3.3变压器 同步练习 （含答案解析）

3.3、变压器
一、选择题（共16题）
1．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=10:1，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的规律如图所示，副线圈只接入一个10Ω的电阻，则
A．流过电阻的电流最大值为2.2A
B．与电阻并联的电压表示数为31.1V
C．电阻在1.0s内产生的热量为96.8J
D．变压器的输入功率约为48.4W
2．如图所示，矩形线圈abcd在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕垂直于磁场的 边以角速度匀速转动。线圈的匝数，边长m，m，理想变压器原、副线圈的匝数比是2﹕1，一只理想二极管和一个阻值为25Ω的定值电阻R串联在副线圈电路中，已知电压表和电流表均为理想交流电表，线圈和导线的电阻不计，则下列说法正确的是（　　）
A．该矩形线圈产生的电动势的最大值为50V
B．电压表的示数为12.5V
C．1min内电阻R上产生的热量为750J
D．减小电阻R的值，电流表示数变小
3．如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器没有被击穿，现将电源换成如图乙所示的交流电，则（　　）
A．由于乙交变电流的周期变短，因此灯泡比第一次亮
B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿
C．无论接甲，还是接乙电源，若将照射光敏电阻Rx的光的强度减弱，灯泡都变暗
D．若将副线圈n2的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大
4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈接正弦式交变电流，为定值电阻，为滑动变阻器，已知滑动变阻器的最大阻值为定值电阻的10倍。在滑动变阻器的滑片从中点缓慢向上滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．变压器原、副线圈中的电流之比始终为1∶3
B．定值电阻消耗的功率逐渐增大
C．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小
D．变压器副线圈两端的电压逐渐减小
5．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为n1=1000匝，副线圈匝数为n2=200匝，电阻R=8.8Ω，原线圈接入一电压(V)的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则（ ）
A．副线圈交变电流的频率是100 Hz
B．t=1s的时刻，电压表的示数为0
C．变压器的输入电功率为220W
D．电流表的示数为10A
6．如图所示，理想变压器的原线圈接有电阻R1，副线圈上接有一个电阻R2，其中，R1=4R2．已知电阻R和R上的电功率相等，则理想变压器的原线圈和副线圈的匝数比n1：n2为
A．1:1 B．4:1 C．3:1 D．2:1
7．如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小．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交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1 220sin100πt (V)，则( )
A．电压表的示数为 22V
B．副线圈中交流电的频率为 100 Hz
C．在天逐渐变黑的过程中，电流表 A2 的示数变小
D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变大
8．如图所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是(　　)
A．图中M是闭合的铁芯，它由整块铁组成
B．发电机应与线圈Ⅰ相连，升高后的电压由c、d两端输出
C．发电机应与线圈Ⅱ相连，升高后的电压由a、b两端输出
D．变压器的输出电压频率高于输入电压的频率
9．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为、电压分别为、，电流分别为、，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（ ）
A． B． C． D．
10．理想变压器的原、副线圈的匝数比为1︰10，当这台变压器的原线圈接入电压为220V的交流电时，副线圈的电压为（ ）
A．0 B．22V C．220V D．2200V
11．如图所示,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 ,线框电阻不计,线框平面与磁感线垂直,以此时刻为计时起点,线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=200 rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220 V　60 W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,下列说法正确的是(　　)
A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零
B．线框中交流电压的表达式为e=500sin 200t V
C．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11
D．允许变压器输出的最大功率为5 000 W
12．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:4，正弦交流电源电压为U=100V，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，滑动变阻器R3最大阻值为40Ω，滑片P处于正中间位置，则（　　）
A．通过R1的电流为8A
B．电压表读数为400V
C．若向上移动P，电压表读数将变大
D．若向上移动P，电源输出功率将变小
13．甲、乙两个完全相同的变压器如图接在交流电路中，两负载电阻的阻值之比R甲:R乙=3:1，甲变压器原线圈上电压为U甲，副线圈上电流为I甲；乙变压器原线圈上电压为U乙，副线圈上电流为I乙，则有：（ ）
