3.3变压器综合训练（word版含答案）

3.3变压器
一、选择题（共15题）
1．如图甲所示为一种自耦变压器（可视为理想变压器）的结构示意图，线圈均匀绕在圆环型铁芯上，滑动触头P处在某一位置，在BC间接一个理想交流电压表和一个电阻R，若AB间输入如图乙所示的交变电压，则（　　）
A．AB间输入电压的瞬时值u=220sinπt（V）
B．t=1×10-2s时，电压表的示数为零
C．滑动触头P顺时针转动时，电压表示数减小
D．滑动触头P逆时针转动时，AB间输入功率减小
2．如图所示，理想变压器的原线圈两端接在u＝220sin100πt（V）的交流电源上，副线圈两端接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．下列说法正确的是（）
A．原线圈中电流表的读数为1A
B．原线圈中的输入功率为
C．副线圈中电压表的读数为110V
D．副线圈中输出交流电的周期为0.01s
3．某同学发现家里的电动牙刷充电插孔及其充电器如图所示，并没有常见充电器的外接金属接头和接口，而是全防水和绝缘，则你认为其主要工作原理跟下列哪种器材相同（　　）
A．B． C． D．
4．图是线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流的U-t图像。将该交变电流接在如图所示的理想变压器原线圈M、N两端，副线圈接有阻值为20Ω的电阻R，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1.下列说法正确的是（　　）
A．原线圈的输入电流为0.5 A
B．副线圈输出电压为14.1 V
C．在一个周期内通过电阻R的电荷量为0.2C
D．流过灯泡的电流方向每秒钟改变100次
5．如图所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光，此时滑动变阻器的滑片 P 位于图示位置。现将滑片下移(导线电阻不计)，在下移到变阻器下端过程中，下列说法正确的是（　　）
A．灯仍能正常发光，原线圈输入电流变大
B．灯不能正常发光，原线圈输入功率变小
C．灯不能正常发光，原线圈输入电压变大
D．灯仍能正常发光，原线圈输入功率变小
6．如图所示，理想变压器的输出端接有一交流电动机，电动机线圈的电阻为R，电动机正在将质量为m的重物以速度v匀速提升，若不计摩擦和空气阻力，变压器的输入功率为P，图中电流表的示数为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．理想变压器原线圈接恒压交流电源，副线圈接如图所示电路，定值电阻R1、R3的阻值均为R，滑动变阻器R2总阻值为2R，在滑动变阻器的滑片P从a点滑到b点过程中，下列说法正确的是（ ）
A．变压器输出电压先增大后减小 B．电阻R1上电压先增大后减小
C．电阻R3上电流一直减小 D．变压器输入功率先增大后减小
8．如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO’以角速度ω匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光。从线圈平面与磁场平行开始计时，下列说法正确的是
A．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大
B．灯泡中的电流方向每秒改变
C．变压器原、副线圈匝数之比为
D．线框中产生感应电动势的表达式
9．如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈两端加220V交流电，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（　　）
A．若P不动，F向下滑动时，V1、V2示数都变小
B．若P不动，F向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
C．若F不动，P向上滑动时，V1、V2示数都变小
D．若F不动，P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
10．图甲所示为家庭电路中的漏电保护器，其原理简图如图乙所示，变压器原线圈由火线和零线并绕而成，副线圈接有控制器，当副线圈ab端有电压时，控制器会控制脱扣开关断开，从而起保护作用。下列哪种情况扣开关会断开（　　）
A．用电器总功率过大 B．站在地面的人误触火线
C．双孔插座中两个线头相碰 D．站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线
11．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图甲中的R1为温度升高电阻增大的正温度系数的热敏电阻，R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．在0.5×10-2s时，电压表V2的示数为9V
B．R1处温度升高时，电流表的示数变小，电压表V2的示数不变
C．如果把电压表V2换成电容器（规格：10V，100p），电容器可正常工作
D．变压器原、副线圈的电流之比为4∶1
12．如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为，且分别接有阻值相同的电阻和，，通过电阻瞬时电流如图乙所示，则此时（　　）
A．用电压表测量交流电源电压约为424V
B．断开开关K后，通过电阻R1的瞬时电流还是如图乙所示
C．交流电源的功率162W
D．R1和R2消耗的功率之比为1:3
13．如图所示为一理想变压器，原线圈a、b两端接入电压的交变电流，Um和原线圈接入电阻阻值均保持不变。当用户并联在副线圈两端上的用电器增加时，下列说法正确的是（　　）
A．电流表A1的示数变大 B．电流表A2的示数变小
C．电压表V1的示数变大 D．电压表V2的示数变小
14．如图所示为一理想变压器,原副线圈的匝数比为n1:n2=3:1,且分别接有阻值相同的电阻R1和R2,交流电源电压为U,R1两端电压为,则此时（ ）
A．R2两端电压为 B．R2两端电压为
C．R1和R2消耗的功率之比为1:1 D．R1和R2消耗的功率之比为1：9
