3.4变压器为什么能改变电压综合训练（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．如图所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是
A．电表A1、A2的示数都增大
B．电表V1、V2的示数都变小
C．原线圈输入功率减小
D．电阻R0消耗的电功率减小
2．如图所示，电源输入端AB之间接一正弦交流电，Em恒定。变压器和电源输入端之间的等效电阻为R。副线圈接有如图所示的电路，C为电容器，交流电压表和交流电流表都是理想电表，副线圈匝数可以通过调节滑片P来调节。S断开时，灯泡L1正常发光，S闭合后，以下说法中正确的是（　　）
A．若电源频率和滑片P位置不变，电压表读数增大
B．若电源频率和滑片P位置不变，电流表读数增大
C．若电源频率不变，为使灯泡L1正常发光，滑片P应向滑动
D．若滑片位置P不变，增大电源频率，灯泡L1变亮
3．如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比n1：n2：n3=3：1：2，其中匝数为n1的原线圈接到有效值为9V的交流电源上，匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R1、R2组成闭合回路。断开开关S2、闭合开关S1时，电流表示数为1A；断开开关S1、闭合开关S2时，电流表示数也为1A，导线电阻不计。则下列选项中正确的是（　　）
A．R1：R2=1：2
B．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为4：6：3
C．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为1：2：3
D．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为2：6：3
4．“西电东输”是我国实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证。它将西部丰富的自然资源水能转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区，这样既实现了东西部地区双赢的目标，也形成了经济发展与环境保护双赢的局面。为了减少输电线上的电能损耗，需要采用高压输电。若金沙江流域上的向家坝水电站输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，则输电导线上的电能损耗将减小为原来的（　　）
A． B． C． D．
5．图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是
A．图1表示交流电，图2表示直流电
B．两种电压的有效值相等
C．图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100V
D．图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后，频率变为原来的
6．2011年入夏以来，中国南方贵州、云南、重庆等省市部分地区出现持续高温、少雨天气，引起不同程度旱情，导致大面积农作物受灾，造成群众饮水短缺等基本生活困难．目前旱情仍在持续中，电力部门全力确保灾区的用电供应．如下图所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变，如果发电厂欲增大输出功率，则下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器的输出电压增大
B．输电线上损耗的功率增大
C．降压变压器的输出电压增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例减少
7．如图（a）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压随时间按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是（　　）
A．变压器输入、输出功率之比为
B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为
C．随变化的规律为
D．若热敏电阻的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
8．如图所示，图(a)中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R＝55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是(　　)
A．电压表V1的示数为880 V
B．电压表V2的示数为220V
C．原线圈输入功率为220 W
D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz
9．如图所示为一理想变压器，原线圈接在输出电压为u＝U0sinωt 的交流电源两端．电路中R0为定值电阻， V1、V2为理想交流电压表， A1、A2为理想交流电流表．现使滑动变阻器R 的滑动触头P 向上滑动，下列说法正确的是
A．电压表V1与V2示数的比值将变大
B．电流表A1与A2示数的比值将变小
C．电压表V1与电流表A1示数的比值变大
D．电压表V2与电流表A2示数的比值变小
10．如图所示，理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电。副线圈接有电阻R1和光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是（　　）
A．该交流电的频率为100Hz
B．当光照变强时，变压器的输入功率减小
C．当滑动触头P向下滑动时，原线圈中电流变大
D．当开关K由闭合到断开，变压器原线圈电流变大
11．如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈接入电压的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．副线圈中交变电流的频率为100Hz
B．t=0.02s时，电压表的示数为0
C．电流表的示数先变小后变大
D．定值电阻R消耗的功率先变大后变小
12．为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匣数分别为、。当两点火针间电压大于就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为
B．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于
C．当时，才能点燃燃气
D．当时，点火针每个周期的放电时间为
13．如图所示，一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成．当此变压器工作时，初级、次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出．则下列几组关系式中正确的是(　　)
A．；
B．；
C．
D．
14．一个理想的自耦变压器左端接交变电流，电压随时间变化的关系为，右端接入如图所示电路，两个灯泡的额定电压均为，两个电表均为理想交流电表，为定值电阻，不计导线的电阻。当开关断开时灯泡正常工作。则下列说法正确的是（　　）
A．此时变压器原、副线圈电流之比为
B．当自耦变压器的可动端顺时针转动时，定值电阻消耗的功率增大
C．闭合开关后，电压表示数变小，电流表示数变大
D．闭合开关后，将自耦变压器的可动端沿顺时针方向转动可使灯泡正常工作
15．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头.则（ ）
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为22V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比增加
D．P向右移动时，原、副线圈的电压比增加
二、填空题
16．变压器的原理
（1）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___________。
（2）原理：___________现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的___________也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生___________。
17．如图所示，理想变压器的原线圈接在220V、50Hz的正弦交流电源上线圈接有一理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)和一阻值为10Ω的电阻，已知原副线圈的匝数比为2:1．则二极管的耐压值至少为______V， 电阻R上1s内产生的焦耳热为_________J，电阻R上电流的有效值为__________A。（结果保留三位有效数字）
18．某发电站的输出功率为，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处供电．已知输电导线的电阻率为，导线横截面积为，输电线损耗的电功率为输出功率的，则理想变压器原副线圈的匝数比为______．
三、综合题
19．发电机的输出电压为220V，输出电功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω.如果用初、次级线圈匝数之比为1：10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为10：1的降压变压器降压供给用户.求用户得到的电压和功率.
