则U并减小，通过小灯泡L1的电流为
I =
可知I减小，C正确；
D．根据理想变压器原副线圈的匝数与电流的关系有
由选项A可知I2增大，则I1增大，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
B．与的比值由变压器原、副线圈匝数之比决定，是一个常数，B错误；
A．因为有电阻的存在，并不等于原线圈两端的电压，所以与的比值将会改变，A错误；
C．因为与的比值不变，当减小时，也随着减小，电阻两端的电压将增加，消耗的功率也增大，C错误；
D．设通过原线圈的电流为I，则副线圈的输出功率即滑动变阻器R消耗的功率为，消耗的功率为，电阻和R消耗的功率的比值为
D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A、根据得，，故A错误；
B、图象中输出电压最大值为，有效值是，由于线圈有内阻，则其电动势有效值大于，电阻丝的发热功率为，故B正确,C错误；
D、理想变压器可以改变输出电压，不能改变输出频率，故D错误．
11．B
【详解】
交流电的周期 ， ．故A错误．原线圈的电压， ，则U2=44V．故B正确．电流表A2的示数 ．原副线圈的电流比等于匝数之反比， ，则I1=0.2A．故CD错误．故选B．
12．B
【详解】
根据图（乙）可得，原线圈中电压的有效值为：，则副线圈的电压为：U′=U=9V，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为U有，则有：
解得：，则电压表的示数为6.36V，电流为：
则电流表的示数为0.636A；故AC错误、B正确；电路消耗的功率为：P=I2R=0.6362×10=4.04W，故D错误．
13．BC
【详解】
A．由变压器的电压与匝数关系可得
由题意可知
，
故
A错误；
B．由变压器的电流与匝数关系可得
B正确；
C．由欧姆定律可得
C正确；
D．由能量守恒可得
由于
对比可知
D错误。
故选BC。
14．AC
【详解】
A．由
得
A正确；
B．根据
副线圈电压为
根据
B错误；
C．只断开S3后，L2电压没有影响，L2正常发光，C正确；
D．只断开S2后，负载电阻变大，输出电压不变，根据
输出功率减小、则输入功率也减小，D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
试题分析：U1=×220=1100V，则电压表示数为1100V，故A错误；由图乙可知，交变电流的峰值是220V，，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100πtv，故B正确；接通开关，副线圈所接电路电阻减小，电流增大，热水器两端电压不变，所以消耗功率不变，故C错误；接通开关，电流增大，电压不变，所以线圈消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，故D正确；故选BD．
16． 正确 错误 错误 错误 正确
17．3:1；
【详解】
由图可知，输入端灯泡与变压器串联，而输出端三灯并联，因四盏灯泡均正常发光，设电流均为I，则可知输入电流为I，输出电流为3I；
因理想变压器输入电功率等于输出功率，则可知，线圈匝数之比等于电流的反比，故n1：n2=I2：I1=3：1；
故答案为3：1．
18． 0; 0; 44; 4.4; 193.6;
【详解】
(1)变压器的工作原理是互感现象,当原线圈接在44V直流电源上时,原线圈电流恒定,副线圈中不会产生感应电流,故电流表与电压表的读数都为零;
(2)当原线圈接在220V交流电源上时,根据变压器的变压比公式,有: 计算得出:
电流为 :,理想变压器输出功率与输入功率相等,
故输入功率
本题答案是：(1). 0; 0; (2). 44; 4.4; 193.6;
19． 22000V 100A
【详解】
由变压器原理
可得
由变压器原副线圈的电流关系，已知n3：n4=1∶10
所以
20．5︰1
【详解】
两灯泡正常发光，则副线圈中电流为
副线圈两端电压为
U2=6V
由原、副线圈电流、电压关系可得
由欧姆定律可得
联立解得
或
要求消耗的功率最小，则原线圈中电流较小，变压器为降压变压器，故。
21．（1）200V；（2）10W；（3）0.25A
【详解】
（1）由图乙可知，副线圈上的电流最大值为A，故副线圈上的电压最大值为
U2max=20V
由变压器原、副线圈的电压关系可得，原线圈的电压最大值为
U1max=10×20V=200V
有效值为
200V
（2）电阻R2的两端电压为
U2==20V
电功率
P2=W =10W
（3）因为电阻R1的电功率为
P1=W =20W
故电阻R3支路上消耗的电功率为
P3=35W－10W－20W=5W
故通过电容器的电流为
I=A =0.25A
22．（1） （2）
【详解】
（1）由题意可知，原线圈电压的有效值．设副线圈电压的有效值为U2，则有
所以电压表的读数
（2）副线圈中电流的有效值
因为
所以电流表的读数
