3.3 变压器 同步练习题（Word版含答案）

3.3 变压器
一、单选题
1．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
2．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为V氖泡在两端电压达到110V时开始发光，下列说法中正确的有（　　）
A．开关接通后，氖泡不发光
B．开关接通后，电压表的示数为100V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
3．如图所示，交流发电机的矩形线圈面积S=0.08 m2，线圈匝数N=50，线圈的电阻r=1 Ω，线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO’以角速度=200 rad/s匀速转动，通过原、副线圈匝数比为n1：n2=1：3的理想变压器接可变的负载电阻R，图中电表均为理想交流电表，当负载取某一阻值时，交流电流表的示数为I=A。下列说法正确的是（　　）
A．交流电压表的示数为V
B．电阻R消耗的电功率为1400W
C．若增大负载电阻R，则变压器的输入功率增大
D．若负载电阻R=9 Ω，则变压器的输入功率最大
4．某次实验中，将理想变压器原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接灯泡L1和滑动变阻器R，电路中分别接入理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当滑动变阻器的滑片P向下滑动的过程中（ ）
A．A1示数变小，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
5．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，交流电流表、交流电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的读数为
B．电流表的读数为2A
C．副线圈的输出功率为220W
D．副线圈输出的交变电流的频率为100Hz
6．某小组探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系：可拆变压器如图所示，铁芯B可以安装在铁芯A上形成闭合铁芯。将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，匝数分别选择n1=800匝，n2=100匝，原线圈与16V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2=1V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是（　　）
A．原线圈匝数n1少于800匝
B．副线圈匝数n2多于100匝
C．副线圈阻值较大
D．铁芯B没有安装在铁芯A上
二、多选题
7．在如图所示的理想变压器电路中，原线圈接在电压有效值为U的交流电源两端，原、副线圈匝数分别为、，副线圈电路中，电压表和电流表均为理想交流电表，已知，当滑片从a端滑向b端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数不变，始终为
B．电流表示数先变大后变小
C．电压表示数与电流表示数之比先变小后变大
D．电压表示数与电流表示数乘积最小值为
8．如图所示，理想变压器原线圈有1、2、3三个端子，副线圈与定值电阻R相连，交变电源的电压有效值恒定不变。当1、3接电源时，理想电流表读数为I1，定值电阻R消耗的功率为P1；当2、3接电源时，电流表读数为I2，定值电阻R消耗的功率为P2，下面说法正确的是（ ）
A．I1>I2 B．I1P2 D．P19．如图所示，理想变压器原线圈ab端输入电压恒定的正弦交流电，副线圈两端电路中，定值电阻R0、最大阻值为3R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻按如图所示连接，电流表和电压表均为理想电表，在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（　　）
A．电流表A示数增大
B．电压表V示数先减小后增大
C．原线圈输入功率不断减小
D．定值电阻R0消耗的功率减小
10．“压敏电阻”是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，是一种限压型保护器件，压敏电阻具有这样的特点：只有加在它两端的电压大于某一值时，才会有电流通过。在如图所示的电路中，R为压敏电阻，R1、R2、R3，为定值电阻，A为理想交流电流表，理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数n2可以通过滑片P调节。当副线圈滑片在图中位置时，原线圈加某一交变电压u=NBSsint，小灯泡出现周期性发光，闭合开关K，小灯泡熄灭不再发光。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关K，R2电压增大
B．闭合开关K后，仅增大交流电频率，通过R1的电流不变
C．闭合开关K后，仅让滑片P向上滑动，可能使灯泡继续周期性发光，发光频率不变
D．闭合开关K后，仅让滑片P向下滑动，电流表示数减小
第II卷（非选择题）
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三、填空题
