选择性必修二3.3变压器 （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
2．华为出品一款超级快速无线充电器CP62R，可提供最大50W的无线充电功率，如图甲所示。其原理与变压器工作原理相似，无线充电器内部置有基座线圈，支持无线充电的手机内部置有受电线圈，利用产生的磁场传递能量，工作原理图简化为如图乙所示，充电基座接上220V、50Hz家庭用交流电，受电线圈接上一个二极管给手机电池充电。已知手机电池采用9V电压快速充电，假设在充电过程中基座线圈的磁场全部穿过受电线圈而无能量损失，二极管可视为理想二极管，下列说法正确的是（　　）
A．受电线圈能够给手机电池充电是利用了自感现象
B．基座线圈和受电线圈的匝数比为110：9
C．受电线圈两端电压的峰值为18V
D．若某段时间无线充电器以最大功率为手机充电，则基座线圈的电流为
3．一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
4．如图，理想变压器的原线圈匝数匝，接入电压的正弦交流电路中。副线圈匝数匝，副线圈上接有“、”的定值电阻，则变压器的输入功率是（　　）
A． B． C． D．
5．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
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
7．一含有理想变压器的电路如图所示，图中R1、R2和R3，是三个完全相同的定值电阻，理想变压器的原、副线圈匝数比为3:1，、ab间接正弦交流电源，其输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电路消耗的总功率为P，流过R1的电流为I1，流过R2的电流为I2，现将S闭合，则（　　）
A．S闭合前I1：I2=3:1
B．S闭合后流过R1的电流小于I1
C．S闭合后流过R2的电流小于I2
D．S闭合后电路消耗的总功率大于P
8．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．、、、
9．某种型号手机充电器中的变压器可认为是理想变压器，它的原、副线圈匝数比为50:1，若在原线圈上加有交流电压，则在副线圈上可获得电压（　　）
A． B． C． D．
10．华为手机充电器中装有变压器。用正弦交流电路给手机充电时，原线圈两端电压为220V，副线圈两端电压为5V，副线圈电流为2A，若将变压器视为理想变压器，则（　　）
A．原副线圈的匝数比为4.4：1 B．原线圈的电流约为0.05A
C．副线圈两端电压的最大值为5V D．原副线圈的功率之比为44：1
11．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
12．理想变压器连接灯泡和滑动变阻器的电路如图所示，M、N端连接一个稳压交流电源，三个相同灯泡L1、L2和L3接入电路中发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L1变亮，L2变暗 B．灯泡L1、L2都变亮
C．灯泡L2、L3都变亮 D．电源输出功率减小
13．无线充电器能给手机充电正是因为两者内部有线圈存在，当电源的电流通过无线充电器的送电线圈会产生变化的磁场，手机端的受电线圈靠近该磁场就会产生电流，双方密切配合，手机成功无线充电。如图为自制的简易无线充电装置，由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈接收线圈匝数比n1：n2＝10：1，若电磁炉两端所加电压为u＝220sin314t（V），不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（　　）
A．通过车载充电器的电流为交流电 B．通过车载充电器的电流方向周期性地变化
C．车载充电器两端电压的有效值约为22V D．车载充电器两端电压的有效值约为V
14．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
15．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．
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．阅读“玩具电震器”,回答所提的问题.
一些玩具电震器,例如伪装的打火机,一按就使人麻木;伪装的糖果盒,一掀盖就使人受到电震的刺激.其中仅用一个1.5 V的电池,为什么能够输出这么高的电压呢
玩具电震器是利用电磁感应的原理制成的,它像变压器一样,能够把1.5 V的电压升高几十至一百倍.但它和变压器不同,因为变压器是把交变电流的电压改变,而电震器却是把低压直流电变为高压电.
玩具电震器的构造如图所示,在一条软铁棒M上绕了数十匝的漆包线圈A(相当于变压器的原线圈),此线圈中间接一个1.5 V的电池.线圈的两端,一端接钢片D,钢片D的一端固定,另一端镶着一小块软铁C,软铁C正对铁棒的一端.线圈的另一端连接一触片E,E与C作弹性的接触.
在线圈A之上再绕了数百匝细的漆包线B(相当于变压器的副线圈),B的两端F和G则分别连接到人的两只手指会接触的金属部分.
问题:通过对以上材料的阅读,可以知道:玩具电震器是利用____的原理制成的.这个“玩具电震器”的工作过程是否说明大小和方向总是不变的直流电通过变压器的原线圈能够在副线圈变成高压的交变电流 ____(只回答“是”或“不是”,不需要解释).