20．如图所示，理想变压器连接一交流发电机，产生交流电满足，变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都标有“6V，0.3A”，且灯泡都正常发光，发电机内阻和导线电阻不计。求：
（1）变压器初级、次级线圈匝数之比；
（2）发电机的输出功率；
（3）若某只灯泡发生断路，其它条件不变，判断剩余灯泡发光情况将如何变化？
21．风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展。如图是所建的风车阵。如果风车阵中发电机总输出功率为100kW，输出电压是250V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户，设输电线的总电阻为。若要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
(1)输电线上的电压损失为多少？
(2)输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比为多少？
(3)用户得到的电能使多少盏“220V，40W”的灯泡正常发光？
22．为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站．三峡水利工程中某水电站发电机组设计为：水以v1＝3m/s速度流入水轮机后以v2＝1m/s的速度流出．流出水位比流入水位低10m，水流量为Q＝10m3/s，水轮机效率为75%，发电效率为80%。发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机的输出电压是500V，升压变压器原副线圈的匝数之比1：10，输电线上功率损失为5%，用户需要电压为220V，则：
(1)画出远距离输电的原理图；
(2)该发电机组的输出功率是多少？
(3)输电线的电阻为多少？
(4)降压变压器的匝数比为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
AB．输入电压不变，匝数比不变，输出电压就不变，滑动变阻器滑片向下移动，其接入电路的阻值变小，副线圈中的电流就增大，原线圈电流也增大，所以V1示数不变，V2示数减小，A1示数增大，A2示数增大，A正确，B错误；
C．输入电压不变，输入电流增大，由
可知，则输入功率变大，C错误；
D．输出电流变大，由
可知，R0消耗的电功率增大，D错误；
故选A。
2．B
【详解】
AB．合上开关，副线圈总阻抗减小总电流增大，电流表读数增大，变压器输入端电压减小，电压表读数减小，故A错误，B正确；
C．灯泡L1亮度减小，要使灯泡亮度增加，可以使副线圈匝数增加，P上移，故C错误。
D．电源频率增大，电容的容抗减小，总电流增大，变压器输入端电压减小，输出端电压也减小，灯泡L1亮度减小，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A．断开开关、闭合开关时，由　得两端的电压
由功率相等
得
同理得，断开开关、闭合开关时
故A错误；
BCD．、均闭合时
，
由　得
，
由功率相等
，
得
所以
故B正确CD错误；
故选B。
4．D
【详解】
根据
可知，输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，则输电导线上的电能损耗将减小为原来的。
故选D。
5．C
【详解】
试题分析：由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；由于对应相同时刻，图1电压比图2电压大，根据有效值的定义可知，图1有效值要比图2有效值大，故B错误；从图1可知，,所以图1电压的瞬时值表达式为，故C正确；交流电的频率和变压器无关，D错误；
故选C
6．B
【详解】
试题分析：由于匝数不变，升压变压器的输出电压不变，故A错误；输出功率增大则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，故B正确；降压变压器的输出电压就是用户两端的电压也不变，故C错误；输电线上损耗的功率占总功率的比例其中I增大，U不变，故比例增加，D错误；
故选B
7．D
【详解】
A．由题意，理想变压器输入、输出功率之比为1:1，选项A错误；
B．变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即
故选项B错误；
C．由图（b）可知交流电压最大值Um=51V，周期T=0.02s，角速度ω=100πrad/s，则可得
u=51sin（100πt）（V）
故选项C错误；
D．电压表的读数总等于输入电压的有效值，则电压表示数不变，变压器的次级电压也不变，则RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，故选项D正确．
故选D。
8．A
【详解】
AB．由理想变压器输出信号如图(b)所示，可知原线圈的输出端的电压有效值为220 V，电压表V2的示数为220 V．电流与匝数成反比，所以原副线圈匝数比为4∶1；匝数与电压成正比，所以电压表V1的示数为880 V，故A正确，B错误；
C．输入功率等于输出功率P＝＝W＝880 W，故C错误；
D．由理想变压器输出信号如图(b)所示，频率为50 Hz．变压器不改变频率，原、副线圈频率都为50 Hz，故D错误．
故选：A
9．C
【详解】
A．由于变压器电压之比等于线圈匝数之比，因此电压表示数之比一定等于线圈匝数之比，故A错误；
B．由于只有一个副线圈，因此电流之比一定等于线圈匝数的反比，故两电流表示数的比值不变，故B错误；
C．滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动，则滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可知，电流表A2示数减小，电流表A1示数也减小，而电压表V1示数不变，与电流表A1示数的比值变大，故C正确；