15．如图，理想变压器原、副线圈的匝数比，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R=10Ω．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是（ ）
A．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2A
B．当S与a连接后，t=0.01s时理想电流表示数为零
C．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率为50Hz
D．当S由a拨到b后，原副线圈输入功率变为原来4倍
二、填空题
16．如图所示，一个理想变压器的原线圈接在220V的电压上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光，设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，则= ___________，当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率为___________W。
17．如右图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1=R2，当只闭合S1时，电流表示数为1A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则n1：n2为_____。
18．（1）如图为一正弦交变电流的图象，由图可知电流的有效值I=______，电流瞬时值表达式i=______；
（2）如图所示，和是输电线，在图中空圈内填入所用的电表的符号______，若已知变压比为100︰1，变流比为100︰1，并且知道电压表示数为220V，电流表示数为1000A，则输电线路中的功率为______W。
三、综合题
19．如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为55V的白炽灯供电，使它正常发光。
(1)试求原、副线圈的匝数比n1：n2；
(2)当副线圈电路中电流为10A时，变压器的输入功率是多大。
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．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．如图，已知，，变压器没有功率消耗，在原线圈上加上交流电压，求R2上的发热功率是多少？若R3=25Ω，发热功率与R2一样，求流过原线圈的电流I1是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．由图乙可知输入电压瞬时值为
其中
代入数据，可得
故A错误；
B．t=1×10-2s时，虽然电压瞬时值为0，但交流电压表的读数为有效值，并不为零，故B错误；
C．根据变压器电压关系
由滑动触头P顺时针转动时，n2变小，所以R两端的电压减小，故C正确；
D．滑动触头P逆时针转动时，n2变大，根据变压器电压关系
所以R两端的电压增大，输入功率等于输出功率
所以滑动触头P逆时针转动时，AB间输入功率增大，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈中电压的有效值为110V，因为电阻R=55Ω，故副线圈中的电流为2A，则原线圈中的电流为1A，电流表的示数为1A，故A正确；
B．由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
P=I2R=（2A）2×55Ω=220W
故B错误；
C．电压表的读数为电压的有效值，由A的分析可知，副线圈的有效值为110V，所以电压表的读数为110V，故C错误；
D．原线圈中交流电的周期为
则副线圈中输出交流电的周期也为0.02s，故D错误。
故选A。
3．A
【详解】
从题意中可知，电动牙刷背面的线圈，能将底座产生的变化的磁场转化为电流给电池充电，是利用电磁感应原理工作的。
A．变压器的工作原理是利用电磁感应现象工作的，故A符合题意；
B．静电计是利用同种电荷相互排斥的原理进行工作的，故B不符合题意；
C．电流表是通电线圈在磁场里受到安培力的作用来工作的，故C不符合题意；
D．该装置是根据电磁铁原理来工作的，故D不符合题意。
故选A。
4．A
【详解】
AB．原线圈电压的有效值
则次级电压
次级电流
选项A正确，B错误；
C．在一个周期内通过电阻R的电荷量为
选项C错误；
D．交流电的周期为0.04s，频率为25Hz，则流过灯泡的电流方向每秒钟改变50次，选项D错误。
故选A。
5．D
【详解】
副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，则副线圈电压不变，因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光；当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，且输入的功率变小，D正确，ABC错误。
故选D。
6．A
【详解】
电动机消耗的功率为线圈内阻消耗的功率与输出功率之和，则有
P=mgv+I2R
解得
故选A。
7．C
【详解】
A、变压器输出电压由输入电压和匝数决定；因匝数之比不变；故输出电压不变；A错误；
B、副线圈所接电路为滑动变阻器左部分电阻与右部分电阻与R3之各并联后再与定值电阻串联，定义一部分为R1，另一部分为R2因，当时，
R并最大，即副线圈的负载电阻最大．由a到b过程中，电阻先增大再变小，由欧姆定律知副线圈中电流先减小后增大，则R1上的电压先减小再增大，B错误；
C、将定值电阻和变压器副线圈看成电动势恒为U2、内阻为R1的电源，则当外电路中时，P下移，R右在减小；但总电阻增大，总电流减小，内压减小
，R左两端电压增大，通过电流增大，所以R右电流减小；当外电路中时，P下移，R右继续增大，但总电阻减小，总电流增大，内电压增大，R右两端电压减小，通过的电流减小，C正确；
D、变压器输入功率等于输出功率，因输出功率，则其值先减小后变大，D错误；
故选C．
8．D
【详解】
