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．由半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，经常用于火警报警装置。如图甲所示是一火警报警器的电路示意图，理想变压器原线圈接入图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻及报警器P（有内阻）组成闭合电路，流过报警器P的电流超过时就会发出警报声。则以下判断正确的是（　　）
A．变压器原线圈两端交变电压
B．当RT所在处出现火情时，变压器输入功率增大
C．当RT所在处出现火情时，电压表示数增大
D．在时，电流表示数为0
2．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
3．如图所示的“日”字形理想变压器，当通以交变电流时，每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．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为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理想电压表V的示数U＝2 V，当开关S断开时，理想电流表A2的示数I2＝5 A，则下列说法正确的是(　　)
A．原线圈1的匝数为3 300匝
B．副线圈2的匝数为440匝
C．S闭合时电流表A2的示数为2.5 A
D．S闭合时理想电流表A1的示数为0.67 A
4．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，副线圈接一阻值为R的定值电阻，下列描述正确的是（　　）
A．若A、B接在一电压为U的稳恒直流电源上，则定值电阻中的电流为
B．若A、B接在一电压有效值为U的正弦交流电源上，则副线圈中的电流为
C．若A，B接在的电源上，则定值电阻中电流的频率为
D．若A，B接在的电源上，则定值电阻上消耗的电功率为
5．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻、和。当原线圈中接入正弦交流电源时，理想电压表的示数为。不计线圈电阻，理想电流表的读数为（　　）
A． B． C． D．
6．如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω的定值电阻，理想二极管与电阻R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．副线圈中交流电频率为100Hz
B．电压表的示数为2V
C．R1消耗的功率为3W
D．变压器输入功率为8.75W
7．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
8．用同样的交流电分别给甲、乙两个电路中同样的灯泡供电，结果两个电路中的灯泡均能正常发光，其中乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，则甲、乙两个电路消耗的电功率之比为（　　）
A．1:1 B．1:2 C．2:1 D．4:1
9．如题图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比，和为完全相同的定值电阻，电压表为理想电表，原线圈两端加电压（V），则电压表的示数为（　　）
A．220V B．110V C． D．55V
10．如图，理想变压器原线圈与定值电阻R0串联后接在电压恒定U0=36V的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，原、副线圈匝数比为1：3.已知R0=4Ω，R的最大阻值为100Ω。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电源的输出功率变小
C．当R=4Ω时，电压表示数为5.4V
D．当R=36Ω时，R获得的功率最大
11．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
12．在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关S原来是断开的，现将开关S闭合，则（ ）
A．的示数减小，的示数减小
B．的示数不变，的示数减小
C．的示数减小，的示数增大
D．的示数增大，的示数增大
13．如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R两端并联一只理想电压表V2。下列说法正确的是（ ）
A．若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数变大，V2示数变大
B．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
C．若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小
D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变小
14．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
15．理想变压器的原线圈接家庭用交流电，副线圈接一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）和一额定电压为的灯泡。灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．原线圈和副线圈的匝数比为
B．原线圈和副线圈的匝数比为
C．副线圈两端电压的最大值为
D．副线圈两端电压的最大值为
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,理想变压器初级线圈接在220V正弦交流电源上,负载是一阻值为R=10Ω的电阻,次级线圈b、c间匝数为10匝,当把电键K从b掷向c,通过R的电流增加了0.2A,则此变压器铁芯中磁通量的最大变化率为________wb/s
18．(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，利用如图所示可拆式变压器进行研究，实验还需要的器材是____。
A．直流电压表 B．直流电流表 C．多用电表 D．条形磁铁
(2)正确选择器材后，将(1)中变压器的原线圈接线0、8接线柱，与直流电压10.0V相连（如图），副线圈接线0、4接线柱，则副线圈所接电表的示数是____。
A．20.0V B．10.0V C．5.0V D．0
19．某同学的电动自行车的充电器是一输入电压为220V，输出电压为48V的变压器，由于副线圈烧坏了，为了修复该变压器需获知此变压器原副线圈匝数，该同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为2V。按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原线圈匝数为_______匝，副线圈匝数为_______匝。
三、解答题
20．如图所示，匝数、边长电阻不计的正方形导线框处于匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小、方向水平向右，线框绕中心轴以的角速度匀速转动。线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只电阻为40Ω灯泡，灯泡恰好正常发光，电路中保险丝的熔断电流为2A，保险丝两端的电压忽略不计。已知理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1，从图示位置开始计时，求：
（1）线框产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（2）灯泡的额定电压U和额定功率P；
（3）在保险丝不熔断时，副线圈两端最多可并联同样的灯泡的盏数n。
