选择性必修二3.3变压器 练习（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．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
2．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
3．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
4．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
5．如图所示，将a，b接入正弦交流电中，电路中所有电表和变压器是理想的。若交流电频率变成原来的两倍，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数不变
B．变压器输入功率变为原来的两倍
C．电流表A1的示数变为原来的两倍
D．电阻R的功率变为原来的两倍
6．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝5：1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，阻值均为10Ω，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．输入电压u的表达式
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率为0.8W
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.4W
7．如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1,电路中灯泡电阻R=10 Ω,其余电阻均不计,在原线圈两端加上如图乙所示的正弦式交变电压。下列说法中正确的是 （　　）
A．小灯泡两端电压为10 V
B．原线圈中的电流为2 A
C．原线圈输入功率为10 W
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,则原线圈输入功率为200 W
8．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
9．如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变的正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（　　）
A．M、N两端输出电压U减小
B．等效电阻R的电压增大
C．灯泡L1的电流增大
D．电流表的示数减小
10．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为 ，当输入电压增加20V时，输出电压（ ）
A．增加200V B．增加2V C．降低200V D．降低2V
11．如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则（　　）
A．a为电流表，b为电压表
B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是2200W
D．b能测量稳恒直流电路的电压
12．我国目前既是世界上唯一用特高压输电技术进行远距离输电的国家，也是全球特高压输电线最长、核心专利最多、技术最完备的国家。如图是远距离输电的原理图，图中变压器为理想变压器，T1为升压变压器，其输入端接电压有效值恒定的正弦式交变电源，输电线的总电阻为定值r，T2为降压变压器，其输出端接阻值相等的恒定电阻R1、R2，开关S处于断开状态。下列说法中正确的是（　　）
A．减小T1的原副线圈匝数比，其它条件不变，则输电线上损失的功率将减小
B．减小T1的原副线圈匝数比，增大T2的原副线圈匝数比，则电阻R1两端电压有可能不变
C．增大T2的原副线圈匝数比，其它条件不变，则远距离输电的效率将减小
D．将开关S闭合，其它条件不变，则电阻R1消耗的电功率不变
13．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（　　）
A．在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势也为零
B．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大
C．电压表V2示数
D．若可变电阻接入的阻值为R0，则在矩形线圈转一周的过程中，可变电阻产生的焦耳热为
14．一理想变压器原、副线圈匝数比。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个的电阻。则（　　）
A．流过电阻的电流是10A
B．与电阻并联的电压表的示数是
C．变压器的输入功率是250W
D．经过1分钟电阻发出的热量是
15．无线充电技术能实现能量的无线传输，如图是无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）
A．充电的原理主要利用了自感
B．充电设备与手机不接触也能充电，利用了互感
C．充电设备与手机的充电电流一定相等
D．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电
二、填空题
16．当原线圈电压、原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成______比。当原线圈电压、副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成______比。
17．如图所示，接在理想变压器原、副线圈两边的四盏灯泡完全相同．当变压器原线圈接入电源后，四盏灯泡均正常发光，由此可知原、副线圈的匝数比为n1：n2= ______ ．
18．互感和互感电动势：两个相互靠近但导线不相连的线圈，当一个线圈中的______变化时，它所产生的______会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作______。
三、解答题
19．如图，理想变压器原线圈与一个的交流电源相连，副线圈并联两个不同的小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为，正常发光时电阻为，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为，试计算：
（1）原、副线圈的匝数比；
（2）流过灯泡b的电流。
20．一个理想变压器的初级线圈匝数为220匝，次级线圈匝数为36匝，初级线圈接在交流电源上，电压的最大值为V，次级线圈只接了一盏电阻恒定为36Ω的电灯，求：
（1）变压器次级线圈输出电压的有效值；
（2）变压器的输出功率；
（3）变压器初级线圈中的电流。
21．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
22．图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：
（1）线圈ab中的最大感应电动势Em；
（2）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．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。
