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．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
2．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有阻值R0＝24Ω和R1＝5Ω、R2＝4Ω的定值电阻，原线圈左侧接一正弦交流电源，开关闭合前后副线圈的输出功率不变，则原、副线圈的匝数的比值为（　　）
A．2 B．4 C．6 D．8
3．近十年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示。环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器。如图乙所示的环形变压器原线圈匝数匝，副线圈接一个“，”的照明电灯L，电压表与电流表均为理想交流电表。原线圈所接正弦式交流电源的电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值。此时，照明电灯恰好正常发光。则（　　）
A．该交流电的方向每秒改变50次
B．副线圈匝数约为34匝
C．此时电流表的读数为
D．若副线圈两端再并联多个规格与L完全相同的照明电灯，则每个电灯都不能正常工作
4．如图所示，R为定值电阻，A、B、C、D、E为五个完全相同的灯泡。当灯泡正常发光时其阻值也为R，额定电压为U，额定电流为I，额定功率为P。理想变压器原、副线圈匝数比为k。若灯泡都正常发光，则下列说法中正确的是（　　）
A．R两端电压为U
B．通过R的电流为4I
C．交变电源的输出功率为21P
D．交变电源的输出电压为6U
5．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
6．如图所示，理想变压器输入电压u = Umsinωt。电压表V、电流表A均为理想电表。接通开关S，则（ ）
A．灯泡L变亮 B．A、V示数均减小
C．V示数不变，A示数减小 D．原线圈输入功率增大
7．家用燃气热水器电子脉冲点火装置的原理图如图所示。将3V的直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u=12sin100πt（V），将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电压的最大值达到18kV时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确的是（　　）
A．热水器每秒点火50次
B．理想交流电压表V的示数为12V
C．在转换器损坏的情况下，只要副线圈的匝数足够大，就可以点燃燃气
D．要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过1：1500
8．如图所示，小型发电机中线圈有20匝（未画出），在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电，通过理想变压器向用电器输电，副线圈回路中接有小灯泡（6V12W）和交流电动机M，当闭合开关时，小灯泡和电动机均正常工作，交流电流表的示数为2A，已知电动机的内阻为，则以下说法正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为27W B．变压器的输入功率为
C．线圈最大磁通量为 D．1s内通过交流电流表的电流方向改变50次
9．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
10．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
11．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
12．如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接滑动变阻器R和两个阻值相同的定值电阻，电表均视为理想电表。滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动过程中（　　）
A．电压表的示数变大 B．电压表的示数变大
C．电流表的示数变大 D．电流表的示数变大
13．输电能耗演示电路如图所示。左侧ab之间正弦交流电电压不变，输电线的电阻r为10Ω。开关S接2时，理想变压器原、副线圈匝数比为1:3，负载R上的功率为10W；开关S接1时，原、副线圈匝数比为2:1，R上的功率也为10W，则负载R的阻值为（　　）
A．15Ω B．5Ω C．30Ω D．10Ω
14．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
15．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
二、填空题
16．如图所示，理想变压器原线圈接在交变电流两端，经变压器降压后，使小灯泡正常发光．原线圈匝数________（填“多”或“少”）于副线圈匝数，原线圈电压U1与副线圈电压U2的大小关系是U1________U2（填“＞”、“＜”或“=”）．
17．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交变电流如图乙所示，则交变电流的频率为_______Hz，原线圈输入电压的最大值为_____V，电阻R2的电功率约为________W
18．如图甲，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，V是理想交流电压表，原线圈加上如图乙所示的正弦交流电，则电阻R上消耗的电功率为___________W，在t＝0.01 s时，电压表的示数为___________V． 变压器的工作基础是________现象．
19．普通的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一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则ab接__（选填MN或PQ），Iab__Icd．（选填“＞”或“＜”）
三、解答题
20．如图甲，交流发电机与一理想变压器连接，给“，”的电饭煲和“，”的抽油烟机正常供电。交流发电机的两磁极间视为匀强磁场，内阻不计的线圈绕垂直于匀强磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从中性面开始计时，产生的电动势如图乙所示。所有导线的电阻均不计，交流电流表是理想电表，求：
（1）变压器原线两端电压的瞬时值表达式；
（2）原副线圈的匝数之比；
（3）电饭煲和抽油烟机同时正常工作时电流表的示数。
21．如图所示，理想变压器原线圈中输入电压 ，副线圈两端电压为，输出端连有完全相同的两个灯泡和，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数 求：
（1）原线圈等于多少匝？
（2）当开关断开时，电流表的示数 则电流表的示数为多少？
（3）在（3）情况下，当开关闭合时，电流表的示数等于多少？
22．如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种工作状态。和分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表1所示。不考虑小风扇电机的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。
热风时电吹风输入功率
自然风时电吹风输入功率
小风扇额定电压U
小风扇输出机械功率
(1)吹自然风时，触片P应接触哪两个触点？求出变压器原、副线圈的匝数比；