21．如图所示，一理想变压器原线圈输入电压，变压器副线圈接有理想电流表A和规格均为“220V，22W”的两个灯泡，灯泡恰好正常发光， 导线电阻不计。求：
（1）变压器原、副线圈匝数比n1:n2；
（2）通过每个灯泡的最大电流Im；
（3）电流表A的示数IA。
22．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。
23．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．由图乙可知输入交流电的周期
结合图象得变压器原线圈两端交变电压
故A错误；
BC．当处出现火情时温度升高、阻值减小，副线圈中电流增大，理想变压器的输出功率变大，则变压器的输入功率变大，由于输入电压不变，所以副线圈的电压不变，由欧姆定律
可知报警器P两端电压增大，则热敏电阻两端电压减小，电压表示数减小，故B正确，C错误；
D．电流测的是电流有效值，所以在时，电流表示数不为0，故D错误。
故选B。
2．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。
3．D
【详解】
A．原线圈1中的1匝和与电压表相连的1匝线圈中的磁通量相同，由
可得
匝
故A错误；
B．线圈2中1匝的磁通量是与电压表相连的1匝线圈中的磁通量的一半，故
可得
匝
故B错误；
CD．开关S断开或闭合，线圈2的输出电压不变，但S闭合时外电阻减半，故
根据
可得
故C错误D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．若在A、B之间接稳恒直流电源，变压器原线圈产生恒定的磁场，在副线圈中不会产生感应电动势和感应电流，选项A错误；
B．若A、B接在一电压有效值为U的正弦交流电源上，则剧线圈电压的有效值为，剧线圈中的电流
选项B正确；
C．若A，B接在
的电源上，交流电的频率为，变压器不能改变频率，则电阻中电流的频率为，选项C错误；
D．定值电阻上消耗的电功率
选项D错误。
故选B。
5．B
【详解】
设原线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，由串并联电路特点可知副线圈两端的电压为
由理想变压器原理可得
由能量守恒定律得
解得
故选B。
6．D
【详解】
A．由变压器的工作原理知，副线圈中交流电的频率跟原线圈中交流电的频率相同，为
A错误；
B．由图可知，原线圈两端的电压的有效值为U1=220V，根据电压与匝数的关系有
U1：U2＝n1：n2＝44：1
解得
U2＝5V
则电阻R1和R2两端电压的波形分别如图1、图2所示
设电压的有效值分别为E1和E2，根据有效值的定义有
解得
E1＝V
E2＝V
则电压表的示数为
E2＝V≈3.8V
B错误；
C．R1消耗的功率为
P1＝
代入数据得
P1＝1.5W
C错误；
D．R2消耗的功率为
P2＝
代入数据得
P2＝7.25W
则副线圈消耗的功率为8.75W，根据变压器的功率关系知，变压器的输入功率也为8.75W，D正确。
故选D。
7．D
【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。
8．C
【详解】
设灯泡的额定电流为I，则甲图中电路的功率为
根据变流比可知，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，则乙图中原线圈中电流为，乙图中的功率为
因此甲、乙两个电路中的功率之比为
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【详解】
由题知，原线圈交变电压的有效值为
根据理想变压器变压比
解得
又
所以电压表示数为55V，故D正确，ABC错误。
10．D
【详解】
AB．由理想变压器的特点可知
，
可知
滑动变阻器R的滑片P向下滑动，R减小，所以变大，则变大，故电流表示数变大，电源的输出功率为
则电源的输出功率变大，原线圈两端电压
因为变大，所以减小，得减小，电压表示数减小，故AB错误；
C．原线圈与副线图两端电压之比为
电流之比
联立可得
即
电压表示数为
故C错误；
D．R获得的功率
当时，R获得的功率最大，此时
故D正确。
故选D。
11．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。
12．D
【详解】
AB．将开关S闭合，副线圈的总电阻减小
由于原、副线圈匝数比不变，则的示数不变，的示数不变，AB错误；
CD．副线圈的总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈的输出电流增大，由
原线圈输入电流增大，则的示数增大，的示数增大，C错误，D正确。
故选D。
13．D
【详解】
B．设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2，若F不动，根据
输入电压U1不变，则输入电压U2也不变，滑片P向上滑动时，电阻R变小，根据闭合电路欧姆定律，副线圈干电路电流I2增大，故小灯泡的电流增大，则小灯泡的电压和功率都会增大，会变亮，B错误；
A．电阻R的电压为
根据选项B知，U1不变，则电压表V1读数不变，电流I2增大，U2不变，故电压UV2减小，电压表V2读数减小，A错误；
D．若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式
由于n2减小，所以输出电压为U2也减小，副线圈电阻不变，则副线圈电流I2减小，灯泡消耗的功率减小，D正确；
C．电阻R的电压为
根据选项D知，U1不变，则电压表V1读数不变，电流I2减小，故电压UV2减小，电压表V2读数减小，C错误。
故选D。
14．D
【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。
15．C
【详解】
CD.原线圈接家庭用交流电，副线圈两端电压因二极管的作用由一半时间电压为0，则有
解得
故C正确，D错误；
AB.副线圈两端电压的有效值
解得
则原副线圈匝数之比为
AB错误。
故选C。
16．
【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．
【详解】
当把电键从b掷向c，副线圈两端电压的增加量
设线圈增加的匝数，所以
又根据峰值和有效值的关系：
所以
18． C D
【详解】
(1)[1]实验测量的电压是交流电压，选择多用电表的交流电压档测量，故选C
(2)[2]由题可知，原线圈连接的电压为直流电压，因此，副线圈两端的电压为0，故选D
19． 550 120
【详解】
[1][2]设该变压器的原线圈、副线圈和新绕线圈的匝数分别用n1、n2、n3表示，原线圈、副线圈和新绕线圈两端的电压分别用U1、U2和U3表示，则有
所以
匝
同理
所以
匝
20．（1）；（2）20V；10W；（3）20盏
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律，可得线圈中产生感应电动势的最大值为
从图示位置开始计时，线圈产生的是余弦交流电，故线框产生的感应电动势的瞬时值表达式为
（2）根据变压器电压与匝数比关系有
代入数据可求得灯泡两端电压最大值为
所以，灯泡两端的额定电压为
灯泡的额定功率
（3）保险丝的熔断电流为有效值，根据变压器输入端的功率等于输出端的功率，在保险丝不熔断时，可得输入端的最大功率为
则副线圈两端最多可并联同样的灯泡的个数为
（盏）
21．(1) 10：1 ；(2) ； (3)0.2A
【详解】
(1)变压器原、副线圈匝数比
n1：n2=U1：U2
输入电压的有效值为
U2=220V
解得
n1：n2=10：1
(2)灯泡电流为
通过每个灯泡的最大电流
(3)电流表A的示数为
IA=2I=0.2A
22．
【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
23．（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
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