23．虽然蓄电池只能输出直流电，但在开关闭合的一瞬间，变压器原、副线圈中的磁通量会发生变化，在这一瞬间可以起到变压的作用，而火花塞点火不需要持续的高压，只需要一瞬间的高压即可点火，综上所述可知该设计可行。
设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，则根据理想变压器变压规律可得变压器需满足的匝数比为
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（ ）
A． B．
C． D．
2．如图，理想变压器上接有3个完全相同的灯泡，其中1个灯泡与原线圈串联，另外2个灯泡并联后接在副线圈两端。已知交流电源的电压u＝18sin 100πt（V），3个灯泡均正常发光，忽略导线电阻，则变压器（ ）
A．副线圈电压的频率为100 Hz
B．原线圈两端的电压为6 V
C．原副线圈的电流比为2∶1
D．原副线圈的匝数比为2∶1
3．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．t＝0时刻发电机的转动线圈位于中性面
B．在1s内发电机的线圈绕轴转动50圈
C．将此交流电接到匝数比是1∶10的升压变压器上，副线圈的电压为2200V
D．将此交流电与耐压值是220V的电容器相连，电容器不会被击穿
4．为了测量高压输电线中的电压，我们要通过电压互感器间接连接，如图所示，电压互感器ab一侧线圈的匝数较少，设工作时电压为Uab，cd一侧线圈的匝数较多，设工作时电压为Ucd，为了使电压表能正常工作，则下列说法正确的是（ ）
A．ab接MN、cd接PQ，Uab>Ucd
B．ab接MN、cd接PQ，Uab
D．ab接PQ、cd接MN，Uab
A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，R消耗的功率变大
B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，R消耗的功率变小
C．保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大
D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，R消耗的功率变小
6．图（乙）中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1 ，原线圈连接的发电机产生的交流电如图（甲）所示，电路中电表均为理想电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小．则
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=10sin50πt（V）
B．0.01s时刻电压表示数为10V
C．R1的电功率为0.02W
D．R2处温度升高时，电流表示数大
7．如图所示，匝数n=100匝、面积S=10cm2的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO‘以角速度ω=100 rad/s匀速转动，并与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接入一只标有“2.5V， 1.5W”的小灯泡，恰好正常发光，不计线框电阻。下列说法正确的是（ ）
A．理想变压器原线圈、副线圈的匝数比为4：1
B．流过线框的电流有效值为0.2A
C．以图示位置为计时起点，线框中产生的感应电动势的表达式为e= 5cos（100t）V
D．如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡，则两盏灯泡都变暗
8．如图所示，理想变压器原线圈两端的电压不变，电流表为理想电流表，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开。当S接通时，以下说法正确的是（ ）
A．副线圈两端MN输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小
C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中电流表的示数减小
9．如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻之后接到交流电源上，电压表的示数恒定不变，电压表和的示数分别用和表示，所有电压表都可视为理想电压表。当移动滑动变阻器的滑动触头P时，下列说法正确的是（ ）
A．与的比值不变
B．与的比值变大
C．若减小，则消耗的功率也减小
D．电阻和R消耗的功率的比值总是等于
10．一台交流发电机的线圈电阻为2 Ω,将其输出端接在电阻为20 Ω的电阻丝上,其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示,则( )
A．线圈转动的角速度为25 rad/s
B．电阻丝的发热功率为250 W
