选择性必修二3.3变压器同步练习 （word版含答案）

人教版（2019）选择性必修二 3.3 变压器 同步练习
一、单选题
1．随着科技的发展，无线充电技术已经越来越多的用于智能设备上，无线充电技术可以摆脱有线充电的束缚，让充电也可以轻轻一放就可以完成。无线充电技术与变压器相类似，若将无线充电装置视为理想变压器，如图所示为简化后的工作电路，匝数为的送电线圈为原线圈，匝数为的受电线圈为副线圈，，在送电线圈上接入一个工作指示灯，在受电线圈上接入一个阻值为的保护电阻。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生感应电流对手机电池进行充电，充电时，手机电池两端的电压为5V，流过手机电池的电流为2A。则下列说法中正确的是（　　）
A．工作指示灯的电阻为400Ω
B．充电时，送电线圈的输入功率为10W
C．充电时，送电线圈中的电流为40A
D．受电线圈cd两端的输出电压为11V
2．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
3．如图所示，理想变压器的原线圈接有u=20sin100πt（V）的交变电压，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，原线圈两端接有阻值R1=10Ω的定值电阻，副线圈上接有阻值R2=4Ω的定值电阻。则理想交变电流表的示数为（　　）
A．0.2A B．2A C．2.2A D．7A
4．在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为20Ω，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62.2V，下列说法正确的是（　　）
A．该变压器原线圈两端电压为110V B．该变压器原、副线圈的匝数之比为5：2
C．电流表的示数为1.42A D．若减小电阻R的阻值，变压器的输入功率将减小
5．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
6．一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
7．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为V氖泡在两端电压达到110V时开始发光，下列说法中正确的有（　　）
A．开关接通后，氖泡不发光
B．开关接通后，电压表的示数为100V
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
8．如图所示，N匝边长为L的正方形线圈在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕中心轴匀速转动，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1和n2，副线圈接有电阻R1和R2，理想电压表读数为U。不计线圈电阻，线圈在匀强磁场中转动的角速度大小为（　　）
A． B．
C． D．
9．如图甲所示，电压表和电流表均为理想电表，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，定值电阻R1=5Ω、R2与R3的阻值相等，E、F两端接入如图乙所示的交流电源，当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，现将开关K闭合，下列说法正确的是（　　）
A．在t=0.01s时，电压表示数为零
B．电流表中电流方向每秒改变50次
C．R2=10Ω
D．电源的输出功率为120W
10．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示。当ab间接入如图丙所示的正弦交变电流后，受电线圈中产生电流实现给手机充电。这时手机两端的ef间电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，二极管视为理想元件，则下列说法正确的是（　　）
A．t=0.01s时电流表示数为0
B．送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2=44:1
C．送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2=22:1
D．若充电器线圈中通以恒定电流，则手机线圈中也将产生恒定电流
11．如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光。要使灯泡变亮，下列方法不可行的有（　　）
A．向上滑动P B．增大交流电源的电压
C．增大交流电源的频率 D．减小电容器C的电容
12．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列的哪个物理量可能不相等（　　）
A．交变电流的频率 B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量的变化率
13．如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50Hz，电压表示数为11000V，灯泡L1与L2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n1∶n2=50∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，则（　　）
A．原线圈输入的交流电压的表达式为u=11000sin50πt（V）
B．开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压为220V
C．开关K闭合后电流表的示数为通过灯泡L1中电流的
D．开关K闭合后，原线圈输入功率增大为原来的倍
14．为力争2060年前实现碳中和的目标，中国将大力发展风力发电．风力驱动风叶，最终带动发电机中一面积为S、匝数为N的矩形线框，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的中心轴线匀速转动．矩形线圈与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一个额定电压为U的灯泡．已知原副线圈匝数比为，线框的电阻和导线电阻可不计，若灯泡正常发光，则矩形线框的转动周期应该为（　　）
A． B．
C． D．