18．生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据____________制造的。
三、解答题
19．在图a、b所示的两个电路中，当a、b两端与e、f两端分别加的交变电流电压时，测得c、d间和g、h间的电压均为。
（1）若分别在c、d两端和g、h两端加的交变电流电压，则a、b间和e、f间的电压各是多少？
（2）若分别在c、d两端和g、h两端加的直流电压，则a、b间和e、f间的电压各是多少？
20．如图，匝数N=50匝的矩形线圈abcd，面积S=0.1m2， 内阻不计，绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω= 100rad/s匀速转动，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，矩形线圈通过滑环E、F与理想变压器相连，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4，副线圈所接电阻R= 200Ω，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，求∶
（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电阻R上消耗的功率。
21．图为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如下表所示。
热风时输入功率 460W
冷风时输入功率 60W
小风扇额定电压 60V
正常工作时小风扇输出功率 52W
(1)吹冷风时触片P位于怎样的位置？请在图中标注。
(2)由表格中数据计算出小风扇的内阻是多少？
(3)变压器原、副线圈的匝数比是多少？
22．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【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。
2．C
【详解】
A．受电线圈之所以能够给手机电池充电是因为送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，故A错误；
B．C．由于二极管单向导电的缘故，故输出端只有一半时间由电压，根据有效电压的定义得
解得
受电线圈的有效电压为
则，基座线圈和受电线圈比为
故B错误，C正确；
D．充电过程无能量损失，故即使基座线圈的功率为50W，由公式
得
故D错误。
故选C。
3．A
【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。
4．A
【详解】
定值电阻的阻值为
根据变压器原副线圈的电压与匝数比得
解得
则定值电阻的实际功率
根据变压器原副线圈功率相等可知变压器的输入功率是，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【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。
6．D
【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
【详解】
A．S闭合前原、副线圈电流关系为
故A错误；
BC．S闭合后，副线圈两端的电阻变小，所以副线圈电流变大，因为原副线圈的匝数比不变，因而原线圈的电流也变大，故B、C错误；
D．电路消耗的总功率为
S闭合后，由于电源电压U不变，而原线圈电流增大，所以总功率也增大，故D正确。
故选D。
8．B
【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。
9．A
【详解】
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数关系得
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
10．B
【详解】
A．变压器原副线圈电压与匝数成正比，可得
A错误；
BD．理想变压器不改变功率，即原副线圈功率相等，可得
解得原线圈的电流为
B正确，D错误；
C．原副线圈均为正弦交流电，故副线圈两端电压的最大值为
C错误。
故选B。
11．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。
12．B
【详解】
ABC．设M、N两端稳压交流电源的电压有效值为U，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈两端的电压为U2，电流为I2，原副线圈的匝数比
灯泡的电阻都为R，根据欧姆定律，可得副线圈两端的电压为
根据
得原线圈两端的电压为
根据，解得
根据欧姆定律，可得L1两端的电压
则稳压交流电源的电压为
当滑动变阻器的滑片P向上移动时，其电阻减小，则R并电阻减小，所以总电阻减小，而稳压交流电源的电压U不变，所以电流I2变大，则L2变亮；原线圈的电流
也增大，所以L1变亮，其两端的电压变大，所以原线圈两端的电压减小，则副线圈两端的电压减小，而L2的电压变大，所以L3与滑动变阻器并联部分的电压减小，所以L3变暗，故B正确，AC错误；
D．因为原线圈的电流增大，稳压交流电源的电压不变，根据P＝UI1，可知电源输出功率增大，故D错误。
故选B。
13．D
【详解】
AB．接收线圈与车载充电器之间连接一个二极管，二极管具有单向导电性，一个周期内只有半个周期的交流电能通过二极管，所以通过车载充电器的电流方向不变，不是交流电，AB错误；
CD．由
可得接收线圈的电压有效值为
由电流的热效应可得
解得车载充电器两端电压的有效值约为
C错误，D正确。
故选D。
14．B
【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。
15．A
【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。
16．0
【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． 电磁感应　 不是
【详解】
当这恶作剧玩具的“受害者”使用它时，开关S就接通，线圈A就有电流，这电流使软铁棒产生磁场，其磁感线通过线圈B，这时，软铁棒(此时相当于一块电磁铁)的磁场力把软铁块C吸引过来，使C与E刚离开时，线圈A的电流就消失，引起磁场急剧改变；线圈B遭遇到这急剧改变的磁场(即急剧改变的磁通量)，就立即产生高电压,这高电压就使人手感到电震.当线圈A的电流消失后，软铁棒的磁场力亦同时消失，铁片C借着钢片D的弹力弹回原位，重新与E接触通电，就像电铃一样不断振动，不断感应出高电压，直至人手因反射动作缩开为止.
由以上分析知：玩具电震器是利用电磁感应的原理制成的，它的工作过程不能说明大小和方向总是不变的直流电通过变压器的原线圈能够在副线圈变成高压的交变电流.
18．电磁感应
【详解】
变压器变压器的工作原理是电磁感应现象；电磁炉是通过线圈产生的交变磁场在锅底产生了电磁感应现象而产生的热量； 故生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据电磁感应制造的。
19．（1）220V，110V；（2）0，110V
【详解】
（1）当a、b两端接220V的交变电压时，测得c、d两端的电压为110V，根据
则原副线圈匝数比为2：1，所以当c、d两端加上110V交变电压，根据
a、b间的电压为
当g、h两端加上110V交变电压时，e与滑片间无电流，电压为零，故e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V
（2）若在c、d两端加的直流电压，根据变压器原理，a、b间的电压为零
g、h两端加的直流电压，e与滑片间无电流，电压为零，e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V
20．（1）；（2）
【详解】
（1）线圈中感应电动势的最大值
解得
Em = 50V
瞬时值表达式
（2）变压器初级电压有效值
根据
即
由
解得
21．(1) 触片P与触点b、c接触；(2)8Ω；(3)11:3
【详解】
(1)当电吹风机送出来的是冷风时，电路中只有电动机自己工作，触片P与触点b、c接触；
(2)小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率，则小风扇的电流
则
解得小风扇的内阻是
r=8Ω
(3)根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系
22．（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。
答案第1页，共2页
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