C．交流发电机的电动势有效值为50 V
D．若将此发电机接在匝数比为1∶2的理想变压器上可使输出频率提高1倍
11．如图所示的电路中，理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，副线圈匝数n2＝220匝，交流电源的电压u＝220 sin(100πt) V，电阻R＝44 Ω，电压表、电流表均为理想电表．则下列说法正确的是
A．交流电的频率为100 Hz
B．电压表的示数为44 V
C．电流表A1的示数为1A
D．电流表A2的示数约为1.4 A
12．在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2︰1．a，b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R=10Ω，则下列说法正确的是
A．电压表示数约为4.50V
B．电压表示数约为6.36V
C．电流表示数约为0.90A
D．电路消耗的功率为8.10W
13．如图所示，交流发电机两输出端的电压为。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、。原线圈中接一阻值为的电阻，副线圈中接一阻值为的电阻，两个交流电流表和交流电压表均为理想电表。当开关S闭合电路正常工作时，交流电流表的读数为，交流电流表的读数为，交流电压表V的读数为，下列关系正确的是（ ）。
A． B．
C． D．
14．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻R=10Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡。原线圈接一个经双可控硅调节后的电压U，U随时间t的变化规律如图乙所示，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前四分之一周期电压被截去。现将S1、S2、S3闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．输入电压U的有效值为10V B．R消耗的电功率为10W
C．只断开S3后，L2正常发光 D．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
15．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，副线圈与热水器、抽油烟机连接．已知副线圈上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．电压表示数为220 V
B．副线圈上电压的瞬时值表达式u＝220sin （100πt）V
C．热水器消耗的功率变大
D．变压器的输入功率增大
二、填空题
16．判断下列说法的正误．
（1）理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。( )
（2）输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高。( )
（3）变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压。( )
（4）理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率．( )
（5）理想变压器的输入和输出功率相等。( )
17．如图所示，接在理想变压器原、副线圈两边的四盏灯泡完全相同．当变压器原线圈接入电源后，四盏灯泡均正常发光，由此可知原、副线圈的匝数比为n1：n2= ______ ．
18．一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个10Ω的负载电阻，如图所示，则：
（1）当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数______V, 电流表示数_____A．
（2）当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数______A,此时输入功率为______W．
19．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。
三、综合题
20．如图，一台理想变压器给两个相同“、”的小灯泡供电，已知两小灯泡均正常工作，输入端接的交流电源，经过进入原线圈。（两灯泡正常发光，且要求消耗的功率最小）求：变压器原、副线圈的匝数比
21．如下图甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有3个电阻和一个电容器。已知 R1=R3=20Ω，R2=40Ω，原、副线圈的匝数比为 10:1，原线圈的输入功率为 P=35W，已知通过R1的正弦交流电如下图乙所示。求：
（1）原线圈输入电压；
（2）电阻R2 的电功率；
（3）电容器C流过的电流。