A．图示位置线框位于中性面，穿过线框的磁通量最大，根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率为零，故A错误；
B．交流电的周期
1s内完成周期性变化的次数，即频率
1个周期电流方向改变2次，所以灯泡中电流方向每秒改变次，故B错误；
D．线框中感应电动势的峰值
Em=nBSω
从线圈平面与磁场平行开始计时，所以线框中产生感应电动势的表达式为
e=nBSωcosωt
故D正确；
C．根据正弦式交变电流峰值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值
副线圈输出电压的有效值
U2=U
根据变压比可知
故C错误。
故选D。
9．D
【详解】
A．若P不动，F向下滑动时，V1测原线圈两端电压，所以V1不变，此时副线圈的匝数变小，所以副线圈两端的电压变小，则V2的示数变小，故A错误；
B．若P不动，滑片F向上滑动时，此时副线圈的匝数变大，则副线圈电压变大，副线圈的电流变大，所以灯泡消耗的功率变大，故B错误；
C．若F不动，滑片P向上滑动时，V1测原线圈两端电压，所以V1不变，故C错误；
D．若F不动，滑片P向下滑动时，副线圈的电压不变，此时副线圈的电阻增大，所以副电路的电流变小，灯泡消耗的功率变小，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
AC．火线中的电流与零线中的电流相等时，则说明没有漏电，a、b间无感应电动势，脱扣开关不会断开，当两电流突然不相等时，a、b间产生感应电动势，该开关就会断开。当用电器总功率过大或双孔插座中两个线头相碰时，只要火线与零线中的电流相等，脱扣开关就不会自动断开，故AC错误；
B．当站在地面上的人触及火线时，有一部分的电流会通过人体流入大地，火线和零线中的电流不相等，发生漏电现象，则脱扣开关会自动断开，故B正确。
D．当站在绝缘物上的人双手分别接触火线和零线时，人相当于一个用电器，火线与零线的电流同时增大，脱扣开关不会自动断开，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．电压表、电流表测的是交变电流的有效值
电压表V2的示数
故A错误；
B．R1处温度升高，阻值增大，副线圈两端的电压由输入电压和原副线圈匝数比决定，电压表V2的示数即副线圈两端的电压；电流表示数
R1增大，电流减小，故B正确；
C．电容器的击穿电压是电容器能承受的最大电压，副线圈两端的电压最大值
故C错误；
D．原、副线圈的电流之比
1
故D错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．变压器初级电流有效值为
次级电流有效值
次级电压
初级电压
交流电源电压
选项A正确；
B．断开开关K后，次级电流为零，则原线圈电流也变为零，则通过电阻R1的瞬时电流为零，选项B错误；
C．交流电源的功率
选项C错误；
D．R1和R2消耗的功率之比为
选项D错误。
故选A。
13．AD
【详解】
AB．和原线圈接入电阻值均保持不变，用户并联在副线圈两端的用电器增加，则总电阻减小，则电流表的示数变大，由变压器规律可知，电流表的示数应变大，故A正确，B错误；
CD．由于原线圈所串联电阻分压，电压表的示数应变小，电压表的示数也变小，故C错误，D正确。
故选AD。
14．BD
【详解】
根据题意知交流电源电压为U，R1两端电压为，则原线圈两端的电压为；根据原副线圈的电压与匝数成正比代入数据得，即R2两端电压为，故A错误，B正确；根据可知R1和R2消耗的功率之比为1：9，故C错误，D正确．
15．ACD
【详解】
由图象可知，电压的最大值为，交流电的周期为，所以交流电的频率为，交流电的有效值为U=220V，根据电压与匝数程正比可知，副线圈的电压为U′=22V，根据欧姆定律得，A正确；电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，当单刀双掷开关与a连接且t=0.01s时，电流表示数为2.2A，B错误；变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为f=50Hz，C正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，原、副线圈的匝数比为5：1，根据电压与匝数成正比得副线圈的电压为原来的两倍，即44V，根据功率得副线圈输出功率变为原来的4倍，所以原线圈的输入功率变为原来的4倍，D正确．
16． 180
【详解】
根据理想变压器规律可得
当副线圈电路中电流为时，变压器的输出功率为
由于理想变压器输入功率等于输出功率，则有
17．1：2
【详解】
设原线圈的电压为U，当只闭合S1时，根据电流表示数为1A，则变压器的输入功率为U×1A；则副线圈的功率为U×1A；当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则变压器的输入功率为U×2A；则副线圈的功率为U×2A；因此两副线圈的功率之比为1：1；根据，结合负载4R1=R2的阻值关系，则有
解得
U1：U2=1：2
由变压器的电压与匝数成正比，则有
n1：n2=1：2
18． 20sin100πt（A）
【详解】
（1）由题图可知电流的有效值为
由题图可知交变电流峰值为
角频率为
所以电流瞬时值表达式为
（2）由题图可知电表1所接变压器原线圈并联在两根输电线上，所以该变压器为电压互感器，电表1应是电压表V。电表2所接变压器原线圈串联在一根输电线上，所以该变压器为电流互感器，电表2应是电流表A。
根据理想变压器变压规律可知输电电压为
根据理想变压器变流规律可知输电电流为
所以输电线路中的功率为
19．(1)4：1；(2)550W
【详解】
(1)根据变压器的电压与匝数成正比，得
(2)当副线圈电路中电流为10A时
则变压器的输入功率
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)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．;
【详解】
原线圈电压的有效值 ；
根据电压与匝数成正比知，
则R2上的发热功率是： ；
若R3=25Ω时发热功率与R2相同，则P3=I32R3
解得：
根据输入功率等于输出功率，有P1=2P
即U1I1=2×4.5
解得： ；
答案第1页，共2页