3.3变压器专项测试（word版含答案）

3.3、变压器
一、选择题（共16题）
1．如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为
A．1∶2，2U
B．1∶2，4U
C．2∶1，4U
D．2∶1，3U
2．如图所示，在变压器的输入端接有电压为的交变电流，原、副线圈回路中各接有一阻值为R的电阻，若理想变压器的原、副线圈匝数之比为2：1，则理想电压表的示数为（ ）
A．110V B．88V C．44V D．V
3．如图1所示电路中，交流发电机的电动势随时间变化的e–t图像如图2所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1：10，R1=2Ω，R2最大阻值为5Ω，两个电压表均为理想交流电压表，发电机线圈电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．t=0.01s时穿过线圈的磁通量为0
B．电压表V1的示数为100V
C．当滑动变阻器的滑片从中点向下滑动时两个电压表的示数均变大
D．当滑动变阻器的滑片从中点向下滑动时R2的功率变大
4．如图所示电路，一理想变压器的原线圈ab间接交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，副线圈匝数n2可调节，L为灯泡，则
A．保持P位置不变，将R的滑片向下滑稍许，变压器的输入功率变小
B．保持P位置不变，将R的滑片向下滑稍许，灯泡L的亮度变亮
C．保持R的滑片位置不变，将P向下移动少许，变压器的输入功率变小
D．保持R的滑片位置不变，将P向下移动少许，灯泡L的亮度变亮
5．一盏额定功率为40W的安全灯，它的额定电压为36V，用变压器（可视为理想变压器）将220V交变电压降为36V对该灯供电，在接通电路后,所用变压器的
A．原、副线圈的端电压之比等于9:55
B．原、副线圈的匝数之比等于55:9
C．原线圈中通过的电流约为1.11A
D．原线圈中输入的电功率约为244W
6．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A。则下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
7．如图所示，理想变压器原线圈的输入电压u一定，电路中的电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动片由上向下滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数减小 B．电流表示数增大
C．电压表示数减小 D．电压表示数增大
8．如图甲所示，理想变压器原线圈连接交流电源，该电输出电压u随时间t的变化关系图像为正弦曲线，如图乙所示。理想变压器副线圈上连接交流电压表V、标有“36V 40W”的灯泡和标有“20μF 45V”的电容器（其中45V为电容器的击穿电压）变压器的原、副线圈匝数比为55：9，闭合开关S，下列判断正确的是（　　）
A．t=0.01s时刻，电压表V的示数为零
B．电容器不可能被击穿
C．小灯泡实际功率为40W
D．电压表V的指针做周期性摆动
9．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为定值电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3．现断开S，U1数值不变，则下列推断中正确的是
A．U2不变，I3变小 B．U2不变，I3变大
C．I1变小，I2变大 D．I1变大，I2变小
10．家用微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，它主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、变压器、镇流系统、冷却系统、控制系统、外壳等组成．接通电路后，220V交流电经变压器变压，在次级产生3．4V低压交流电对磁控管加热，同时在另一次级产生2000V高压电，经镇流系统加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物内的分子高频运动，从而使食物受热，并能最大限度地保存食物中的维生素，关于上述微波炉，下列说法正确的是（ ）
A．微波是由于原子外层电子受激发而产生的
B．微波是由于原子内层电子受激发而产生的
C．微波炉变压器的降压匝数比为1100：17
D．微波炉变压器的升压匝数比为17：10000
11．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为 1∶2，两端共接有 4 个电阻，其中 R2＝2R1，R3＝R4＝4R1，现将 a、b 两端接在交流电源上，则下列说法中正确的是
A．R1 两端的电压有效值等于 R2 两端的电压有效值
B．流过 R1 的电流有效值是流过 R3 的电流有效值的 2 倍
C．R2 两端的电压有效值是 R4 两端的电压有效值的 2 倍
