3.3变压器 同步练习 （Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 3.3变压器 同步练习 （Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-19 09:46:04 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 3.3 变压器 同步练习
一、单选题
1．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶50，当输出电流增加0.2A，则输入电流（ ）
A．增加0.2A B．降低1A C．增加10A D．降低2A
2．如图所示的理想变压器电路中，电源电压恒定，四个灯泡完全相同且均能正常发光，灯泡额定电压为U，变压器原、副线圈的匝数分别为和，则（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
3．如图，导线可在置于匀强磁场中的不计电阻的金属框架上滑动，则下列判断正确的是（ ）
A．向左匀加速运动时，电流表中电流均匀增大
B．向左减速运动时，电流表中有电流方向由
C．向左匀速运动时，电流表中有恒定不为零的电流
D．向右加速运动时，电流表中有电流方向由
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．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
6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（ ）
A．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小
B．电压表的示数为5V
C．交流电压的频率为100Hz
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
7．如图所示，理想自耦变压器输入端接入正弦交流电，输出端可以通过调节触头的位置来改变输出端匝数，同时在输出端并联一个指示灯L，输出电路中接入滑动变阻器R，调节的位置可以改变R的阻值，两电表均为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）
A．指示灯L常亮且通过指示灯的电流方向每秒钟改变50次
B．不论开关S状态如何，电压表示数为
C．闭合开关S，仅向下滑动，输入功率变小
D．闭合开关S，仅向下滑动，电表示数不变
8．如图甲所示，电压表和电流表均为理想电表，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，定值电阻R1=5Ω、R2与R3的阻值相等，E、F两端接入如图乙所示的交流电源，当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，现将开关K闭合，下列说法正确的是（ ）
A．在t=0.01s时，电压表示数为零
B．电流表中电流方向每秒改变50次
C．R2=10Ω
D．电源的输出功率为120W
9．一理想变压器原、副线圈匝数比为7：4，原线圈与一理想交流电流表和电阻R1串联，副线圈电路中，一电容器与电阻R2串联后，与电阻R3、R4并联，如图所示。当原线圈接入一正弦交流电u=40sin100πt（V）时，电流表的示数为1A。已知R1=5Ω，R2=20Ω，R3=20Ω，R4=40Ω，电容器在电路中会改变电流的相位而不消耗能量，则通过电容器的电流为（ ）
A．0.25A B．0.50A C．0.75A D．1.00A
10．如图所示，高铁的供电流程是将高压或经过牵引变电所进行变压，降至，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得的电力使高铁机车运行，下列回答正确的是（ ）
A．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
B．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
C．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
D．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
11．如图是变电所为市区用户供电的示意图。变压器的输入电压是电网的电压，可视为不变。变压器视为理想变压器，其变压比通过P上下可调，输电线的电阻为，则（ ）
A．用户减少时，上的功率增大
B．用户减少时，用户获得的电压不变
C．用户增多时，电流表A的示数减小
D．用户增多时，用户获得的电压要维持不变，应将P适当上调使得原线圈的匝数减小
12．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
13．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
14．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．
15．如图所示，间接一正弦交变电源，内阻不计，理想变压器原线圈与电阻串联，两匝数相等的副线圈分别接有电阻，且。若开关S断开时，测得电源输出功率是电阻消耗功率的2倍。则闭合开关S后，电源输出功率与电阻消耗功率的比值为（ ）
A．3 B．4 C．5 D．6
二、填空题
16．江油某学校用一台变压器将校外10KV高压接入校内供学校师生生活用电，若将该变压器看作理想变压器，其原副线圈匝数比为___________；由于使用年限久，该变压器老化，副线圈被烧坏。为了应急，这个学校的电工撤下变压器，取出副线圈，换用同规格导线重新绕制进修维修，完工后接入原电路。后来该校物理老师发现学校所用电电压老是偏高。你认为电压偏高的最大可能原因是电工在维修绕制副线圈时_________________。
17．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
C．减小涡流，提高变压器的效率
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
(2)在次级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为60V，则次级线圈的匝数为_______匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为30V，则初级线圈的匝数为________匝。
(3)若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100πt（V），则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为___________V。
