3.3变压器 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 3.3 变压器
一、单选题
1．如图所示，接在理想变压器回路中的五个规格相同的灯泡A、B、C、D、E都恰好正常发光，则理想变压器的匝数比n1：n2：n3为（　　）
A．1：1：1 B．3：2：1 C．4：2：1 D．6：2：1
2．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
3．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
4．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
5．黑光灯是利用变压原理来灭蛾杀虫的一种环保型设备。如图是黑光灯高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将U1＝220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm。已知空气在常温常压下将被超过6220V/cm的电场击穿。为防止空气被击穿而造成短路，变压器的副线圈匝数与原线圈匝数比最大为（　　）
A．10∶1 B．1∶10 C．22∶311 D．311∶22
6．如图所示的电路中，M、N端接电压有效值恒定的正弦交流电源，理想变压器的原副线圈分别与定值电阻相连，电表均为理想电表，将变压器副线圈滑片缓慢向下移动，在此过程中，以下说法正确的是（　　）
A．电流表示数减小
B．电压表示数增大
C．电阻功率减小
D．正弦交流电源输出功率增大
7．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．、、、
8．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
9．工厂检验电动机的质量时，要用到能够调节的高压，利用一个自耦变压器和一个升压变压器可满足这个要求。如图所示，自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都取自该线圈，已知自耦变压器线圈总匝数为1250匝，原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上，升压变压器的原、副线圈匝数比为1：8，则输出端可以得到最高电压的有效值是（变压器均为理想变压器）（ ）
A．1000V B．1760V C．2000V D．2500V
10．某种手机的无线充电原理如图所示。已知发射线圈的两端电压为，电流的频率为，接收线圈的两端电压为。充电时效率大约。下列说法正确的是（　　）
A．无线充电工作原理是“电流的磁效应”
B．接收线圈中电流的频率为
C．无线充电发射线圈与接收线圈匝数比为
D．充电时接收线圈始终有收缩的趋势
11．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
12．如图所示，理想变压器输入电压保持不变，副线圈接有两个灯泡和一个定值电阻R，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．电流表A1的示数减小 B．电压表V1的示数增大
C．原线圈输入功率增大 D．电阻R消耗的电功率减小
13．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
14．如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表。已知每匝线圈的电阻均为R，若在线圈位置加人垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，得到圆形线圈的电热功率与电阻R的功率相等。下列说法正确的是（　　）
A．时刻两电流表示数均达最大
B．时刻两电流表示数均为0
C．原、副线圈匝数比
D．对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大
15．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
二、填空题
16．(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
17．某变压器原、副线圈匝数比为11：2，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载．
（1）变压器输入、输出功率之比为________
（2）副线圈两端电压的有效值为________伏
18．如图所示，理想变压器有两个副线圈．L1、L2是“8V，10W”的灯泡，L3、L4是“6V，12W”的灯泡．当变压器的输入电压为U1=220V时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈匝数n1=1100匝．则副线圈n2=________，n3=________；安培表的读数I=__________．
三、解答题
19．将一只输入电压为220V、输出电压为30V的变压器，改绕成输入电压为220V、输出电压为5V的变压器。拆下变压器时得知副线圈的匝数是180匝，若保持原线匝数不变，则改绕时副线圈应绕多少匝？
20．阅读教材回答下列三个问题：
（1）什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？
（2）根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。
（3）根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。
21．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。一台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（T）。为了用此发电机产生的交变电流带动两个标有“，”字样的电动机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想变压器，电路如图所示。求：
（1）变压器原、副线圈的匝数比；
（2）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。
22．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，副线圈上接有一个的电阻，通过该电阻的电流。求：
（1）原线圈两端的电压；
（2）变压器的输入功率。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