D．流过 R2 的电流有效值等于流过 R4 的电流有效值
12．某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈所围成的面积为，匝数为，电阻不能忽略，它可绕水平轴在磁感应强度为
的水平匀强磁场中以角速度匀速转动，矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头上下移动时可改变输出电压，表示输电线的电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（　　）
A．发电机线圈某时刻处于图示位置时通过线圈的磁通量变化率为零
B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式
C．当用户数目增多时，变压器原线圈两端的电压降低
D．当滑动触头向下移动时，变压器原线圈两端的电压将降低
13．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1=10Ω，R2=20Ω，C为电容器。通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（　　）
A．电容器两端电压为10V B．原线圈输入电流的频率为100Hz
C．电压表示数为100V D．原线圈输入功率为10W
14．如图所示，理想变压器原、副线圈的应数些为n1:n2=2:1，输入端接在(V)的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R=10Ω，电表均为理想电表．下列说法正确的是()
A．当R1=0时，电压表的读数为30V
B．当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光
C．当R1=10Ω时，电流表的读数为1.2A
D．当R1=10Ω时，电压表的读数为6V
15．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，电阻R1=25，R2=20，两电表均为理想交流电表。若R1两端电压瞬时值表达式为，则下列说法正确的是（　　 ）
A．电流表的示数为0.4A
B．电压表的示数为40V
C．R2消耗的功率为100W
D．原线圈输入交流电频率为100Hz
16．如图所示，理想变压器的原线圈a、b两端接正弦交流电，副线圈c、d两端通过输电线接两只相同的灯泡L1、L2，输电线的等效电阻为R，原来开关是断开的，则当闭合开关S后
A．副线圈c、d两端的输出电压变小
B．输电线等效电阻R上的电流变大
C．通过灯泡L1的电流变大
D．原线圈的电流变大
二、填空题
17．普通交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接．图中电流互感器ab一侧线圈的匝数为5，cd一侧线圈的匝数为500．
为使电流表能正常工作，ab应接__________；（填“MN”或“PQ”）
如果某次测量中电流表的示数为2A，高压输电线上的电流为_________A．
18．如图所示为一理想变压器，n2=10 匝，n3=20 匝，L1和L2均是“220 V，15 W”的灯泡（忽略灯泡电阻变化），与单匝线圈相连的电压表，读数为11 V，那么变压器的实际输入功率为______W。
19．如图所示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，原线圈加上如图乙所示的交流电，则加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为__________________，电阻R上消耗的电功率为________________．
20．如图所示，理想变压器MN原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R0和两个小灯泡L1、L2，电表为理想电表．最初电键S是断开的，现闭合电键S，则副线圈两端电压将_______ , 电流表A1示数将_________.（选填“变大”，“变小”，或者“不变”）
综合题
21．如图所示，理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，其匝数之比为n1∶n2∶n3＝4∶2∶1.在线圈B和C两端各接一个相同的电阻R.当原线圈A与交流电源相接时，已知交流电流表A2的示数为I0，求交流电流表A1的示数I1和变压器的输出功率P出
．
22．如图所示，电阻不计的闭合导线框abcd处于磁感应强度B＝T的匀强磁场中，线框匝数为50匝，面积S为0.5m2．线框绕垂直于磁场方向的轴以角速度匀速转动，并与理想变压器相连，变压器副线圈接入一只额定电压为250V的灯泡，灯泡恰正常发光．求：
（1）线框转动过程中感应电动势的最大值；
（2）变压器原、副线圈的匝数比；
（3） 已知交流电流表示数为0.1A，则线框从图示位置转过900的过程中外力对线框做的功．