18．理想变压器，它的初级线圈（原线圈）接在交流电源上，次级线圈（副线圈）接一个标有“10V、90W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为___________V，电流表的读数为___________A。
19．照明用的交流电电压瞬时值表达式为μ=220 sin100πt（V），则该交流电电压的有效值为________ V；如果用该照明用的交流电给手机电池充电（充电电压约为4V）．则手机充电器是________（填“升压”或“降压”）变压器．
三、解答题
20．某机床上用的照明灯电压为36V。如果要用380V的电压降压得到，理想变压器的原线圈是1440匝，那么副线圈应该是多少匝？
21．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。
22．某同学想用220V交变电流作为小型收录机的电源。他先制作了一个交变电流变直流的整流器。但是这个整流器需要用6V的交变电流电源。于是他又添置了一个的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。他不知道如何接法，也没有相应的说明书。
（1）请帮助该同学判断ad端是接220V还是6V。为什么？
（2）为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，他又取匝数匝和匝的一个变压器重新接入电源。测量结果记录如表所示，则接电源的是端还是端？为什么？
23．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
由理想变压器原理
由能量守恒定律
综合可得
进一步可得
当
结合
可得
即输出电流增加0.2A，输入电流增加10A，故C正确。
故选C。
2．B
【详解】
四个灯泡均正常发光，副线圈回路中的电流是原线圈中电流的2倍，因此原副线圈的匝数比为
副线圈回路两个灯泡的并联，电压为U，根据
原线圈两端的电压为
则交流电源的电压
则
故选B。
3．D
【详解】
A．向左匀加速运动时，原线圈中电流均匀增加，副线圈中磁通量均匀增加，产生恒定的感应电动势，则副线圈中产生大小不变的电流，即电流表中电流不变。故A错误；
B．向左减速运动时，由右手定则可知原线圈中产生逆时针的不断减小的电流，根据楞次定律可知副线圈中电流方向也是逆时针方向，即电流表中有电流方向由。故B错误；
C．向左匀速运动时，原线圈中电流保持不变，副线圈中磁通量不变，无电流流过电流表。故C错误；
D．向右加速运动时，右手定则可知原线圈中产生顺时针的不断增加的电流，根据楞次定律可知副线圈中电流方向也是逆时针方向，电流表中有电流方向由。故D正确。
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．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。
6．D
【详解】
A．当L1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，选项A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是220V，所以原线圈接入电压的有效值是
U=220V
理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以V的示数为11V，选项B错误；
C．由图乙知
T=0.02s
所以频率为
选项C错误；
D．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，根据知副线圈输出功率增加，根据能量关系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．指示灯L不经过开关S与一小段线圈连接，不论S状态如何，灯L常亮，由题意可知，交流电周期
且一个周期电流方向改变2次，故每秒钟通过指示灯的电流方向改变100次，A错误；
B．不论开关S状态如何，电压表示数都为有效值220V，B错误；
C．闭合开关S，仅向下滑动，输出端匝数减小，根据电压比可知，输出端电压减小，由可知，输出端的功率变小，输入功率变小，C正确；
D．闭合开关S，仅向下滑动，接入电路的电阻阻值减小，电压表示数不变，输出端电压不变，由欧姆定律可知，电流表示数变大，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．电压表测量的是交流电的有效值，t=0.01s时其示数不为零，故A错误；
B．由题图乙知交流电的周期为0.02s，每个周期内电流方向改变两次，变压器不改变交流电的周期，因此电流表中电流方向每秒改变100次，故B错误；
C．原、副线圈的电流之比为
当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，则
可得
故C错误；
D．开关K闭合后，副线圈等效电阻为
E、F两端接入电压的有效值为
原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
结合
可得原、副线圈的电流分别为
因此电源的输出功率为
故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
交流电的电压有效值为40V，则电路的总功率为
P=I1U1=40W
电阻消耗的电功率为
P1=I12R1=5W
故原线圈的输入功率为35W，由已知条件知原线圈电压
U1=U-I1R1=35V
根据匝数比等于电压比可知副线圈的电压为
U2=20V
所以电阻消耗的电功率为
同理电阻消耗的电功率为
P4=10W
所以电阻消耗的电功率为
P2=5W
根据焦耳定律知通过电阻的电流为
故选B。
10．D
【详解】
AB．若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为
若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为，故AB错误；
CD．若高铁机车功率为，根据
则电流
牵引变电所至机车间的等效电阻
故C错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．用户减少时，用户所在线路总电阻增大，而输入电压不变，由闭合电路欧姆定律可知，用户所在线路的总电流减小，由可知，上的功率减小。A错误；
B．由上述分析，用户所在线路的总电流减小，上的电压减小，总电压不变，所以用户获得的电压增大，B错误；
C．用户增多时，由A中分析，同理可得，用户所在线路总电流增大，由理想变压器原副线圈电流比等于匝数比的倒数可知，匝数比不变，原线圈中电流增大，电流表A的示数变大。C错误；
D．用户增多时，由B中分析，同理可知，用户获得的电压减小，若想维持用户获得的电压不变，应使用户所在电路总电压变大，故根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比，应将P适当上调使得匝数比变大。D正确。
