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．在图（a）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10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）
A．原线圈输入的交变电流频率为500Hz B．电压表的示数为120V
C．电流表的示数为1.0A D．变压器传输的电功率为18W
2．无线充电技术已应用于智能手机。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示（视为理想变压器）。已知发射、接收线圈匝数比为，端输入电流为，则（　　）
A．接收线圈的输出电流的有效值为
B．接收线圈的输出功率是发射线圈的输入功率的
C．接收线圈中输出电流方向每秒变化100次
D．发射线圈和接收线圈的频率不相同
3．在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为，下列说法正确的是（　　）
A．交流电的频率为
B．变压器原线圈电压的有效值为
C．电流表的示数为
D．变压器原、副线圈的匝数之比为11：1
4．一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
5．小爱同学将一理想变压器的原线圈接入的正弦交流电后，用理想交流电压表测得其副线圈两端的电压为，为了得到原、副线圈的匝数，在变压器副线圈外用绝缘导线绕了两圈，测得这两圈导线两端的电压为。下列说法正确的是（　　）
A．副线圈上电压的最大值为
B．原线圈的匝数为匝
C．原线圈的匝数为匝
D．若在副线圈两端接一标有“”的灯泡，则原线圈中的电流为
6．如图所示，交流电压不变，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，定值电阻R1的阻值为200。当可变电阻R2的电功率最大时，R2的阻值为（　　）
A．50 B．100 C．400 D．800
7．如图所示，ab为理想自耦变压器输入端，接入正弦交流电，为线圈的滑动触头，调节位置可以改变cd输出端匝数，输出端的指示灯L与一小段线圈并联，cd端接入滑动变阻器R，调节位置可以改变R的接入阻值，开关处于闭合状态，两表为理想交流电表，以下说法正确的是（　　）
A．若断开开关S，指示灯将熄灭
B．仅向下滑动，ab端输入功率变小
C．仅向下滑动，ab端输入功率变小
D．仅向下滑动，电压表示数不变，电流表示数变大
8．关于下列器材的原理和用途，正确的是（　　）
A．变压器可以改变交变电压和频率
B．电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速
C．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
9．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为 ，当输入电压增加20V时，输出电压（ ）
A．增加200V B．增加2V C．降低200V D．降低2V
10．如图甲所示为某一理想变压器，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，时刻滑片处于最下端，下列说法正确的是（　　）
A．副线圈两端电压的变化频率为0.5Hz
B．在时刻，电流表A2的示数为0
C．滑片向上移动过程中，电流表A1示数变小，滑动变阻器R消耗的功率变大
D．滑片向上移动过程中，电压表V1和V2的示数不变，V3的示数变大
11．交流电压表受其量程范围和绝缘能力限制，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，就可以解决这个问题。这样的变压器叫做电压互感器。为了安全完成高压输电线路电压的测量，下列操作可行的是（　　）
A．应当采用甲电路，且原线圈匝数大于副线圈匝数
B．应当采用甲电路，且原线圈匝数小于副线圈匝数
C．应当采用乙电路，且原线圈匝数大于副线圈匝数
D．应当采用乙电路，且原线圈匝数小于副线圈匝数
12．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（　　）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
13．如图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连,变压器原、副线圈匝数分别为500匝和1000匝,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁体转动,转速与风速成正比,某一风速时,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示,则（　　）
A．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
B．电压表V1的示数是100 V
C．断开开关K,电压表V2的示数是0
D．风速加倍时,变压器原线圈的瞬时值表达式为
14．理想变压器的输入电压如图甲所示，输出端并联2只相同的小灯泡L1，L2，如图乙所示，灯泡的额定电压为20V，额定功率为10W，电路连接了两只理想电流表A1，A2，导线电阻不计，开始电键S断开，L1恰好正常发光，则（　　）
A．原副线圈的匝数比为n1：n2＝3：1
B．流过灯L1的电流方向每秒改变5次
C．电键S闭合后，灯L1变暗
D．电键S闭合后，电流A1的读数变大，A1与A2的比值不变
15．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶50，当输出电流增加0.2A，则输入电流（　　）