23．如图，匝数N=50匝的矩形线圈abcd，面积S=0.1m2， 内阻不计，绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω= 100rad/s匀速转动，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，矩形线圈通过滑环E、F与理想变压器相连，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4，副线圈所接电阻R= 200Ω，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，求∶
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电阻R上消耗的功率。
参考答案：
1．C
【详解】
设灯泡正常发光时，额定电流为I0．由题图可知，原线圈中电流I原=I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副=2I0，U副=U，根据理想变压器的基本规律：I原n1=I副n2得n1：n2=2：1；U原：U副=n1：n2得U原=2U，所以U1=4U．故选C．
2．B
【详解】
输入端接有电压为 的交流电，所以输出电压的有效值U=220V．当理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1时，理想电压表的示数为U1，根据电压与匝数成正比得原线圈的电压是2U1，根据电流与与匝数成反比得原线圈电流是 ，所以 ，解得：U1=88V，故B正确，ACD错误．
3．B
【详解】
A．t=0.01s时e=0，此时穿过线圈的磁通量最大，A错误；
B．发电机电动势的有效值为10V，根据
得电压表V1的示数为100V，不随时间而变化，B正确；
CD．当滑动变阻器的滑片从中点向下滑动时R2接入电路的电阻值变大，电压表V1的示数不变，电压表V2的示数变大；当滑片从中点向下滑动时R2接入电路的电阻值大于R1且继续增大，则R2的功率一直变小，C、D错误。
故选B。
4．D
【详解】
试题分析:A、B、保持P位置不变，即变压器的匝数不变（U1和U2均不变），R的滑片下滑时，R接入电阻减小，总电阻减小，总电流增大，由知变压器的输入功率变大；R0
两端的电压因总电流增大而增大，则并联部分电压减小；则L两端的电压减小；故L的亮度变暗；故A、B均错误；C、D、P向下移动，即n2增大，而U1不变，由得U2变大，副线圈的电阻不变，则I2变大，由可得输入功率变大；灯泡和滑动变阻器的总电流变大使得灯泡所分得电流变大，故亮度变亮；故C错误、D正确；故选D．
5．B
【详解】
试题分析：原、副线圈的端电压之比，选项A错误，B正确；原线圈输入功率等于副线圈输出功率，即P入=P出=40W，选项D错误；原线圈中通过的电流为，选项C错误；故选B.
6．D
【详解】
A．由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，所以原线圈两端电压不变，则电压表V1示数不变，故A错误；
B．根据理想变压器原、副线圈变压规律可知副线圈两端电压不变，则电压表V2示数不变；因为副线圈中电流增大，所以R0两端电压增大，则R两端电压减小，即电压表V3示数减小，故B错误；
C．该变压器原、副线圈匝数比为
所以该变压器起降压作用，故C错误；
D．因为副线圈两端电压不变，电流增大，所以副线圈所接电路电阻减小，即变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
滑动变阻器滑片由上向下滑动的过程中，电阻减小，原线圈的输入电压不变，则副线圈的输出电压不变，电压表示数不变，根据欧姆定律可知，电阻两端电压增大，则电阻两端电压减小，即电压表示数减小；根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，则原线圈电流增大，电流表、示数增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【详解】
AD．根据
原线圈电压的有效值
因此副线圈电压的有效值
电压表测量就是电压的有效值，因此无论何时电压表的示数均为36V，AD错误；
B．副线圈电压的最大值
电容器被击穿，B错误；
C．由于加在小灯泡两端的电压就是额定电压，因此小灯泡实际功率就是额定功率40W，C正确。
故选C。
9．B
【详解】
略
10．C
【详解】
接通电源后，220V的交流电经过变压器后，在次级产生2000V高压交流电，根据电压与匝数成正比得微波炉的变压器原副线圈的匝数之比为11：100，若为3．4V电压，则变压器原副线圈的匝数之比为220：3．4=1100：17，故D错误，C正确；故选C．
11．A
【详解】
根据变压器的规律有：，则：，，通过R1的电流为：I0=I1+，即R1 两端的电压有效值为 ，选项A正确；通过R3的电流和通过R4的电流相等，即I3=I4=，选项B错误；R2 两端的电压有效值UR2=U1=U2=UR4，选项C错误；因R4＝2R2，则流过 R2
的电流有效值等于流过 R4 的电流有效值的2倍，选项CD错误；故选A.