22．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比．原线圈接电压为（V）的交流电源，副线圈接的电阻．电流表和电压表可视为理想电表．求：
（1）副线圈中电压表的示数U；
（2）原线圈中电流表的示数I．
23．汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃，但是汽车蓄电池的电压只有12V，远远达不到火花塞产生火花所需要的10000V电压。为此，有人设计了如图所示的点火装置，这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制。试分析该设计是否可行，若要实现点火，变压器需满足什么条件？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
矩形线框产生的交流电电压最大值为
有效值是
变压器原副线圈电压关系
得到
故选C。
2．D
【详解】
A．原线圈交流电的频率为
变压器不改变频率，故副线圈电压的频率为50Hz，A错误；
CD．由于3个相同灯泡均正常发光，故原副线圈的电流比为1：2，可知匝数比为
C错误，D正确；
B．设灯泡的额定电压为U，由
可知，原线圈两端电压为2U，故电源电压有效值为
可得额定电压
U=6V
故原线圈两端的电压为12V，B错误。
故选C。
3．B
【详解】
根据图可知，在t=0时刻时，产生的感应电动势最大，此时线圈平面与中性面垂直，故A错误；产生的感应电动势的周期T=0.02s，故1s内发电机的线圈转动的圈数为n＝1/T＝50转，故B正确；输入电压的有效值为U1＝＝220V，根据得U2=2200V，故C错误；电容器的耐压值为电压的最大值，故电容器一定被击穿，故D错误；故选B．
4．D
【详解】
由题意可知，电压互感器在测量高压输电线中的电压时充当降压变压器，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系可知，匝数较多的cd应与MN相接，匝数较少的ab应与PQ相接，且工作时Uab＜Ucd，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
AB．保持P的位置不动，即保持原、副线圈的匝数比不变，则滑动变阻器R两端的电压不变，当Q向下移动时，连入电路的电阻阻值变大，因而电流减小，R消耗的功率减小，故A错误，B正确；
C．保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，变压器副线圈的匝数减小，滑动变阻器R两端的电压减小，电流表的读数减小，故C错误；
D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数增加，滑动变阻器R两端的电压增大，电流变大，所以R消耗的功率变大，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A、根据图像可知，周期为0.02s，最大值为，所以可得变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为，A错误
B、电压表显示的为电压的有效值，且正弦式交流电的有效值等于峰值的，再结合理想变压器的原副线圈的端电压之比等于匝数之比，所以电压表的示数为1V，B错误
C、R1两端的电压为1V，根据，可得R1的电功率为0. 2W，C错误
D、R2处温度升高时，R2的电阻减小，所以副线圈的总电阻减小，又副线圈的端电压不变，所以副线圈的电流增大，再结合理想变压器的电流特点，可知电流表示数变大，D正确
7．A
【详解】
A．线圈产生的感应电动势的有效值为
变压器原线圈、副线圈的匝数比为
A正确；
B．根据能量守恒得
B错误；
C．图示位置为中性面，所以线框中产生的感应电动势的表达式为
e= 10sin（100t）V
C错误；
D．如果在小灯泡两端再并联一盏相同的小灯泡，因为副线圈电压不变，所以两只小灯泡均正常工作。D错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．根据理想变压器原副线圈的匝数与电压的关系有
由题知，理想变压器原线圈两端的电压不变，即U1不变，则副线圈两端MN输出电压U2不变，A错误；
B．由选项A知，U2保持不变，当S接通时灯泡L1与L2并联电阻减小，则总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律有
U2= I2(R + R并)，U = I2R
则I2增大、U增大，B错误；
C．由选项B知
U2 - I2R = U并
则U并减小，通过小灯泡L1的电流为
I =
可知I减小，C正确；
D．根据理想变压器原副线圈的匝数与电流的关系有
由选项A可知I2增大，则I1增大，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
B．与的比值由变压器原、副线圈匝数之比决定，是一个常数，B错误；