11．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
C．减小涡流，提高变压器的效率
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
(2)在次级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为60V，则次级线圈的匝数为_______匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为30V，则初级线圈的匝数为________匝。
(3)若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100πt（V），则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为___________V。
12．变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示为一小区的降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则_______（填“原线圈”或“副线圈”）应该使用较粗的导线。当副线圈的负载电阻减小时，副线圈中的电流________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
四、解答题
13．在图a、b所示的两个电路中，当a、b两端与e、f两端分别加的交变电流电压时，测得c、d间和g、h间的电压均为。
（1）若分别在c、d两端和g、h两端加的交变电流电压，则a、b间和e、f间的电压各是多少？
（2）若分别在c、d两端和g、h两端加的直流电压，则a、b间和e、f间的电压各是多少？
14．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器（滑动变阻器阻值变化范围为）和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电上、使变阻器接入电路的阻值为零，求：
（1）此时电阻和消耗的功率之比；
（2）此时变压器副线圈两端的电压；
（3）若调节滑动变阻器触头，能够使变阻器输出功率达到最大，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
15．如图所示，阻值均为R的定值电阻，分别连接在理想变压器原、副线圈两端，原线圈接交流电源，交流电源输出电压的有效值恒定。已知原、副线圈的匝数之比；闭合开关S后，电阻的功率为P。其他电阻不计，求：
（1）电阻两端的电压；
（2）该交流电源的输出功率。
16．无线充电技术已经逐渐应用于智能手机上，手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比，AB端输入电流为。
（1）请结合模型解释手机无线充电的基本原理；
（2）求接收线圈输出电流的有效值。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【解析】
【详解】
A．由公式
得，副线圈的输出电压为
又氖泡在两端电压达到110V时开始发光，故开关接通后，氖泡会发光，A错误；
B．电压表的示数应为副线圈输出电压的有效值，故可得
=100 V
B正确；
C．开关断开后，由于理想变压器的原、副线圈匝数比不变，故交变电流电压的有效值不变，故电压表示数不变，C错误；
D．因输出电压不变，断开后，电路中的次级电阻增大，则由功率公式
可知，变压器输出功率变小，D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．线圈转动产生正弦式交变电流，电动势最大值
Em=NBSω=160V
电动势的有效值
当负载取某一阻值，交流电流表的示数为I=10A时，交流电压表的示数为
U=E-Ir=70V
选项A错误；
B．电阻R消耗的功率
P=IU=1400W
选项B错误。
CD．根据变压器的匝数比可知，变压器次级电流为，由
得此时负载电阻的阻值
R=63Ω
设调节R的阻值后变压器原线圈电流为I1，副线圈电流为I2，变压器输入功率为P，则
由于I1有解，则
△=E2-4rP≥0
即
故
又
解得
R=9Ω
可知负载电阻从63Ω减小到9Ω时，电阻R消耗的功率（即变压器输入功率）一直增大，当负载电阻R=9 Ω，则变压器的输入功率最大，选项C错误、D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
AB．滑片P向下滑动后，变压器副线圈的负载电阻减小，原线圈的电压V1不变，匝数比不变，故V2不变，由欧姆定律可得A2示数变大，由于理想变压器P2 = P1，所以初级电流也变大，即A1示数变大，而A1与A2示数的比值等于变压器匝数的倒数比，则比值不变，AB错误；
CD．由于理想变压器原线圈电压有效值不变，则副线圈电压不变，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变，C错误，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
A．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，所以电压表读数为110V，故A错误；
B． 副线圈电流
电流表的读数为
故B错误；
C．副线圈的输出功率为
故C正确；
D．变压器不改变交流的频率，副线圈输出的交变电流的频率等于原线圈的交流电的频率，为
故D错误；
故选C.