A．增加0.2A B．降低1A C．增加10A D．降低2A
二、填空题
16．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶15，当原线圈接在6V的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压为______________
17．如图所示，用理想变压器给R供电，设输入的交变电压不变，当R的滑片向上移动时四只电表及变压器的输入功率变化情况是：V1______ V2_________
A1_________ A2_________ P _________ (填写增大、减小或不变)
18．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2:1，V和A均为理想电表，灯泡电阻R1=6 Ω，原线圈的输入电压u1=sin100πt（V）．则的读数为 _________
三、解答题
19．如图所示，边长为、匝数为、电阻不计的正方形线圈，在磁感应强度为的匀强磁场中绕转轴以角速度匀速转动，轴垂直于磁感线。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为，定值电阻和额定功率为的灯泡并联后接在变压器的输出端。已知灯泡正常发光，电流表为理想电表、其余电阻可忽略不计。求：
（1）由图示位置开始计时，E、F两点间电动势瞬时值的表达式；
（2）电流表A的示数。
20．在如图所示的理想变压器的电路中，变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为，电压表的示数为，则电阻的大小为多少？
21．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V，副线圈两端电压U2=220 V，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电压表V的示数U=2 V，求：
（1）原线圈n1等于多少匝？
（2）当开关S断开时，电流表A2的示数I2=5 A．则电流表A1的示数I1为多少？
（3）在（2）中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？
22．如图所示矩形线圈面积为0.2m2，匝数为100，绕轴在磁感强度为T的匀强磁场中以角速度10πrad/s匀速转动。理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两电表均为理想电表，电阻R=50Ω，其它电阻不计。
(1)线圈转到与磁场垂直时开始计时，求从计时开始线圈转过时感应电动势的瞬时值e。
(2)若，求变压器的输入功率及电流表的示数。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．由图可知交流电的周期T=0.02s，则交流电的频率为
A错误，
B．通过电流的有效值为
R2两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知
根据理想变压器的电压规律
可知原线圈的电压
电阻两端分压即为电压表示数，即
故B正确；
C．电流表的示数为
C错误；
D．副线圈中流过的总电流为
变压器原副线圈传输的功率为
故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
A．根据
可得端输入电流为
端输出电流为
故A正确；
B．接收线圈的输出功率等于发射线圈的输入功率，故B错误；
C．接收线圈中的频率
1个周期内电流方向变化2次，故1秒内变化200次，故C错误；
D．接收线圈中的频率等于发射线圈的频率，故D错误。
故选A。
3．D
【解析】
【详解】
A．交流电的周期为T=0.02s频率为
选项A错误；
B．变压器原线圈电压的有效值为
选项B错误；
C．根据变压器两边的功率关系可知
解得电流表的示数为
选项C错误；
D．变压器原、副线圈的匝数之比为
选项D正确。
故选D。
4．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。
5．B
【解析】
【详解】
A．原线圈接入的正弦交流电后，用理想交流电压表测得其副线圈两端的电压为，是副线圈交流电压的有效值，则副线圈上电压的最大值为，故A错误；
BC．在变压器副线圈外用绝缘导线绕了两圈，测得这两圈导线两端的电压为，则
解得原线圈的匝数为
匝
故C错误B正确；
D．若在副线圈两端接一标有“”的灯泡，则原线圈的输入功率为，则原线圈中的电流为
故D错误。
故选B。
6．A
【解析】
【详解】
从变压器原线圈两端向右看的等效电阻
理想变压器的电功率即可变电阻R2的电功率为
当R0=R1=200即R2=50时，R2的电功率最大，A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】
本题考查交变电流，目的是考查学生的分析综合能力。
7．C
【解析】
【详解】
A．指示灯L与一小段线圈并联，不经过开关S，故不论开关S是否闭合，L都不会熄灭，故A错误；
B．仅向下滑动，滑动变阻器R的接入阻值变小，而cd两端电压不变，由
是可知，滑动变阻器消耗的电功率变大，输出功率变大，则ab端输入功率变大，故B错误；
C．仅向下滑动，根据电压比
可知，cd两端电压变小，由
可知，滑动变阻器消耗的电功率变小，输出功率变小，则ab端输入功率变小，故C正确；
D．仅向下滑动，电压表示数不变，cd端电压变小，由欧姆定律可知，电流表示数变小，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