D．滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动，则滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可知，电压表V2与电流表A2示数的比值变大，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．交流电的频率为
选项A错误；
B．当光照变强时，光敏电阻的阻值变小，输出功率变大，输入功率也变大，故B错误；
C．当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，副线圈消耗的功率变大，则原线圈的功率也变大，原线圈电流变大，选项C正确；
D．当开关K由闭合到断开，副线圈回路电阻增大，输出电流减小，匝数比不变，所以原线圈电流减小，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．由电压表达式知交流电的ω=100π
故A错误；
B．原线圈两端的输入电压有效值为220V，由电压与匝数成正比知
所以副线圈两端电压为
即为电压表的读数为4V，故B错误；
CD．由图可知，滑动变阻器的上下两部分并联后与R串联，根据串并联电路的电阻可知，当滑片P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，变压器次级电流电流将先减小后增大，定值电阻R消耗的功率先变小后变大；因为变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大。故C正确，D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．根据图(b)得到原线圈电压的最大值为50V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为
故电压表的示数为
故A错误；
B．两点火针间的瞬时电压大于5000V即可产生电火花，所以有效值一定大于
不一定大于5000V，故B错误；
C．原、副线圈的电压关系为
由于原线圈最大电压为50V，副线圈最大电压要大于5000V，所以
故C正确；
D．若原、副线圈匝数比为1:200，副线圈输出电压最大值则一个周期内放电时间为
故D错误。
故选C。
13．AC
【详解】
A、根据电压与匝数成正比，有，，故A正确；B、由于副线圈是两个，电流与匝数不再成反比，故B错误；C、根据理想变压器输入功率等于输出功率，所以有，电压与匝数成正比，联立得，得，故C错误；D、变形得,由C分析知，D错误；故选AC.
14．CD
【详解】
A．开关断开时灯泡正常工作，有，由于定值电阻要分压，所以，原、副线圈匝数比
而原、副线圈电流之比
A错误；
B．当自耦变压器的可动端顺时针转动时，副线圈匝数变少，所以副线圈输出电压减小，故副线圈电流减小，所以定值电阻消耗的功率减小，B错误；
C．当开关闭合后两个灯泡并联，副线圈总电阻变小，副线圈输出电压不变，所以副线圈电流变大，定值电阻上分得的电压变大，灯泡两端电压变小，所以电压表示数变小，由于副线圈电流变大，所以原线圈电流变大，所以电流表示数变大，C正确；
D．闭合开关后灯泡两端的电压变小，要使灯泡正常工作需要适当增大副线圈的输出电压，即需要增大副线圈的匝数，所以应该顺时针转动自耦变压器的可动端，D正确。
故选CD。
15．AB
【详解】
A.由图象可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，所以A正确；
B.根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为310V，所以副线圈的电压的最大值为31V，所以电压的有效值为
所以B正确；
C.P右移，原、副线圈的电流与匝数成反比，线圈的匝数不变，所以电流比也不变，．故C错误；
D.原、副线圈的电压与匝数成反比，线圈的匝数不变，所以电压比也不变，D错误。
故选AB。
16． 闭合铁芯 原线圈 副线圈 互感 磁场 感应电动势
【详解】
(1)由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈。
(2)互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
17． 605J 7.78A
【详解】
有变压器的工作原理可知原副线圈电压之比等于匝数之比，所以副线圈输出电压的有效值为110V，有效值和最大值关系可知，副线圈最大值为，二极管的耐压值至少为
用有效值计算焦耳热，由于二极管的单向导电性，所以只有一半时间产生热量，所以有
设电阻R上电流的有效值为I，根据焦耳定律，有
解得
18．1：50
【详解】
解：导线电阻为：，代入数据得：，升压变压器副线圈电流为：，又，解得：，根据得：，根据变压比公式，有：
故答案为1：50
19．219.6 V 43.92 kW
【详解】
线路图如图所示．升压变压器次级的输出电压
升压变压器次级输出电流
输电线路上的电压损失和功率损失分别为、
加到降压变压器初级线圈上的输入电压
降压变压器的输出电压，用户得到的电压是
用户得到的功率
20．（1）；（2）；（3）正常工作
【详解】
（1）变压器的原线圈两端的电压
灯泡都正常发光，则副线圈两端的电压
根据
变压器初级、次级线圈匝数之比3：1
（2）每只灯泡的功率
输入功率等于输出功率，即
（3）因为24个灯泡都是并联，互不影响，某只灯泡发生断路，不影响其它灯泡的电压，而原线圈电压也不变，所以能正常工作
21．(1)200V；(2)1:20；(3)2400盏
【详解】
(1)损失的功率为
解得
损失的电压为
(2)升压变压器副线圈的电压为
升压变压器的匝数之比为
(3)用户得到的功率
灯泡正常发光的个数为
22．(1)；(2)6.24×105W；(3)2Ω；(4)
【详解】
(1)远距离输电的原理图如图所示
(2)根据能量守恒得，发电机组的输出功率
(3)输出电压
输送电流
根据可得电阻的阻值为
(4)输电线上的电压损失
则降压变压器的输入电压
则降压变压器的匝数比
答案第1页，共2页