灯泡都正常发光，可得
所以
由理想变压器的电压关系得
可得
同理，灯泡都正常发光，功率相等，即
由得
即
由功率关系可得
即
所以
故选C。
2．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。
3．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。
4．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。
5．A
【详解】
由题意可知，高压电网部分的电压不能超过
即副线圈电压的最大值为
有效值为
根据变压器的原、副线圈电压与匝数比的关系可得
故选A。
6．D
【详解】
如图所示，将原线圈和副线圈电路当作原线圈所在电路的负载（图中虚线框内部分），其电阻称为变压器的等效电阻，设原副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点
U1I1=U2I2
U1：U2=n1：n2
得
，
根据功率关系
由上式可得
其中副线圈匝数增多，等效电阻减小，回路总电阻减小，交流电电压有效值不变，所以电流表示数增大，功率增大，由
，
知（电压表示数）减小，电源输出功率P增大，故ABC错误，D正确。
故选D。
【命题意图】
本题以理想变压器为载体，考查学生含变压器电路的动态分析，突出对基础性、应用性和综合性的考查要求。考查学生物理观念和科学思维。
7．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。
8．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。
9．C
【详解】
由于自耦变压器线圈总匝数为1250匝，原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上，根据线圈匝数关系即
代入数据，解得升压变压器的原线圈电压最大值为250V，根据线圈匝数关系即
代入数据，可得输出端可以得到最高电压的有效值是2000V，ABD错误，C正确。
故选A。
10．B
【详解】
A．无线充电工作原理是：变化的电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，利用的是电磁感应现象，故A错误；
B．接收线圈中电流的频率与发射线圈中电流的频率相等，均为，B正确；
C．若充电时不漏磁，两线圈可视为理想变压器，功率无损耗，匝数比为
但是本题中充电时效率大约，功率有损耗，所以匝数比不是，故C错误；
D．发射线圈接的是交流电，当发射线圈的电流减小时，由楞次定律可知接收线圈有扩大的趋势，当发射线圈的电流增大时，由楞次定律可知接收线圈有收缩的趋势，故D错误。
故选B。
11．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。
12．C
【详解】
A C．开关S闭合后，总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流增大，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，即电流表A1的示数增大，原线圈输入功率增大。A错误，C正确；
B．根据理想变压器的电压之比等于原副线圈的匝数之比，理想变压器输入电压保持不变，理想变压器输出电压保持不变，电压表V1的示数不变。B错误；
D．开关S闭合后，总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流增大，电阻R消耗的电功率增大。D错误。
故选C。
13．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。
14．C
【详解】
AB．电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，AB错误；
C．根据题意得
解得
C正确；
D．当磁感应强度最大时，感应电流等于零，线圈受到的安培力等于零，D错误。
故选C。
15．B
【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。
16． 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
17． 1:1； 40；
（1）根据理想变压器的特点输入功率等于输出功率，即可求解；
（2）根据原副线圈电压与匝数成正比即可求出副线圈两端的电压；
【详解】
（1）[1]．根据理想变压器的特点，输入功率等于输出功率，所以
P入：P出=1：1
（2）[2]．原线圈两端电压的有效值为：
根据电压与匝数成正比，有：
代入数据：
解得：
U2＝40V
【点睛】
解决本题关键是知道理想变压器的特点，没有能量损失，输入功率等于输出功率，以及变压比规律和变流比规律即可求解．
18． 40 60 0.2A
【详解】
四盏灯泡恰好都能正常发光，则上面一个副线圈的电压为，下面一个副线圈的电压为，根据
得：匝，匝；
根据原副线圈的功率相等得：
解得：．
19．30匝
【详解】
根据变压器原副线圈电压之比等于匝数之比，则
代入数据解得
当输出电压为5V时，根据理想变压器的原理，即
代入数据解得
20．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】
（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器铁芯中涡流造成能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．
（2）由能量守恒有P入＝P出，即U1I1＝U2I2.
所以＝＝.
（3）若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，
即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…
将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得
n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
21．（1）；（2）10A
【详解】
（1）线圈产生的感应电动势最大值
变压器初级电压有效值
变压器的匝数比
（2）由得副线圈的总电流为
由
得
22．（1）220V；（2）10W
【详解】
（1）根据
可得副线圈两端的电压
根据
可得
（2）由于变压器本身不消耗能量，因此
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