3.3科学探究：变压器 专项测试（word版含答案）

3.3、科学探究：变压器
一、选择题（共16题）
1．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为1100，次级线圈的匝数为55，初级线圈两端a、b接正弦交流电源，在原线圈前串接一个电阻R0=121的保险丝，电压表V的示数为220V，如果负载电阻R=5.5，各电表均为理想电表，则
A．电流表A的示数为1A
B．变压器的输出电压为5.5V
C．保险丝实际消耗的功率为1.21W
D．负载电阻实际消耗的功率为22W
2．如图所示，为探究理想变压器原副线圈的电压和电流关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，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，不计导线电阻。闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）
A．A1示数不变，V1示数不变，L1变亮
B．A2示数变大，V2示数变大，L1变暗
C．A1示数变大，变压器输出功率变大，A1与A2示数的比值不变
D．V2示数变大，变压器输出功率变大，V1与V2示数的比值不变
3．如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则
A．a为电流表，b为电压表
B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是2200W
D．线路输送电功率是2.2×104W
4．下列关于变压器的说法正确的是 （　　）
A．变压器工作的基础是自感现象
B．在原线圈中,电能转化为磁场能
C．电能能够从原线圈传递到副线圈,是因为原、副线圈通过导线连在一起
D．变压器对恒定电流也能变压
5．如图理想变压器原副线圈匝数比为5：1，A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），原线圈两端电压u=220sin314t （V），以下说法正确的是（ ）
A．当光照增强时，电压表V1示数为44V保持不变
B．当光照增强时，电压表V2示数不变
C．通过电流表A1的电流方向每秒变化100次
D．当光照增强时，电流表A1示数不变，A2示数变大
6．如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为，原线圈两端的交变电压。氖泡在两端电压达到时开始发光。下列说法中正确的有（　　）
A．开关接通后，氖泡的发光频率为 B．开关接通后，电压表的示数为
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
7．如图所示的电路图中，变压器是理想变压器，原线圈匝数n1＝600匝，装有熔断电流为0.5A的保险丝，副线圈的匝数n2＝120匝．要使整个电路正常工作，当原线圈接在180V的交流电源上时，副线圈(　　)
A．可接耐压值为36V的电容器
B．可接“36V　40W”的安全灯两盏
C．可接电阻为14Ω的电烙铁
D．可串联量程为0.6A的电流表测量其电路的总电流
8．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。图甲中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器。现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（ ）
A．由乙图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u = 36sin(100t)（V）
B．当动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大
C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小
D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大
9．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表。当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则（　　）
A．工作时电压表的示数为5V
B．工作时电压表的示数为
C．要实现点火应满足条件
D．若，则变压器副线圈输出电压的有效值为7500V
10．如图所示，50匝矩形线圈ABCD处于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中，线圈面积S=0.5m2，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′ 以角速度ω=200rad/s匀速转动，线圈中产生的感应电流通过金属滑环E。F与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．图示位置穿过线圈平面的磁通量为零
B．线圈中产生交变电压的有效值为V
C．变压器原副线圈匝数之比为25︰11
D．维持线圈匀速转动输入的最小机械功率为60W
11．如图甲所示的电路中，理想变压器原副线圈匝数比为10：1，A、V均为理想电表R为光敏电阻其阻值随光强增大而减小，和是两个完全相同的灯泡原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是　　
A．电压u的频率为100Hz
B．电压表V的示数为
C．当照射R的光强增大时电流表A的示数变大
D．当的灯丝烧断后电压表V的示数会变大
12．钳形电流表（可看成理想变压器）的外形和结构如图（a）所示，图（a）中电流表的读数为1A，图（b）中用同一电缆绕了3匝，则（　　）
A．这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4A
B．这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3A
C．若测量时导线中交流电流频率增大，图（b）的读数小于3A
D．若测量时导线中交流电流频率增大，图（b）的读数大于3A
13．输电能耗演示电路如图所示。左侧ab之间正弦交流电电压不变，输电线的电阻r为10Ω。开关S接2时，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，负载R上的功率为10W；开关S接1时，原、副线圈匝数比为2:1，R上的功率也为10W，则负载R的阻值为（　　）
A．15Ω B．5Ω C．30Ω D．10Ω
14．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
15．如图所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格都是“9V，12W”，当在该变压器cd端输入交变电压u（u﹣t图象如图所示）时，四只灯泡都正常发光，各电表均为理想交流电表．以下说法正确的是（　　）
A．ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝27sin100πt（V）
B．原、副线圈匝数比3：1
C．流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变50次
D．电流表的示数为4A，ab端输入的功率Pab＝48W
16．在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，、、均为固定电阻，，各电表均为理想电表。已知电阻中电压u随时间t变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．所用交流电的方向每秒钟改变100次
B．电流表的示数为1.4A
C．的电功率为2.0W
D．变压器传输的电功率为15.0W
二、填空题