故选D。
12．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。
13．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。
14．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。
15．D
【详解】
开关S断开时，设电阻消耗的功率为P，则
理想变压器的输入功率也为P，由题意知电源输出功率是，而电源输出功率等于电阻消耗功率和变压器的输入功率之和，因此电阻消耗功率为P，且
联立可解得
因此
闭合开关S后，因为两副线圈匝数相等，和相等，因此通过的电流相等，设为I，则有
又
解得
若消耗的功率为，则电阻消耗功率为
电源输出功率
故D正确，ABC错误。
故选D。
16． 副线圈匝数偏大
【详解】
[1]日常用电电压为220 V，对于理想变压器，电压之比等于匝数之比
解得原副线圈匝数比为。
[2]用电电压总是偏高，最可能的原因电工在维修绕制副线圈时副线圈匝数偏大。
17． C 20 40 110
【详解】
(1)[1] 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了减小涡流，提高变压器的效率。
故选C。
(2)[2]根据
代入数值
解得
[3]根据
代入数值
解得
(3)[4]根据
代入数值
解得
18． 180 0.5
【详解】
[1]灯泡正常发光说明副线圈输出电压、功率为U2=10V，P2=90W，根据理想变压器
所以原线圈输入电压即电压表读数
[2]由变压器功率关系可知，变压器输入功率
P1=P2=90W
所以电流表读数
19． 220； 降压；
根据最大值和有效值的关系求出有效值的大小，要给手机充电，则必须压把电压降低．
【详解】
[1]．该交流电电压的有效值
[2]．充电电压约为4V，而交流电压为220V，所以手机充电器是降压变压器．
【点睛】
解决本题要知道交变电流的瞬时值表达式，知道最大值和有效值的关系是．
20．136匝
【详解】
由变压器工作原理电压与匝数成正比
解得
21．（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）
22．(1)6V，见解析；(2)，见解析
【详解】
(1)由于变压器输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，故副线圈电线电阻要小，故引线要粗，故ad接6V，bc接220V。
(2)理想变压器是忽略变压器的铜损、铁损与磁损的，但一些小型的变压器的损耗常常不能忽略不计；考虑到这些损耗，则变压器副线圈两端的电压要小于理论值。即
由题意得
而表中数据
则接电源的是。
23．（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
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶50，当输出电流增加0.2A，则输入电流（ ）
A．增加0.2A B．降低1A C．增加10A D．降低2A
2．如图所示的理想变压器电路中，电源电压恒定，四个灯泡完全相同且均能正常发光，灯泡额定电压为U，变压器原、副线圈的匝数分别为和，则（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
3．如图，导线可在置于匀强磁场中的不计电阻的金属框架上滑动，则下列判断正确的是（ ）
A．向左匀加速运动时，电流表中电流均匀增大
B．向左减速运动时，电流表中有电流方向由
C．向左匀速运动时，电流表中有恒定不为零的电流
D．向右加速运动时，电流表中有电流方向由
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．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
6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（ ）
A．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小
B．电压表的示数为5V
C．交流电压的频率为100Hz
D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大
7．如图所示，理想自耦变压器输入端接入正弦交流电，输出端可以通过调节触头的位置来改变输出端匝数，同时在输出端并联一个指示灯L，输出电路中接入滑动变阻器R，调节的位置可以改变R的阻值，两电表均为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）
A．指示灯L常亮且通过指示灯的电流方向每秒钟改变50次
B．不论开关S状态如何，电压表示数为
C．闭合开关S，仅向下滑动，输入功率变小
D．闭合开关S，仅向下滑动，电表示数不变
8．如图甲所示，电压表和电流表均为理想电表，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，定值电阻R1=5Ω、R2与R3的阻值相等，E、F两端接入如图乙所示的交流电源，当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，现将开关K闭合，下列说法正确的是（ ）
A．在t=0.01s时，电压表示数为零
B．电流表中电流方向每秒改变50次
C．R2=10Ω
D．电源的输出功率为120W
9．一理想变压器原、副线圈匝数比为7：4，原线圈与一理想交流电流表和电阻R1串联，副线圈电路中，一电容器与电阻R2串联后，与电阻R3、R4并联，如图所示。当原线圈接入一正弦交流电u=40sin100πt（V）时，电流表的示数为1A。已知R1=5Ω，R2=20Ω，R3=20Ω，R4=40Ω，电容器在电路中会改变电流的相位而不消耗能量，则通过电容器的电流为（ ）
A．0.25A B．0.50A C．0.75A D．1.00A
10．如图所示，高铁的供电流程是将高压或经过牵引变电所进行变压，降至，通过接触网上的电线与车顶上的受电器进行接触而完成受电，机车最终获得的电力使高铁机车运行，下列回答正确的是（ ）
A．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
B．若电网的电压为，则变压所的变压器原、副线圈匝数比
C．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
D．如果高铁机车的电动机输出机械功率为，电机效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为
11．如图是变电所为市区用户供电的示意图。变压器的输入电压是电网的电压，可视为不变。变压器视为理想变压器，其变压比通过P上下可调，输电线的电阻为，则（ ）
A．用户减少时，上的功率增大