12．C
【详解】
A．当线圈与磁场平行时，感应电流最大，线圈的磁通量变化率最大，A错误；
B．从垂直中性面计时，则感应电动势的瞬时值表达式为
B错误；
C．当用户数目增多时，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知，副线圈电路中的电流变大，输电线上损失电压变大，用户得到的电压变小，即变压器的副线圈两端电压变小，根据
则原线圈的两端电压降低，C正确；
D．变压器原线圈两端的电压，由交流发电机决定，当触头P向下移动，副线圈匝数减小，副线圈的输出电压变小，副线圈回路电流变小，则原线圈回路电流变小，损失电压变小，变压器原线圈电压变大，D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A.电容器两端电压为
故A错误；
B.根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期频率相同，周期为0.02s
故B错误；
C.根据变压器原副线圈电压与线圈匝数关系得
解得，故C正确；
D.根据变压器原理得输入功率等于输出功率，由于有电流通过电容器，输出功率为R1、R2
、电容器消耗的电功率之和，故D错误。
故选C。
14．BC
【详解】
输入端电压的有效值为30V，当R1=0时，电压表的读数为，选项A错误；当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V， 5W”的灯泡，灯泡电阻为 ，此时次级电流，因灯泡的额定电流为，则此时灯泡能够正常发光，选项B正确；当R1=10Ω时，设电流表的示数为I，则此时初级电流为0.5I，初级电压： ，则次级电压为，则，解得I=1.2A，此时电压表读数为IR=12V，选项C正确，D错误；
15．AB
【详解】
A．由R1两端电压的瞬时值表达式可知，R1两端电压的最大值为，有效值
副线圈电流I2
由变压器的变流比
解得
A正确；
B．电阻R2两端电压
B正确；
C．R2消耗的电功率
C错误；
D．由R1两端电压瞬时值表达式可知
原线圈输入交流电频率
D错误。
故选AB。
16．BD
【详解】
A、理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，当开关S闭合时，也不会影响电压变化，所以A错误；
B、开关S闭合后副线圈电阻变小，而且副线圈输出电压不变，则负线圈电流变大，即输电线等效电阻R上的电流变大，故选项B正确；
C、由于通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡的电流减小，所以C错误；
D、由于副线圈电流增大，而且变压器匝数比不变，可知原线圈电流也变大，故选项D正确．
17． （1）MN （2）200
【详解】
电流互感器的作用是使大电流变成小电流，所以Iab＞Icd
利用变压器工作原理
所以输入端ab接MN，输出端cd接PQ；如果某次测量中电流表的示数为2A，高压输电线上的电流为
18．18.75
【详解】
电压表读数为11 V，即n=1时U=11 V
U2=n2U=110 V
U3=220 V
因为灯泡的额定电压是220 V，所以P3=15 W，根据
可得
P2=3.75 W
P出=P2＋P3=18.75 W
P入=出=18.75 W
19． 0.8 W
【详解】
从图中可知交流电电压最大值，交流电周期为0.02s，故，所以加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为，原线圈输入电压为，故根据可得副线圈两端电压为，故电阻R消耗的电功率为，
20． 不变 变大
【详解】
试题分析：根据变压器的原理可知，闭合电键S，副线圈两端电压将不变；闭合电键S，则次级电阻减小，次级电流变大，根据可知，电流表A1示数将变大.
21．(1)0.625I0　(2)
【详解】
设A、B、C三个线圈两端的电压分别为U1、U2、U3，有
解得
U1＝2U2 、
线圈C中的电流为
由于理想变压器的输出功率等于输出功率，
即有
且U1∶U2∶U3＝4∶2∶1，
解得
I1＝0.625I0.
变压器的输出功率为
上式中
解得
22．（1）500V；（2）2：1；（3）0.39J．
【详解】
（1）线圈转动产生的电动势最大值：Em=NBSω=50××0.5×200=500V；
电压的有效值为：
（2）额定电压为250V的灯泡，灯泡恰正常发光，故：
（3）已知交流电流表示数为0.1A，则线框从图示位置转过90°的过程中外力对线框做的功：
W=EI =500×0.1×J≈0.39J
23．（1）；（2）
【详解】
（1）线圈中感应电动势的最大值
解得
Em = 50V
瞬时值表达式
（2）变压器初级电压有效值
根据
即
由
解得