17．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的______，即 ＝ 。
18．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin100πt（V）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。
（1）原线圈的输入功率为______；
（2）电流表的读数为______；
（3）电压表的读数为______；
（4）副线圈输出交流电的周期为______。
19．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，不能在火花塞上产生火花，要产生电火花，电压要达到10000V，为此要使用如图所示的点火装置，则图中虚线框内所缺的部分是_____________________，这一部分应该满足__________________，才能在火花塞中产生火花．
20．如图的理想变压器，原线圈匝数n1=600匝，输入电压U1=110V，副线圈L2的匝数n2=15匝，输出电流I2=0.60A，L3的输出电压U=11V，输出电流I3=0.25A．则原线圈中电流I1=___________A，变压器的输出功率P=___________W，L3的匝数n3=___________匝。
综合题
21．查阅资料，简述钳式电流表的工作原理。
22．如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表所示。不考虑小风扇电机的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。
(1)求小风扇工作时变压器原线圈和副线圈中的电流比；
(2)计算电热丝的电阻；
(3)求小风扇电机的效率。
热风时电吹风输入功率P1 500W
自然风时电吹风输入功率P2 60W
小风扇额定电压U 60V
小风扇输出机械功率P3 52W
23．如图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中的电阻R=110Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原、副线圈匝数比为n1：n2＝2：1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求：
(1)正弦交流电压的函数表达式；
(2)电流表的示数I。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
试题分析：由电压与匝数成正比，，则：，则 则AB错误；负载功率为PR=U2I2=22W，则D错误，由I1U1=I2U2可得：I1="0.1A" 有：PR0=I12R0="1.21W" 则C正确.故选C
2．C
【详解】
根据理想变压器的规律可知，理想变压器原线圈接入电压有效值不变，V1示数不变，则副线圈输出电压不变，V2示数不变，V1与V2示数的比值不变；开关S闭合后，变压器副线圈的负载电阻减小，V2不变，则灯泡L1的亮度不变，由欧姆定律可知，副线圈输出电流变大，即电流表A2示数变大，则变压器的输出功率变大，根据变流比可知，原线圈输入电流变大，即电流表A1示数变大，由于理想变压器满足：P2＝P1，V1与V2示数的比值不变，所以A1与A2示数的比值不变，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．B
【详解】
解：由图可知：a表是电压表，b表是电流表．而甲互感器原线圈的匝数比副线圈匝数100：1，乙互感器原线圈的匝数比副线圈匝数1：10，由电压表的示数为220V，得原线圈的电压为22000V，由电流表的示数为10A，原线圈的电流为100A．所以电线输送功率是2.2×106W．
故选B．
4．B
【详解】
变压器工作的基础是互感现象。在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的。变压器只能对变化的电流有变压作用。
故选B。
5．C
【详解】
试题分析：原线圈两端电压有效值为220，原副线圈匝数比为5：1，所以副线圈的电压有效值为44V，电压表V1示数为44V保持不变，与电阻的变化无关，所以A错误；当光照增强时，R3的电阻减小，总的电阻减小，所以电路的总电流要变大，R1的电压变大，副线圈的总电压不变，所以电压表V2示数变小，所以B错误；交流电的周期为，所以通过电流表A1的电流方向每秒变化100次，所以C正确；当光照增强时，R3的电阻减小，总的电阻减小，所以电路的总电流要变大，因此A1、A2的示数都要变大，故D错误；故选C．
6．B
【详解】
A．由原线圈两端的交变电压表达式
可知交流电压频率为，在一个周期内，交变电流两次超过电压，所以氖泡的发光频率为，选项A错误；
B．达到变压器输入电压有效值为，输出电压有效值
C．开关接通与断开，电压表的示数均为，选项B正确C错误；
D．开关断开后，氖泡不发光，不消耗电能，电路消耗的功率减小，变压器的输出功率减小，选项D错误。
故选B。
7．B
【详解】
根据得，又由，在保险丝安全的条件下，副线圈中允许通过的最大电流为，最大输出功率Pm＝I2U2＝2.5×36W＝90W，B选项正确；而交流电压的最大值为，所以A选项错误；接14Ω的电阻时，流过电阻的电流将达到, C选项错误．若副线圈串联量程为0.6A的电流表，则电流表可能会被烧坏，D选项错误．
8．C
【详解】
A．由甲可知，交流电电压最大值为，周期为0.02s，则表达式为，A错误
B．变压器只能改变电流和电压，不能改变交流电的周期和频率，B错误；
C．当滑片向下移动时，输出端电阻减小，则电流增大，故R1分压增大，并联部分电压减小，故R2两端的电压减小，电功率减小，C正确；
D．当滑片向下移动时，输出端电阻减小，则总电流增大，故R1分压增大，并联部分电压减小，电压表读数变小，R2上电流减小，电流表读数变大，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
AB．根据图乙得到原线圈电压的最大值为5V，所以电压表的示数为
故AB错误；
C．根据，且，得实现点火的条件是
故C正确；
D．根据，且输入线圈最大值为
若
带入数据解得副线圈最大值为
则变压器副线圈输出电压的有效值为
故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．中性面位置，此时线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，所以A错误；
B．矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值
由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效值为500V，所以B错误；
C．由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为，所以C正确；
D．理想变压器的输入功率等于输出功率，输出功率为60W，故输入功率也为60W，故D错误；
故选C。
11．C
【详解】
A．原线圈接入如图乙所示，，所以频率为，故A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值是，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，所以副线圈电压是，电压表测得路端的电压，所以V的示数为，故B错误；
C．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，所以原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，故C正确；
D．当的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，光敏电阻R和两端的总电压不变，故电压表读数不变，故D错误；
12．B
【详解】
A、由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流，故A错误.
