选择性必修二3.3变压器练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 3.3 变压器
一、单选题
1．如图所示，为理想变压器，原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载。图中的电表均可视为理想电表。当滑动变阻器的滑片向上滑动时，示数发生变化的电表是（　　）
A．、 B．、
C．、、 D．、、、
2．如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表。已知每匝线圈的电阻均为R，若在线圈位置加人垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，得到圆形线圈的电热功率与电阻R的功率相等。下列说法正确的是（　　）
A．时刻两电流表示数均达最大
B．时刻两电流表示数均为0
C．原、副线圈匝数比
D．对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大
3．如图，理想变压器原线圈匝数为，接有一阻值为的电阻和理想交流电流表A．副线圈匝数为，接有阻值和的两个电阻。为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定，频率为50Hz。该变压器原、副线圈匝数比，当开关S断开时，电流表的示数为，则（　　）
A．流经的交变电流的频率为100Hz
B．当开关S断开时，的电功率为
C．当开关S闭合时，原线圈两端的电压增大
D．当开关S闭合时，的电功率变为原来的16倍
4．目前我国远距离输电已采用和的超高电压，到达用电区后经过“一次高压变电站”和“二次变电站”降到，最后通过街头降压变压器给普通用户供电。如图所示，街头降压变压器输入电压为市区电网电压，用户变化时波动不大，输出电压通过输电线输送给用户，表示两条输电线的总电阻，表示用户用电器总电阻，用户的用电器增加时，相当于减小。若变压器的能量损失可忽略，电压表、电流表均为理想电表，当用户用电器增加，下列关于说法正确的是（　　）
A．的读数变大，的读数变小
B．的读数变大，的读数变小
C．的读数变大，的读数变大
D．的读数变小，的读数变大
5．一种可调压变压器原理图如图所示，ab为交变电压输入端，T1为自耦调压器，P为调压滑头；T2为升压变压器，cd为终端输出电压给负载R供电。忽略其他电阻与感抗等因素影响，调压器T1与变压器T2均视为理想变压器。在ab端输入电压不变的情况下，当滑头P向下移动，则（　　）
A．电流表A1示数变小 B．电流表A2示数变大
C．cd端获得的电压变大 D．cd端获得的功率不变
6．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（　　）
A．U=110V
B．I=0.2A
C．原副线圈电流之比为1∶2
D．原线圈输入功率为22W
7．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，原线圈与一理想交流电流表串联后，接入一正弦交流电源（电压的有效值不变）；副线圈电路中定值电阻的阻值为5Ω，当电阻箱的阻值为25Ω时，理想电压表示数为5.0V；现将电阻箱的阻值调为5Ω，此时（　　）
A．电压表的示数为4.5V
B．电流表的示数为0.6A
C．原线圈的输入功率为2.4W
D．原线圈的输入功率为3.6W
8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为3：1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．理想变压器输入、输出功率之比为3：1
B．理想变压器原、副线圈中的电流之比为3：1
C．u随t变化的规律为
D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
9．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
10．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为11：1，电表均为理想的交流电表，、、为定值电阻，电压，初始时开关S闭合，下列说法正确的是（　　）
A．断开开关S后，电压表的读数为，电压表的读数增大
B．断开开关S后，原、副线圈的电流都增大，且电流之比不变
C．断开开关S后，电阻的功率减小，电阻的功率增大，原线圈的输入功率变小
D．若将电流表A换成与相同的定值电阻，断开开关S后，整个副线圈回路消耗的功率增大
11．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为22:1，b是原线圈的中心抽头，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈c、d两端加上的交变电压，则（　　）
A．开关与a连接时，电压表的示数为10V
B．开关与a连接时，滑动变阻器触头P向上移动，电流表示数变小
C．开关与b连接时，滑动变阻器触头P向下移动，电流表示数变小
D．变阻器R不变，当单刀双掷开关由a扳向b时，输入功率不变
12．如图是变电所为市区用户供电的示意图。变压器的输入电压是电网的电压，可视为不变。变压器视为理想变压器，其变压比通过P可调，输电线的电阻为R0，则（　　）
A．用户增多时，A表的示数减小
B．用户增多时，为使用户获得的电压稳定在220V应将P适当上调
C．用户减少时，用户获得的电压会有所降低
D．用户减少时，R0的功率增大
13．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2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．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小
B．电压表的示数为5V
C．交流电压的频率为100Hz
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
14．如图甲所示电路中，为标有“4V 2W”字样的小灯泡，、为两只标有“8V 6W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器，各电表为理想电表，当端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数为0.75A B．交变电压的最大值