15．如图所示，绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电时，两个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比N1∶N2=2∶1。在不接负载的情况下（　　）
①当线圈1输入电压220V时，线圈2输出的电压为110V
②当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V
③当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V
④当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
二、填空题
16．如图所示，某理想变压器有一个原线圈，匝数n1=1320匝，接220伏交流电路上，另有两个副线圈，甲线圈匝数n2=30匝，线圈中电流为I2=1.2A，另一个乙线圈两端电压U3=10V，电流为I3=0.5A。则乙线圈的匝数为_____匝，原线圈中的电流为_____A。
17．如图所示，理想变压器的原．副线圈匝数之比为n1：n2＝4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等．a、b端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB＝____；两电阻两端的电压之比UA：UB＝__．
18．如图所示,理想变压器的原线圈接在的交流电源上，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,原线圈中电流表的读数为_______,原线圈中的输入功率为_________,副线圈中电压表的读数为___________,副线圈中输出交流电的周期为_________。
19．（1）甲、乙两图为互感器结构图，甲图中a电表为______，乙图中b电表为______。
A．直流电压表 B．交流电压表 C．直接电流表 D．交流电流表
（2）如图所示为探究电感器对交流电的阻碍作用的实验电路图，在实验过程中，通过改变交流信号的频率和电感器的电感，可观察到：
在电感和电源电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越______；在信号频率和电源输出电压一定的情况下，电感越大，小灯泡亮度越______。
三、解答题
20．晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4V，工作电流都是0.1A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220V的照明电路上，求通过原线圈的电流。
21．无线充电技术已经逐渐应用于智能手机上，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，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比，AB端输入电流为。
（1）请结合模型解释手机无线充电的基本原理；
（2）求接收线圈输出电流的有效值。
22．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积，线圈转动的频率为，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度。为用此发电机所发出的交流电带动两个标有“，”的灯泡正常工作，需在发电机的输出端a，b与灯泡之间接一个理想变压器，电路如图所示，求：
（1）发电机的输出电压的有效值为多少；
（2）变压器原、副线圈的匝数比为多少；
（3）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大。
23．查阅资料，简述钳式电流表的工作原理。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
副线圈电路，根据闭合电路欧姆定律
原线圈电路
理想变压器特点
将U机=5V，I2=2A，U0=220V，R=2Ω，带入，联立可得
U2=9V
I1=0.1A
P1=P2=18W
故BCD错误，A正确。
故选A。
2．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。
3．C
【解析】
【详解】
由（V）可知交流电压的有效值
由可知副线圈两端的电压
由得通过原线圈的电流
所以理想交变电流表的示数
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．设变压器原线圈两端电压有效值为，据电流的热效应可得
解得
选项A错误；
B．电压表的示数为副线圈电压，即，由电压比
得变压器原、副线圈的匝数比为5∶2，B正确；
C．副线圈的电流
由
可得原线圈的电流，即电流表的示数
C错误；
D．若减少电阻R的阻值，由
可知副线圈的功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器原线圈的输入功率增大，选项D错误。
故选B。
5．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。
6．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。
7．B
【解析】
【详解】
A．由公式
得，副线圈的输出电压为
又氖泡在两端电压达到110V时开始发光，故开关接通后，氖泡会发光，A错误；
B．电压表的示数应为副线圈输出电压的有效值，故可得
=100 V
B正确；
C．开关断开后，由于理想变压器的原、副线圈匝数比不变，故交变电流电压的有效值不变，故电压表示数不变，C错误；
D．因输出电压不变，断开后，电路中的次级电阻增大，则由功率公式
可知，变压器输出功率变小，D错误。
故选B。
8．A
【解析】
【详解】
副线圈两端电压为
由
可得原线圈两端电压为
且
联立解得
故选A。
9．D
【解析】
【详解】
A．电压表测量的是交流电的有效值，t=0.01s时其示数不为零，故A错误；
B．由题图乙知交流电的周期为0.02s，每个周期内电流方向改变两次，变压器不改变交流电的周期，因此电流表中电流方向每秒改变100次，故B错误；
C．原、副线圈的电流之比为
当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，则
可得
故C错误；
D．开关K闭合后，副线圈等效电阻为
E、F两端接入电压的有效值为
原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