B、输入功率和输出功率的关系有：P1=P2，即为：U1I1=U2I2，所以有：n1I1=n2I2，由题意可知当n1=1时有：I2=1A，故当n1=3时有：I′2=3A；故B正确.
C、D、如果导线中交流电流频率发生变化，不改变输出电压和电流，故C，D错误.
故选B.
13．A
【详解】
因为R的功率不变，所以R的电流不变，设R 的电流为I；当开关接2时，原线圈的电流为3I，副线圈电压为IR，原线圈电压为 ，r电压为3Ir，电源电压为
开关接1时，原线圈的电流为，副线圈电压为IR，原线圈电压为2IR ，r电压为，电源电压为
解得
故选A。
14．AD
【详解】
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
15．BD
【详解】
由输入端交变电压u的图象，可求出有效值27V，灯泡规格都是“9V，12W”，四只灯泡都正常发光，所以ab端输入电压的有效值是27+9＝36V，交流电的周期是0.02s，所以ab端输入电压的瞬时值表达式为，故A错误；
四只灯泡都正常发光，所以副线圈电压为9V，根据理想变压器电压比规律得出变压器原，副线圈匝数比为3：1，故B正确；
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，故C错误；
电流表的读数为，ab端输入的功率Pab＝4×12＝48W，故D正确；
16．AC
【详解】
A．根据图像可知T=0.02s，则交流电的频率
因此所用交流电的方向每秒钟改变100次，选项A正确；
B．电源电压的有效值为220V，上电压的有效值为
所以原线圈中的电压为
由得原线圈两端电压
则电流表的示数
选项B错误；
C．的电流为
所以通过的电流为
则的电功率为
选项C正确；
D．变压器传输的电功率为
选项D错误。
故选AC。
17．匝数之比
【详解】
略
18． 220W 1A 110V 0.02s
【详解】
(1)由瞬时值表达式，可得原线圈的电压的最大值，所以原线圈上电压的有效值为
根据电压与匝数成正比，即
可得副线圈的有效电压
则副线圈上的输出功率
输入功率和输出功率相等，故原线圈的输入功率为220W；
(2)由
可得
(3)电压表的读数为电压的有效值，由(1)的分析可知，电压表的读数为110V；
(4)原副线圈的频率相同，故副线圈输出交流电的周期为
19． 变压器； 副线圈匝数大于原线圈匝数．
【详解】
由于火花塞需要的电压为10000V，但是电源的电压为12V，所以必须要经过升压变压器才可以得到高的电压，所以虚线框内所缺的是变压器，并且需要的应该是升压变压器，所以变压器的副线圈匝数大于原线圈匝数．
20． 0.04 4.4 60
【详解】
根据电压与匝数成正比，有
代入数据解得
根据输入功率等于输出功率，有
代入数据解得
变压器的输入功率
因为输入功率等于输出功率，所以变压器的输出功率为。
由于
代入数据解得
21．钳式电流表的工作原理是建立在电流互感器工作原理的基础上的,当握紧钳形电流表扳手时,电流互感器的铁芯可以张开,被测电流的导线进入钳口内部作为电流互感器的一次绕组。当放松扳手铁心闭合后,根据互感器的原理而在其二次绕组上产生感应电流,电流表指针偏转,从而指示出被测电流的数值。
【详解】
钳式电流表的工作原理是建立在电流互感器工作原理的基础上的,当握紧钳形电流表扳手时,电流互感器的铁芯可以张开,被测电流的导线进入钳口内部作为电流互感器的一次绕组。当放松扳手铁心闭合后,根据互感器的原理而在其二次绕组上产生感应电流,电流表指针偏转,从而指示出被测电流的数值。
22．(1)3：11；(2)110Ω；(3)86.7%
【详解】
(1)根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系
n1：n2=220：60=11：3
则原线圈和副线圈中的电流比
I1:I2=n2：n1=3：11
(2) 电热丝的功率
P′=500-60=440W
由
可知，那么电热丝电阻为
(3)求小风扇电机的效率
23．(1)u＝220sin100πtV；(2)1A
【详解】
(1)由交流电规律可知
u＝Emsinωt
代入图中数据可得
u＝220sin100πt(V)
(2)根据理想变压器特点和欧姆定律有
＝
其中U1=220V，解得
U2=110V
联立得
I2＝1A
答案第1页，共2页