6．D
【解析】
【详解】
AB．由变压器电压与匝数关系知
即
因为输出电压测量值明显小于理论值，则可能是偏小或偏大，故AB错误；
C．副线圈阻值不影响输出电压，故C错误；
D．若铁芯B没有安装在铁芯A上，则可能导致漏磁，使得输出电压偏小，故D正确。
故选D。
7．AD
【解析】
【详解】
A．由
得
为定值，A正确；
BC．当滑片从a端滑向b端的过程中，总电阻先变大后变小，则通过电流表的电流先变小后变大；电压表示数与电流表示数之比等于除以外负载的总电阻，先变大后变小，BC错误；
D．当滑片移至距a点距离是距b点距离的2倍时，电流表示数最小，则有
D正确。
8．BD
【解析】
【详解】
AB．设1、3间匝数为n13，2、3间匝数为n23，有，副线圈匝数为n，先记原线圈匝数为n原
得
流过副线圈电流
则流过原线圈电流为
1、3接通时
2、3接通时
故有
I1故A错误B正确；
CD．由
又
则
1、3接通时
2、3接通时
故有
P1故C错误D正确。
故选BD。
9．CD
【解析】
【详解】
A．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，原线圈电流减小，电流表A示数减小，A错误；
B．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，R0的电压减小，电压表V示数增大，B错误；
C．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，原线圈电流减小，原线圈输入功率不断减小，C正确；
D．在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈回路的总电阻增大，副线圈两端电压不变，副线圈的电流减小，R0的电流减小，定值电阻R0消耗的功率减小，D正确。
故选CD。
10．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．闭合开关K，副线圈总电阻变小，则副线圈总电流变大，R1的电压变大，故并联部分分压变小，R2电压变小，故A错误；
B．闭合开关K后，仅增大交流电频率，原线圈加电压
则变压器输入电压变大，输出电压变大，则通过R1的电流变大，故B错误；
C．闭合开关K后，仅让滑片P向上滑动，副线圈电压变大，但频率不变，故可使灯泡继续周期性发光，发光频率不变，故C正确；
D．闭合开关K后，仅让滑片P向下滑动，副线圈电压变小，电流变小，副线圈输出功率减小，则原线圈输出功率减小，电流减小，故D正确。
故选CD。
11． C 20 40 110
【解析】
【详解】
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了减小涡流，提高变压器的效率。
故选C。
(2)根据
代入数值
解得
根据
代入数值
解得
(3)[4]根据
代入数值
解得
12． 副线圈 增大
【解析】
【详解】副线圈的电流大于原线圈的电流，所以副线圈的导线粗。
当副线圈的负载电阻减小时，由于副线圈电压不变，所以副线圈中的电流增大。
13．（1）220V，110V；（2）0，110V
【解析】
【详解】
（1）当a、b两端接220V的交变电压时，测得c、d两端的电压为110V，根据
则原副线圈匝数比为2：1，所以当c、d两端加上110V交变电压，根据
a、b间的电压为
当g、h两端加上110V交变电压时，e与滑片间无电流，电压为零，故e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V
（2）若在c、d两端加的直流电压，根据变压器原理，a、b间的电压为零
g、h两端加的直流电压，e与滑片间无电流，电压为零，e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V
14．（1）；（2）180V；（3），1102.5W
【解析】
【详解】
(1)根据理想变压器原副线圈匝数比和电流比的关系有
电阻消耗的功率为
P=I2R
可得
(2)设原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，有
U0=I1R1+U1
原副线圈电压与匝数成正比，可得
有
U2=2U1=I2R2
联立代入数值解得
U1=90V，U2=180V
即此时变压器副线圈两端的电压180V。
(3)设副线圈输出功率最大时，滑动变阻器的阻值为，变压器输出功率等于输入功率，则
则当
时，最大，代入数据可得最大输出功率为
此时
则
由欧姆定律可得
可得
15．（1） ；（2）
【解析】
【详解】
（1）由题知，线圈两端电压满足
由
可知，电阻两端电压
因此，电阻两端电压
（2）由题知，电阻两端电压
根据
电阻的功率
同理，电阻的功率
因此，该交流电源的输出功率
16．（1）见解析；（2）1A
【解析】
【分析】
对于第（1）个问题，可以参考变压器的原理，对手机无线充电的基本原理进行解释。
对于第（2）个问题，需要先求出输入电流的有效值，然后根据理想变压器原、副线圈的电流关系进行计算。
【详解】
（1）手机无线充电器的原理类似于变压器，主要是利用了互感现象。交变电流流过发射线圈产生变化的磁通量，这个变化的磁通量同时也穿过接收线圈，在接收线圈中产生感应电流，该感应电流经过一定的处理后转为直流电流再给手机充电。
（2）由题意，可得AB端输入电流的有效值为
将其看成是理想变压器，根据理想变压器原、副线圈电流的关系有
可得接收线圈输出电流的有效值为
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