3．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。
4．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。
5．C
【详解】
AC．频率变为原来两倍，根据公式
又
可知，电压和电流最大值和有效值也变为原来两倍，A错误，C正确；
BD．根据公式
可得变压器和输入功率和电阻的功率为原来的四倍，BD错误。
故选C。
6．C
【详解】
A. 由图乙可知周期为
则有
所以输入电压的表达式应为
A错误；
B. 将S1接1、S2闭合时， L2正常发光，L2的电压为副线圈的输出电压 ，当只断开S2时，L1接入电路，与L2串联，L1、L2的电压都只为副线圈的输出电压的一半，故 L1、L2均不能正常发光，B错误；
C. 只断开S2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，由图乙可知原线圈的输入电压有效值为
副线圈输出电压
由输入功率等于输出功率
C正确；
D. 若S1换接到2后，电阻两端电压有效值为
消耗的电功率为
D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．由题图乙可知，原线圈输入电压的最大值Um=220V，有效值U=220 V，由
可知副线圈电压的有效值为
U'=10 V
A错误；
B．副线圈中的电流
由
代入数据解得原线圈中的电流
I=A
B错误；
C．原线圈输入功率
P1=UI=220×W=10 W
C正确；
D．若将一个相同的小灯泡串联接入副线圈电路中,副线圈输出电压不变,负载电阻变为20 Ω，电流变为0.5 A，则原线圈中的电流为 A，原线圈输入功率为
P=×220 W=5 W
D错误。
故选C。
8．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。
9．B
【详解】
A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，A错误；
BC．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，灯泡L1变暗，B正确，C错误；
D．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也变大，D错误；
故选B。
10．B
【详解】
根据
得
即
解得
即输出电压增加2V，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
11．B
【详解】
AB．由图可知，连接的互感器产生感应电流，为电流表，连接的互感器产生感应电动势，所以为电压表，故B正确，A错误；
C．甲互感器原线圈的师数比副线圈师数100，乙互感器原线圈的匝数比副线圈匝数，由电压表的示数为220V，得原线圈的电压为22000V，由电流表的示数为10A，原线圈的电流为100A，所以电线输送功率是，故C错误；
D． b为交流电流表，所以不能测稳恒直流电路的电压，故D错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．因为减小T1的原副线圈匝数比，其它条件不变时，由
得，副线圈电压增大，则副线圈电流增大，由
知输电线上损失的功率将增大，故A错误；
B．因为减小T1的原副线圈匝数比，副线圈电压增大，则副线圈电流增大，则输电线电压损失增大，T2的原线圈电压有可能增大，所以当增大T2的原副线圈匝数比时，由
得，则电阻R1两端电压有可能不变，故B正确；
C．因为增大T2的原副线圈匝数比，其它条件不变时，由
知，T2的副线圈电压增大，即用电器电功率会增大，则远距离输电的效率将增大，故C错误；
D．将开关S闭合，相当于T2的副线圈端总电阻减小，所以其它条件不变时，电路中电流增大，所以输电线上损失功率增大，则电阻R1消耗的电功率减小，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
A．在图示所示的位置，线框中磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，A错误；
B．电压表V2的示数是由原线圈电压和匝数比决定，与滑动变阻器接入电路的阻值无关，电压表V2示数不变，B错误；
C．交流电压的最大值
电压表V1示数为有效值
根据
则
C正确；
D．矩形线圈转一周的时间
在矩形线圈转一周的过程中，可变电阻产生的焦耳热
D错误。
故选C。
14．C
【详解】
由图可知原线圈输入交变电压
有效值为
根据理想变压器的规律可知副线圈两端的电压为
A．流过电阻的电流是
故A错误；
B．与电阻并联的电压表的示数是有效值，所以是50V，故B错误；
C．输入功率等于输出功率
故C正确；
D．经过60s电阻发出的热量是
故D错误。
故选C。
15．B
【详解】
A．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，故A错误；
B．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以充电设备与手机不接触也能充电，故B正确；
C．充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像变压器工作原理一样，原副线圈匝数不一样，故C错误；
D．充电设备中的线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电路，故D错误。
故选B。
16． 正比 反比
【详解】
略
17．3:1；
【详解】
由图可知，输入端灯泡与变压器串联，而输出端三灯并联，因四盏灯泡均正常发光，设电流均为I，则可知输入电流为I，输出电流为3I；
因理想变压器输入电功率等于输出功率，则可知，线圈匝数之比等于电流的反比，故n1：n2=I2：I1=3：1；
故答案为3：1．
点睛：明确电路结构，根据三灯正常发光可明确输入电流和输出电流，再根据电流之比等于线圈匝数的反比可求得线圈匝数之比．
本题考查变压器中电流与线圈匝数的关系应用，要注意明确电路结构，能根据灯泡正常发光找出对应的电流关系是解题的关键．
18． 电流 变化的磁场 互感电动势
【详解】
略
19．(1)n1﹕n2=5﹕1；(2)
【详解】
解；(1)设原、副线圈两端电压分别为U1、U2，流经原副线圈的电流分别为，灯a正常发光 时，由公式
解得
由题意知 U1=20V，由公式
解得
n1﹕n2=5﹕1
(2)由公式
解得
I2=0.6A

20．（1）36V；（2）36W；（3）
【详解】
（1）由题知，初级线圈电压的有效值为
根据
解得
（2）变压器的输出功率为
（3）根据
解得
21．见解析
【详解】
将该街头变压器视为理想变压器，通常原线圈输入的电压U1恒定，V1示数不变，由于匝数比不变，所以副线圈输出电压U2不变，V2示数不变；当用户的用电器增加时，相当于R减小，所以A2示数增大，因为U2、R0不变，I2增大，所以R2上的电压增大，导致V3示数减小；理想交压器输入功率等于输出功率，有
由于U1，U2的值不变，12增大，所以I1增大，A1示数增大
22．（1）V；（2）1：6
【详解】
（1）由题图乙可知磁场变化周期T＝0.2s
则
ω＝＝10πrad/s
又
Em＝nBmSω
代入数据可得
Em＝V
（2）对理想变压器，有
＝
其中
U1＝
U2＝6V
可得
n1：n2＝1：6
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页