结合
可得原、副线圈的电流分别为
因此电源的输出功率为
故D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．由丙图可知t=0.01s时送电线圈中电压变化率最大，由法拉第电磁感应定律知：受电线圈中感应电动势达到最大值，电流表有示数，故A错误；
BC．由丙图知，送电线圈电压有效值为220V，因为有二极管在受电线圈电路中阻止反向电流通过，所以受电线圈电压有效值为
根据法拉第电磁感应定律知
故B错误，C正确；
D．若充电器线圈中通以恒定电流，则受电线圈中不会有感应电流出现，故D错误。
故选C。
11．D
【解析】
【详解】
A．P向上滑动增大，增大，灯泡变亮，A正确；
B．根据题意，要使灯泡变亮，就得使灯泡上的电压增加，所以
可知可以增加交流电源的电压，B错误；
C．又根据
可知，增加交流电的频率可以使增加，导致电动势增大，同时电容器的容抗减小，C错误；
D．电容器C的电容减小，根据
可知，容抗增大，灯泡变暗，D正确。
故选D。
12．B
【解析】
【详解】
A．变压器只改变电压和电流不改变电流的频率，频率相等，A不符合题意。
B．对单个副线圈，电流有效值与匝数成反比，对多个副线圈的电流根据功率相等求解，原副线圈的电流不相等，B符合题意；
C．输入功率等于输出功率，C不符合题意；
D．变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，原副线圈的磁通量变化率相等，D不符合题意；
故选B。
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．原线圈的电压最大值
Um=11 000V
角速度
ω=2πf=100π rad/s
所以原线圈输入的交流电压的表达式为
u=11 000sin 100πt（V）
故A错误；
B．开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压即为副线圈电压
则开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压U2=220 V，故B正确；
C．开关K闭合后，L1与L2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L1中电流相等，故C错误；
D．开关K闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D错误。
故选B。
14．C
【解析】
【详解】
矩形线框产生的交流电电压最大值为
有效值是
变压器原副线圈电压关系
得到
故选C。
15．B
【解析】
【详解】
在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比等于原、副线圈中产生的感应电动势之比。当给线圈1输入电压U1时
所以当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V；
当给线圈2输入电压U2时
当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V。
所以②④正确，①③错误，即B正确，ACD错误。
故选B。
16． 60 0.05
【解析】
【详解】
[1]根据原副线圈电压与匝数成正比，则有
代入数据
解得
即乙线圈的匝数为60。
[2]由
解得
根据输入功率等于输出功率，有
解得原线圈的电流为
原线圈中的电流为0.05A
【点睛】
根据变压器的匝数与电压成正比求出两个副线圈的电压，再根据输入功率等于输出功率求原线圈中的电流，即可求解。
17． 1：16 1：4
【解析】
【详解】
[1]根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得
电阻消耗的功率，所以两电阻消耗的电功率之比
[2]电阻两端的电压U=IR，所以两电阻两端的电压之比
18． 1A 220W 110V 0.02s
【解析】
【详解】
[1]．由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为110V，再由输入功率和输出功率相等可得，所以原线圈的电流的大小为1A，即原线圈中电流表的读数为1A；
[2]．由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
；
[3]．电压表的读数为电压的有效值，副线圈的有效值为110V，所以电压表的读数为110V；
[4]．变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为
19． B D 暗 暗
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]甲图变压器并联在电路中，甲图中a电表为交流电压表。
[2]乙图变压器串联在电路中，乙图中b电表为交流电流表。
(2)[3]在电感和电源电压不变的情况下，信号频率越大，电感对电流的阻碍越大，灯泡D亮度越暗。
[4] 在信号频率和电源输出电压一定的情况下，电感越大，电感对电流的阻碍越大，灯泡D亮度越暗。
20．
【解析】
【详解】
忽略变压器的能量损耗，变压器的输入功率等于输出功率，即
通过原线圈的电流为
21．（1）见解析；（2）1A
【解析】
【分析】
对于第（1）个问题，可以参考变压器的原理，对手机无线充电的基本原理进行解释。
对于第（2）个问题，需要先求出输入电流的有效值，然后根据理想变压器原、副线圈的电流关系进行计算。
【详解】
（1）手机无线充电器的原理类似于变压器，主要是利用了互感现象。交变电流流过发射线圈产生变化的磁通量，这个变化的磁通量同时也穿过接收线圈，在接收线圈中产生感应电流，该感应电流经过一定的处理后转为直流电流再给手机充电。
（2）由题意，可得AB端输入电流的有效值为
将其看成是理想变压器，根据理想变压器原、副线圈电流的关系有
可得接收线圈输出电流的有效值为
22．（1）1100V；（2）5：1；（3）0.2A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据
得输出电压的有效值
（2）根据
得，变压器原、副线圈的匝数比为
（3）根据
再根据
解得
23．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。
【解析】
【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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页