A．U甲=U乙 I甲=I乙 B．U甲=3U乙 I甲=I乙
C．U甲=U乙 I甲=3I乙 D．U甲=3U乙 I甲=3I乙
14．如图所示，钳型电流表是一种穿心式电流互感器，选择量程后，将一根通电导线夹入钳中，就可以读出导线中的电流.该电流表( )
A．可以测直流电流
B．可以测交流电流
C．量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多
D．量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变少
15．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1 ： 2，正弦交流电源电压为U= 12V，电阻R1=1Ω， R2=2Ω， 滑动变阻器R3最大阻值为20Ω，滑片P处于中间位置，则（　　）
A．R1与R2消耗的电功率之比为4： 1
B．通过R1的电流为3A
C．若向上移动P，电压表读数将变小
D．若向下移动P，电源输出功率将变大
16．如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻．当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交流电电压的最大值保持不变，而将其频率变为原来的3倍，与改变前相比，下列说法中正确的有（ ）
A．副线圈两端的电压有效值不变，仍为18V
B．灯泡Ⅰ变亮
C．灯泡Ⅱ变亮
D．灯泡Ⅲ变亮
二、填空题
17．一理想变压器原、副线圈匝数比：：原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u．如图所示，副线圈仅接入一个的电阻．则
该交变电压的周期是______；
副线圈输出电压的有效值为______；
流过电阻的最大电流为______．
18．如图甲，理想变压器的原线圈匝数n1＝350匝，副线圈匝数n2＝70匝，电阻R＝20 Ω，V是理想交流电压表，原线圈加上如图乙所示的正弦交流电，则电阻R上消耗的电功率为___________W，在t＝0.01 s时，电压表的示数为___________V． 变压器的工作基础是________现象．
19．修理汽车使用的移动电灯的电压不能超过36V，现有一个工人使用的灯泡标有“36V，100W”字样，通过一个次级线圈匝数为198匝的变压器把220V照明用电降压后给它供电。变压器的初级线圈的匝数是______，初级线圈中的电流是_____A。
20．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶15，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压为______________
三、综合题
21．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2＝220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的理想交流电压表V的示数U＝2V。求：
（1）原线圈的匝数n1；
（2）当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A，电流表A1的示数I1；
（3）在（2）情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1'。
22．为了安全，机床上照明灯用的电压是36V，这个电压是把220V的电压降压后得到的，如果变压器的原线圈是1100匝，能量损失不计，则副线圈应该是多少匝？
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．D
【详解】
原线圈电压最大值为311V，有效值为220V，根据 可知副线圈电压最大值为31.1V，有效值为22V，所以流过电阻的电流最大值为3.11A，与电阻并联的电压表示数为22V；电阻在1.0s内产生的热量Q=I2Rt=48.4J；输出功率等于输入功率为48.4W.故选D.
2．C
【详解】
A．矩形线圈产生的电动势的最大值为
Em=NBSω=100××0.2×0.4×100πV=50V
A错误；
B．理想变压器原、副线圈的匝数比是2﹕1，所以副线圈两端的电压为25V，其有效值为25V，由于二极管的单向导电性，由有效值的定义有
解得
即电压表的示数为12.5V，B错误；
C．由焦耳定律得，1min内电阻R上产生的热量为
C正确；
D．变压器是理想变压器，副线圈的电压不变，减小电阻R的值，由欧姆定律可得副线圈的电流增大，由变压器原、副线圈电流与匝数比的关系，可知原线圈的电流增大，电流表示数变大，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．由于两个电源的有效值相同，因此经同一个变压器后，加在灯泡两端的电压相同，因此灯泡的亮度相同，选项A错误；
B．同理加在电容器两端的电压也相同，电容器仍能正常工作，选项B错误；
C．若将照射光敏电阻Rx的光的强度减弱，光敏电阻的阻值变大，导致灯泡两端的电压降低，因此灯泡都变暗，选项C正确；
D．若将副线圈n2的匝数增加，根据可知，副线圈两端电压增大，因此灯泡消耗的功率增大，选项D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，选项A错误；
B．设输入的交变电压有效值为U，原线圈中的电流为I，根据
可知，副线圈中的电流为，副线圈两端的电压为，原线圈两端电压为，则
当滑动变阻器向上移动时，增大，根据
可知原线圈中的电流变小，因此电阻消耗的功率减小，选项B错误；
C．滑动变阻器消耗的功率为
因此当
即
时，消耗功率最大，所以当滑动变阻器滑片从中点缓慢向上滑动时，消耗的功率先变大后变小，选项C正确；
D．滑动变阻器滑片从中点缓慢向上滑动时，电阻逐渐变大，、均减小，两端电压减小，原线圈两端电压增大，所以变压器副线圈两端的电压逐渐增大，选项D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．由(V)可知，交流电源的频率为 ，变压器不改变交变电流的频率，A错误；
B． 时，电源电压的瞬时值为0，而电压表测的是电阻两端电压的有效值，所以 ，由理想变压器电压与匝数成正比得，，即电压表的示数是44V，B错误；
C．电阻，所以副线圈电流，电阻R消耗的电功率为 ，变压器的输入功率和输出功率相等，所以变压器的输入电功率为220W，C正确；
D．由理想变压器电流与匝数成反比得通过电流表的电流为，即电流表的示数为1A，D错误；