C．变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1 D．电压表的示数为16V
15．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动。线圈abcd的匝数为n，电阻不计。理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，定值电阻的阻值为R，所用电表均为理想交流电表。当线圈abcd以角速度匀速转动时，电压表的示数为U，则（　　）
A．此时电流表的示数为
B．在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为
C．从图示位置（线圈abcd与磁场方向平行）开始计时，线圈电动势瞬时表达式
D．当线圈转动的角速度增大为时，电压表读数仍为U
二、填空题
16．如图的理想变压器，原线圈匝数匝，输入电压，副线圈的匝数匝，输出电流，的输出电压，输出电流。则原线圈中电流______A，变压器的输出功率______W，的匝数______匝。
17．如图所示，一个理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个的负载电阻。当原线圈接在直流电源上时，副线圈两端电压表示数为_________V。
18．电容器是储存____________装置；电荷的____________形成电流；变压器工作的基本原理是_____________。
三、解答题
19．一变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈两端的电压，副线圈的电阻，负载电阻。求：副线圈的输出电压、原线圈的输入功率P及变压器的效率。
20．如图所示，一台理想变压器有两个副线圈。已知12V的副线圈输出电流是4.17A，匝数是30匝；127V的副线圈输出电流是。
（1）127V的副线圈匝数是多少？原线圈的匝数是多少？
（2）原线圈的输入功率是多少？原线圈的输入电流是多少？
21．如图所示,理想变压器的原线圈通过熔断器接在输出电压为100 V的交流电源上,副线圈接有n只标有“20 V,4 W”的相同灯泡,且灯泡均正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,熔断器电阻忽略不计,求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）n=5时通过熔断器的电流大小；
（3）电路允许接入的灯泡的个数。
22．一个理想变压器的初级线圈匝数为220匝，次级线圈匝数为36匝，初级线圈接在交流电源上，电压的最大值为V，次级线圈只接了一盏电阻恒定为36Ω的电灯，求：
（1）变压器次级线圈输出电压的有效值；
（2）变压器的输出功率；
（3）变压器初级线圈中的电流。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
理想变压器原线圈直接接在电压的正弦交流电源上，因电表测量交流电的有效值，可知V1读数不变，根据变压器匝数比等于电压比可知，次级电压不变，即V2示数不变；当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变压器次级电阻减小，则次级电流变大，即A2读数变大，则变压器初级电流也变大，即A1示数变大。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
AB．电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，AB错误；
C．根据题意得
解得
C正确；
D．当磁感应强度最大时，感应电流等于零，线圈受到的安培力等于零，D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
A．流经的交变电流的频率仍为50Hz，故A错误；
B．当开关S断开时，由
可知，流经的交变电流为3I，由
可得，的电功率为，故B错误；
C．当S断开时，等效电路图如图甲所示，由闭合电路欧姆定律可知，原线圈两端电压
可得
副线圈中的电压为
根据变压器原、副线圈电压关系可
再结合原、副线圈电流之间的关系
联立可得
则
当S闭合时，设此时原线圈的电流为，等效电路图如图乙所示，由闭合电路欧姆定律可知，原线圈两端电压
可得
副线圈中的电压为
根据变压器原、副线圈电压关系
再结合原、副线圈电流之间的关系
联立可得
联立解得
所以S闭合后，原线圈的电流变为4I，电阻两端的电压变大，原线圈两端的电压变小，故C错误；
D．原线圈的电流变为4I，所以副线圈的电流也变为原来的4倍，的电功率变为原来的16倍，故D正确。
故选D。
【一题多解】
设开关S断开前后，原线圈的电流分别为I和kI，变压器的等效电阻为和，由于变压器输入功率与输出功率相同，开关S闭合前有
开关S闭合后有
根据闭合电路欧姆定律，开关S闭合前有
S闭合后
根据以上各式得
解得
所以开关S闭合后，原线圈的电流变为4I，电阻两端的电压变大，原线圈两端的电压变小，故C错误。
4．B
【解析】
【详解】
AC．输入电压不变，则读数不变，故AC错误；
BD．当用户用电器增加，减小，的读数变大，上电压增加，的读数变小，故D错误B正确。
故选B。
5．A
【解析】
【详解】
ABC．因为升压变压器T2的匝数比不变，所以升压变压器T2的输入电压就等于调压器T1的输出电压，当滑头P向下移动，调压器T1的匝数比变大，调压器T1的输出电压变小，整个电路的总功率变小（或等效电阻变大），总电流变小，即电流表A1示数变小，电流表A2示数变小，cd端获得的电压变小，A正确，BC错误；
D．因为调压器T1与变压器T2均视为理想变压器，ab端输入电压不变，输入电流变小，输入功率变小，cd端获得的功率变小，D错误。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
灯正常发光时，加在灯两端的电压为220V，流过灯的电流
根据
可知电压表读数
根据
可得电流表示数
原线圈输入功率为
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
AB．当可变电阻为25Ω时，电压表示数为5.0V，副线圈中的电流为
副线圈两端的电压为
原线圈两端的电压为
当可变电阻的阻值变为5Ω时，副线圈中的电流为
原线圈中的电流为
电压表的示数为
AB错误；
CD．原线圈的输入功率为
C错误，D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【详解】