A．因为有电阻的存在，并不等于原线圈两端的电压，所以与的比值将会改变，A错误；
C．因为与的比值不变，当减小时，也随着减小，电阻两端的电压将增加，消耗的功率也增大，C错误；
D．设通过原线圈的电流为I，则副线圈的输出功率即滑动变阻器R消耗的功率为，消耗的功率为，电阻和R消耗的功率的比值为
D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A、根据得，，故A错误；
B、图象中输出电压最大值为，有效值是，由于线圈有内阻，则其电动势有效值大于，电阻丝的发热功率为，故B正确,C错误；
D、理想变压器可以改变输出电压，不能改变输出频率，故D错误．
11．B
【详解】
交流电的周期 ， ．故A错误．原线圈的电压， ，则U2=44V．故B正确．电流表A2的示数 ．原副线圈的电流比等于匝数之反比， ，则I1=0.2A．故CD错误．故选B．
12．B
【详解】
根据图（乙）可得，原线圈中电压的有效值为：，则副线圈的电压为：U′=U=9V，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为U有，则有：
解得：，则电压表的示数为6.36V，电流为：
则电流表的示数为0.636A；故AC错误、B正确；电路消耗的功率为：P=I2R=0.6362×10=4.04W，故D错误．
13．BC
【详解】
A．由变压器的电压与匝数关系可得
由题意可知
，
故
A错误；
B．由变压器的电流与匝数关系可得
B正确；
C．由欧姆定律可得
C正确；
D．由能量守恒可得
由于
对比可知
D错误。
故选BC。
14．AC
【详解】
A．由
得
A正确；
B．根据
副线圈电压为
根据
B错误；
C．只断开S3后，L2电压没有影响，L2正常发光，C正确；
D．只断开S2后，负载电阻变大，输出电压不变，根据
输出功率减小、则输入功率也减小，D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
试题分析：U1=×220=1100V，则电压表示数为1100V，故A错误；由图乙可知，交变电流的峰值是220V，，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100πtv，故B正确；接通开关，副线圈所接电路电阻减小，电流增大，热水器两端电压不变，所以消耗功率不变，故C错误；接通开关，电流增大，电压不变，所以线圈消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，故D正确；故选BD．
16． 正确 错误 错误 错误 正确
17．3:1；
【详解】
由图可知，输入端灯泡与变压器串联，而输出端三灯并联，因四盏灯泡均正常发光，设电流均为I，则可知输入电流为I，输出电流为3I；
因理想变压器输入电功率等于输出功率，则可知，线圈匝数之比等于电流的反比，故n1：n2=I2：I1=3：1；
故答案为3：1．
18． 0; 0; 44; 4.4; 193.6;
【详解】
(1)变压器的工作原理是互感现象,当原线圈接在44V直流电源上时,原线圈电流恒定,副线圈中不会产生感应电流,故电流表与电压表的读数都为零;
(2)当原线圈接在220V交流电源上时,根据变压器的变压比公式,有: 计算得出:
电流为 :,理想变压器输出功率与输入功率相等,
故输入功率
本题答案是：(1). 0; 0; (2). 44; 4.4; 193.6;
19． 22000V 100A
【详解】
由变压器原理
可得
由变压器原副线圈的电流关系，已知n3：n4=1∶10
所以
20．5︰1
【详解】
两灯泡正常发光，则副线圈中电流为
副线圈两端电压为
U2=6V
由原、副线圈电流、电压关系可得
由欧姆定律可得
联立解得
或
要求消耗的功率最小，则原线圈中电流较小，变压器为降压变压器，故。
21．（1）200V；（2）10W；（3）0.25A
【详解】
（1）由图乙可知，副线圈上的电流最大值为A，故副线圈上的电压最大值为
U2max=20V
由变压器原、副线圈的电压关系可得，原线圈的电压最大值为
U1max=10×20V=200V
有效值为
200V
（2）电阻R2的两端电压为
U2==20V
电功率
P2=W =10W
（3）因为电阻R1的电功率为
P1=W =20W
故电阻R3支路上消耗的电功率为
P3=35W－10W－20W=5W
故通过电容器的电流为
I=A =0.25A
22．（1） （2）
【详解】
（1）由题意可知，原线圈电压的有效值．设副线圈电压的有效值为U2，则有
所以电压表的读数
（2）副线圈中电流的有效值
因为
所以电流表的读数
23．虽然蓄电池只能输出直流电，但在开关闭合的一瞬间，变压器原、副线圈中的磁通量会发生变化，在这一瞬间可以起到变压的作用，而火花塞点火不需要持续的高压，只需要一瞬间的高压即可点火，综上所述可知该设计可行。
设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，则根据理想变压器变压规律可得变压器需满足的匝数比为
答案第1页，共2页