(2)计算吹热风时电热丝中的电流；
(3)求小风扇电机的内阻。
23．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【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。
2．A
【详解】
设原、副线圈的匝数的比值为k，原线圈左侧接一正弦交流电源的输出电压为U，开关闭合时，R1短路，副线圈后面只有R2接入电路，设此时原线圈的电流为I1，根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流为kI1；开关断开时，副线圈后面R1和R2串联接入电路，设此时原线圈的电流为I2，根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流为kI2，则有
可得
对开关闭合和断开的情况分别有
，
联立以上各式可得
故选A。
3．C
【详解】
A．交流电周期为
内包含50个周期，方向改变100次，故A错误；
B．输入电压的有效值
照明点灯正常发光，副线圈的电压
根据
可知
匝
故B错误；
C．根据
解得
故C正确；
D．输入电压不变，匝数比不变，副线圈输出电压不变，并联的每盏灯均正常工作，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
AB．由题意知，所有灯泡都正常发光，则副线圈的电压为，原线圈与A灯并联，故原线圈的电压为，则原、副线圈匝数比为1：2，副线圈电流为，根据变压器原副线圈电流与匝数关系可得，原线圈的电流为，则流过电阻的电流为，根据欧姆定律得
则R两端电压为
故AB错误；
CD．交变电源的输出电压为
则交变电源的输出功率为
故D正确，C错误。
故选D。
5．B
【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。
6．D
【详解】
A．开关闭合，输入电压不变，副线圈总电阻减小，根据
，
可知，副线圈电压U2不变，输出电流增大，再根据闭合电路的欧姆定律
U2= I2r + I2R并
可得，串联电阻r分压增大，并联部分电压减小，灯泡L变暗，A错误；
BC．开关闭合，副线圈总电阻减小，输入电压不变，则输出电压不变，V示数不变，输出电流增大，根据
则输入电流增大，A示数增大，BC错误；
D．开关闭合，副线圈总电阻减小，副线圈电压不变，副线圈总电流增大，副线圈输出功率变大，则原线圈输入功率增大，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．由u=12sin100πt可知，由得Hz，一个周期内交变电流两次达到最大值，所以每秒会点火100次，故A错误；
B．理想交流电压表V的示数是正弦式交流电压的有效值，为最大值的，所以示数为伏，故B错误；
C．转换器损坏，可能无法将直流电压转换成正弦式交变电压，变压器不能变压，故C错误；
D．根据理想变压器工作原理
， U1=，U2=kV
解得
U1:U2=1:1500
则要使点火装置正常工作，变压器原、副线圈的匝数之比不能超过1:1500，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】
C．发电机电动势最大值
线圈最大磁通量为
C错误；
D．由题意知
则交流电的频率
一个周期内交流电方向改变两次，故1 s内通过交流电流表的电流方向改变25次，D错误；
B．电流表示数为
发电机产生电动势的有效值为
则变压器的输入功率
B错误；
A．由理想变压器中电压比与匝数比的关系知
解得
由电流比与匝数比的关系知
解得
则通过电动机的电流为
则电动机的输出功率
A正确。
故选A。
9．D
【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。
10．A
【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。
11．D
【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。
12．D
【详解】
A．电压表V1的示数等于输入电压的有效值，是不变的，选项A错误；
B．电压表V2的示数是由变压器匝数比和初级电压决定的，则V2示数也是不变的，选项B错误；
C．滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动过程中，R接入电路的阻值变大，则次级总电阻变大，次级电流减小，初级电流也减小，即电流表A1示数减小，选项C错误；
D．因R0电流减小，则R0两端电压也减小，则并联部分电压变大，则电流表A2示数变大，选项D正确。
故选D。
13．A
【详解】
因为R的功率不变，所以R的电流不变，设R 的电流为I；当开关接2时，原线圈的电流为3I，副线圈电压为IR，原线圈电压为 ，r电压为3Ir，电源电压为
开关接1时，原线圈的电流为，副线圈电压为IR，原线圈电压为2IR ，r电压为，电源电压为
解得
故选A。
14．A
【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。
15．D
【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。
16． 多 ＞
根据题意知经变压器电压降低，判断出是降压变压器，根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比即可求解．
【详解】
因为这是降压变压器，可知原线圈电压，根据电压与匝数成正比，即，可知，即原线圈匝数多于副线圈匝数．
17． 50 200
【详解】
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T=0.02s、频率为：；由图乙可知通过R1的电流最大值为Im=1A，根据欧姆定律可知其最大电压为Um=IR1=20V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200V；根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I= =A，所以电阻R2的电功率：P=I2R2=W。
18． 0.8W； 4V； 互感
【详解】
理想变压器的原线圈的输入电压，根据电压与匝数成正比可得：，即电压表的示数为0.4V；电阻R上消耗的电功率，变压器的工作基础是互感现象．
19． MN >
【详解】
[1][2]利用变压器工作原理
所以输入端ab接MN，输出端cd接PQ，电流互感器的作用是使大电流变成小电流，所以
20．（1）；（2）；（3）1.2A
【详解】
（1）由图乙可知：，
所以
（2）原线圈两端的电压，副线圈两端的电压
（3）电饭煲正常工作时的电流
抽油烟机正常工作时电流
副线圈中的总电流
根据公式，将数据代入得
电流表的示数为1.2A。
21．（1）匝；（2）；（3）
【详解】
（1）输入电压，电压表的示数由电压与变压器匝数的关系可得
解得
（2）当开关S断开时，有
解得
（3）当开关闭合时，有
当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有
副线圈中总电流为
由
解得
22．(1) b、c，；(2)2A；(3)8
【详解】
(1)电吹风处于吹自然风工作状态时，电路中只有带动小风扇的电动机工作，故触片P与应与触点b、c接触。
设原线圈输入电压为U0，则变压器原、副线圈的匝数比
(2)电热丝的功率
电热丝中的电流
(3)小风扇正常工作时的电流
小风扇内阻的热功率
解得小风扇的内阻
23．
【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
答案第1页，共2页
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