A．理想变压器输入功率等于输出功率，比值为1：1，故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B错误；
C．由图（b）可知交流电压最大值，周期T=0.02s，角速度ω=100πrad/s，则可得
故C错误；
D．由题图知电压表的读数总等于输入电压的有效值，所以电压表示数不变，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D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【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。
10．C
【解析】
【详解】
A．交流电压表读数为有效值，由理想变压器规律
得电压表读数为
断开开关S后，和并联回路的电阻增大，其电压相应增大，电压表读数变大，选项A错误；
B．断开开关S后，副线圈的总电阻增大，总电流I2减小，由理想变压器规律
知原线圈的电流I1也减小，两电流之比不变，选项B错误；
C．断开开关S后，原、副线圈的电流都减小，原线圈的输入功率由
知P1相应减小，电阻的功率由
知相应减小，电阻的电压增大，功率由
知相应增大，选项C正确；
D．将原线圈中的R1等效为电源内阻，设副线圈后的总电阻为R，等效到原线圈电阻为，由
得
断开开关S后，副线圈后的总电阻增大，由电源输出功率与外电阻的关系可知，副线圈回路消耗的功率减小，选项D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．开关与a连接时，电压表的示数为
A错误；
B．开关与a连接时，滑动变阻器触头P向上移动，R增大，电流表示数变小，B正确；
C．开关与b连接时，滑动变阻器触头P向下移动，R减小，电流表示数变大，C错误；
D．变阻器R不变，当单刀双掷开关由a扳向b时，n2增大，U2增大，输出功率增大，输入功率增大，D错误。
故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．设变压器输入电压为U1，输出电压为U2，用户电压为U3，当P不动，则U2不变，变压器原副线圈电流关系为
用户增多时，电路总电阻变小，电流I2增大，可知原线圈电流I1增大，则A表的示数增大，故A错误；
BC．R0两端的电压为
用户得到的电压为
当用户增多时，I2增大，增大，所以减小，为使用户获得的电压稳定在220V，则需要增大，变压器原副线圈电压关系为
在和不变的情况下，要增大，可以减小，即将P适当上调，故B正确，C错误；
D．R0消耗的功率为
当用户减少时，I2减小，所以 R0的功率减小，故D错误。
故选B。
13．D
【解析】
【详解】
A．当L1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，故电压表读数不变，选项A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是220V，所以原线圈接入电压的有效值是
U=220V
理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以V的示数为11V，选项B错误；
C．由图乙知
T=0.02s
所以频率为
选项C错误；
D．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，根据知副线圈输出功率增加，根据能量关系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。
故选D。
14．C
【解析】
【详解】
AC．三只灯泡都正常发光，由
可知流过、的电流均为0.75A，所以电流表的示数为1.5A，即副线圈中的电流为1.5A；同理可知流过的电流为0.5A，原线圈中的电流为0.5A，所以
A错误C 正确；
BD．原、副线圈两端的电压之比
并且
可得
故电压表的示数为24V，a、b两端的电压为
而交变电压的最大值为，BD错误。
故选C。
15．C
【解析】
【详解】
A．电压表的示数为U，由欧姆定律可知，副线圈中的电流
由变压器原、副线圈中电流与匝数关系可得
A错误；
B．在线圈abcd的转动中，产生的最大电动势为
Em=NBS
由
则有
B错误；
C．由交流电动势的最大值
可知，当线圈abcd与磁场方向平行时开始计，线圈中电动势瞬时表达式为
C正确；
D．当线圈转动的角速度增大为时，由Em=NBS可知，产生的电动势增大为4倍，电压表读数增大为4U，D错误。
故选C。
16．
【解析】
【详解】
[1]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
代入数据得
解得
[2]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4.4W。
[3]根据变压器电压比与匝数比的关系有
代入数据解得
匝
17．0
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由于理想变化器的工作原理是利用了电磁感应规律，则原线圈只能接交变电流，所以当原线圈接在直流电源上时，副线圈两端电压表示数为0。
18． 电荷 定向移动 电磁感应
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]电容器是储存电荷装置；电荷的定向移动形成电流；变压器工作的基本原理是电磁感应。
19．，，
【解析】
【详解】
由
解得
由
解得
则有
根据
解得
原线圈的输入功率为
输出功率为
变压器的效率为
20．(1)317，550；(2) 130.05W，0.59A
【解析】
【详解】
(1)由变压器的电压之比等于匝数之比
解得
127V的副线圈匝数是317。
由变压器的电压之比等于匝数之比
解得
(2)由
P=U1I1=U2I2+U3I3
可得输出功率
P=12×4.17W+127×0.63W=130.05W
由
P=U1I1
可得
21．（1）5∶1；（2）0.2 A；（3）250
【解析】
【详解】
（1）由变压比公式
U1∶U2=n1∶n2
得
n1∶n2=100 V∶20 V=5∶1
（2）由
P=UI
得
I1====0.2 A
（3）由
U1Im=nP灯
代入数值解得
n==250
22．（1）36V；（2）36W；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题知，初级线圈电压的有效值为
根据
解得
（2）变压器的输出功率为
（3）根据
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页