故选C．
6．D
【详解】
由电路可知，电阻R1两端的电压等于原线圈两端的电压U1，电阻R2两端的电压等于副线圈两端的电压U2，根据电阻R1和R2上的电功率相等：，所以,D正确．故选D．
7．C
【详解】
A.根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220V，根据电压之比等于线圈匝数之比可知，副线圈的电压的最大值为22V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为：U=22V，故A错误；
B.根据瞬时针表达式可得100π=2πf，所以副线圈中交流电的频率为：f=50Hz，故B错误；
C.在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大；电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变小，电流表A2的示数变小，故C正确；
D.由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P=UI可知，输出的功率要减小，故输入的功率也要减小，因输入电压不变，故输入功率变小，故D错误．
8．C
【详解】
选C.变压器的铁芯由相互绝缘的钢片组成，A错误；变压器的输入电压与输出电压之比等于原线圈与副线圈匝数之比，故发电机应与线圈Ⅱ相连，线圈Ⅰ为输出端，C正确、B错误；根据电磁感应定律，输出电压频率等于输入电压频率，D错误．
9．B
【详解】
A．变压器原副线圈的电流之比等于匝数的反比，A错误；
B．变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比，B正确；
C．U2不是加在R两端的电压，故，C错误；
D．升压变压器的输入功率等于，，D错误。
故选B。
10．D
【详解】
根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比得：；原副线圈的匝数比n1：n2＝1：10，原线圈接入880V交流电压，则副线圈的电压为：，D正确；
11．D
【详解】
由图可知，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为0，故A错误．矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：Em=nBSω=50××0.5×200V=500V，线框中交流电压的表达式为e=500sin 200t V，选项B错误；由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效值为500V；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为，故C错误．由于熔断器允许通过的最大电流为10A，所以允许变压器输出的最大功率为P=UI=500×10A=5000W，故D正确．故选D．
12．A
【详解】
AB．理想变压器原副线圈匝数之比为，可知原副线圈的电流之比为，设通过的电流为，则副线圈电流为，初级电压
根据匝数比可知次级电压为
联立解得
故A正确，B错误；
CD．若向上移动P，则电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据
可知电源输出功率将变大，电阻的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，故CD错误。
故选Ａ。
13．B
【详解】
试题分析:由甲与乙两变压器串联，故原线圈中的电流相等，又因甲、乙两变压器相同，故副线圈中的电流也相同，CD错；由知，．变压器为理想变压器，故原线圈中的功率与副线圈相同，又由，知U甲=3U乙，B对，A 错．
14．BC
【详解】
AB．电流互感器是根据电磁感应原理制成的，则只能测量交流电流，不能测量直流电流，选项A错误，B正确；
CD．根据可知，n1和I2一定，则当I1变大时n2要增大，则量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多，选项C正确，D错误；
故选BC。
15．BC
【详解】
A．理想变压器原副线圈匝数之比为1：2，根据
可知，原副线圈的电流之比为2：1，根据
电阻R1=1Ω，R2=2Ω可知，R1与R2消耗的热功率之比为2：1，A错误；
B．设通过R1的电流为I，则副线圈电流为0.5I，输入电压
根据
输出电压
根据欧姆定律可知
代入数据解得
B正确；
C．若向上移动P，则R3电阻减小，输出电流变大，则输入电流也变大，电阻R1的电压变大，则变压器输入电压变小，根据变压比可知，输出电压变小，电压表读数将变小，C正确；
D．若向下移动P，则R3电阻增大，输出电流变小，根据变流比可知，输入电流也变小，根据
可知，电源输出功率将变小，D错误。
故选BC。
16．AD
【详解】
A、由乙图中输入电压的峰值为36V，有效值为36V，所以副线圈两端电压为18V，A正确
B、当交流电频率增大后，对电阻没影响，线圈阻碍更大，而电容阻碍更小，所以灯泡Ⅰ亮度不变，灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅲ变亮，BC错误D正确；
故选AD
17． 100V
【详解】
由图象可知，交变电流的周期是，原线圈中电压的最大值为，所以电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，最大值为，副线圈的电阻为，所以流过电阻的电流的有效值是．
18． 0.8W； 4V； 互感
【详解】
理想变压器的原线圈的输入电压，根据电压与匝数成正比可得：，即电压表的示数为0.4V；电阻R上消耗的电功率，变压器的工作基础是互感现象．
19． 1210
【详解】
因
可得
根据
又
得
20．0
【详解】
变压器不能改变直流电的电压，所以在副线圈中没有电压，示数为零．
21．(1)1650匝；(2) (3)
【详解】
（1）由电压与变压器匝数的关系可得：
匝
（2）当开关S断开时，由输入功率等于输出功率
可得
（3）当开关S断开时，有：
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为，则有
副线圈中的总电流为，则
由
得
22．副线圈180匝．
【详解】
试题分析：由变压器的电压关系：
代入数据得：匝
23．见解析
【解析】
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