A．变压器可以改变交变电压和电流，不改变频率，故A错误；
B．电子感应加速器是利用环形感应电场对电子进行加速，故B错误；
C．真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属导体内产生涡流使其熔化，故C错误；
D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用，故D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
根据
得
即
解得
即输出电压增加2V，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
10．D
【解析】
【详解】
A．副线圈两端电压的变化频率为
A错误；
B．在时刻，电流表A2的示数等于电流的有效值，不等于零，B错误；
D．滑片向上移动过程中，R变大，根据串反并同， V3示数变大；因为电源电动势不变，V1不变，因为匝数比不变，V2不变，D正确；
C．把R0看作电源的内阻，把R看作外电路电阻，因为这两个电阻的大小关系不确定，所以不能确定R功率的增减，C错误。
故选D。
11．A
【解析】
【详解】
电压互感器并联在电网上，且需要把一个高电压变成低电压，也即原线圈匝数大于副线圈匝数，BCD错误，A正确。
故选A。
12．B
【解析】
【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，A错误；
BC．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻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L1的电流减小，灯泡L1变暗，B正确，C错误；
D．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也变大，D错误；
故选B。
13．D
【解析】
【详解】
A．通过题图乙可知变压器原线圈两端电压的最大值为,周期,永磁体转动的角速度
则电压的瞬时值表达式为
,
故A错误;
B．电压表V1测量的是变压器原线圈两端电压的有效值
故B错误;
C．电压表V2测量的是理想变压器副线圈的输出电压,与有无负载无关,根据
得电压表V2的示数
故C错误;
D．风速加倍时,角速度ω加倍,根据
可知产生的感应电动势加倍,变压器原线圈两端电压加倍,变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
故D正确。
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
A．由图甲知电压有效值为60V，电压与匝数成正比，故原副线圈的匝数比
A错误；
B．由图甲知交流电的频率为5Hz，所以流过灯L1的电流方向每秒改变10次，B错误；
C．闭合电键S，两灯泡并联，副线圈负载总电阻变小，副线圈电压不变，灯L1亮度不变，C错误；
D．闭合电键S，由欧姆定律可知，副线圈电流变大，线圈匝数比不变，则原线圈电流变大，两电流表示数都变大，比值等于匝数的反比，不变，D正确。
故选D。
15．C
【解析】
【详解】
由理想变压器原理
由能量守恒定律
综合可得
进一步可得
当
结合
可得
即输出电流增加0.2A，输入电流增加10A，故C正确。
故选C。
16．0
【解析】
【详解】
变压器不能改变直流电的电压，所以在副线圈中没有电压，示数为零．
17． 不变 不变 减少 减少 减少
【解析】
【详解】
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，根据，所以变压器的输出电压也不变，所以V1、V2的示数都不变，当变阻器的滑动头P向上移动时，滑动变阻器的电阻增大，所以负线圈的电流减小，根据可知原线圈的电流也要减小，副线圈消耗的功率变小，则输入功率等于输出功率也减小．
【点睛】和闭合电路中的动态分析类似，，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法．
18．1A
【解析】
【详解】
原线圈的输入电压u1=12 sin 100πt（V）可知，输入电压最大值为12V，则有效值U1=12V，根据得：；电流表示数.
点睛：考查交流电的表达式中各量的物理意义，明确电表的示数为有效值，最大值是有效值的倍．
19．（1）；（2）1.4A
【解析】
【详解】
（1）E、F两点间电动势电动势的最大值为
由图示位置时E、F两点间电动势达到最大值，由图示位置开始计时，E、F两点间电动势瞬时值的表达式为
（2）变压器原线圈两端的电压为
副线圈两端电压为
通过电阻R的电流为
通过灯泡的电流为
电流表A的示数为
20．
【解析】
【分析】
【详解】
根据变压器原理可知，原副线圈电压之比
已知，故
通过的电流为
副线圈上的电流为
又
知
所以流过电流表的电流为
故
解得
21．（1）1 650匝；（2）A；（3）A
【解析】
【详解】
（1）由变压器电压与匝数的关系可得
则n1=1 650匝。
（2）当开关S断开时，有
（3）当开关S断开时，有
Ω
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有
Ω
副线圈中的总电流为
由
可知
22．(1)；(2)P=800W，I1=20A
【解析】
【详解】
(1)交流电动势的最大值为
线圈转过时感应电动势的瞬时值
(2)变压器原线圈输入电压为
；
变压器副线圈输入电压为U2，则
所以变压器的输入功率
副线圈的电流为
所以电流表的示数为
答案第1页，共2页
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