B．用户减少时，用户获得的电压不变
C．用户增多时，电流表A的示数减小
D．用户增多时，用户获得的电压要维持不变，应将P适当上调使得原线圈的匝数减小
12．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
13．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
14．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．
15．如图所示，间接一正弦交变电源，内阻不计，理想变压器原线圈与电阻串联，两匝数相等的副线圈分别接有电阻，且。若开关S断开时，测得电源输出功率是电阻消耗功率的2倍。则闭合开关S后，电源输出功率与电阻消耗功率的比值为（ ）
A．3 B．4 C．5 D．6
二、填空题
16．江油某学校用一台变压器将校外10KV高压接入校内供学校师生生活用电，若将该变压器看作理想变压器，其原副线圈匝数比为___________；由于使用年限久，该变压器老化，副线圈被烧坏。为了应急，这个学校的电工撤下变压器，取出副线圈，换用同规格导线重新绕制进修维修，完工后接入原电路。后来该校物理老师发现学校所用电电压老是偏高。你认为电压偏高的最大可能原因是电工在维修绕制副线圈时_________________。
17．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看做理想变压器。某同学欲测量它的初级次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。
(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
C．减小涡流，提高变压器的效率
D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量
(2)在次级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为60V，则次级线圈的匝数为_______匝；在初级线圈左右两端的接线柱上输入12V低压交流电压，理想交流电压表示数为30V，则初级线圈的匝数为________匝。
(3)若初级线圈左右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u=311sin100πt（V），则与次级线圈左右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为___________V。
18．理想变压器，它的初级线圈（原线圈）接在交流电源上，次级线圈（副线圈）接一个标有“10V、90W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为___________V，电流表的读数为___________A。
19．照明用的交流电电压瞬时值表达式为μ=220 sin100πt（V），则该交流电电压的有效值为________ V；如果用该照明用的交流电给手机电池充电（充电电压约为4V）．则手机充电器是________（填“升压”或“降压”）变压器．
三、解答题
20．某机床上用的照明灯电压为36V。如果要用380V的电压降压得到，理想变压器的原线圈是1440匝，那么副线圈应该是多少匝？
21．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。
22．某同学想用220V交变电流作为小型收录机的电源。他先制作了一个交变电流变直流的整流器。但是这个整流器需要用6V的交变电流电源。于是他又添置了一个的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。他不知道如何接法，也没有相应的说明书。
（1）请帮助该同学判断ad端是接220V还是6V。为什么？
（2）为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，他又取匝数匝和匝的一个变压器重新接入电源。测量结果记录如表所示，则接电源的是端还是端？为什么？
23．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
由理想变压器原理
由能量守恒定律
综合可得
进一步可得
当
结合
可得
即输出电流增加0.2A，输入电流增加10A，故C正确。
故选C。
2．B
【详解】
四个灯泡均正常发光，副线圈回路中的电流是原线圈中电流的2倍，因此原副线圈的匝数比为
副线圈回路两个灯泡的并联，电压为U，根据
原线圈两端的电压为
则交流电源的电压
则
故选B。
3．D
【详解】
A．向左匀加速运动时，原线圈中电流均匀增加，副线圈中磁通量均匀增加，产生恒定的感应电动势，则副线圈中产生大小不变的电流，即电流表中电流不变。故A错误；
B．向左减速运动时，由右手定则可知原线圈中产生逆时针的不断减小的电流，根据楞次定律可知副线圈中电流方向也是逆时针方向，即电流表中有电流方向由。故B错误；
C．向左匀速运动时，原线圈中电流保持不变，副线圈中磁通量不变，无电流流过电流表。故C错误；
D．向右加速运动时，右手定则可知原线圈中产生顺时针的不断增加的电流，根据楞次定律可知副线圈中电流方向也是逆时针方向，电流表中有电流方向由。故D正确。
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．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。
6．D
【详解】
A．当L1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，选项A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是220V，所以原线圈接入电压的有效值是
U=220V
理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以V的示数为11V，选项B错误；
C．由图乙知
T=0.02s
所以频率为
选项C错误；
D．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，根据知副线圈输出功率增加，根据能量关系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．指示灯L不经过开关S与一小段线圈连接，不论S状态如何，灯L常亮，由题意可知，交流电周期
且一个周期电流方向改变2次，故每秒钟通过指示灯的电流方向改变100次，A错误；
B．不论开关S状态如何，电压表示数都为有效值220V，B错误；
C．闭合开关S，仅向下滑动，输出端匝数减小，根据电压比可知，输出端电压减小，由可知，输出端的功率变小，输入功率变小，C正确；
D．闭合开关S，仅向下滑动，接入电路的电阻阻值减小，电压表示数不变，输出端电压不变，由欧姆定律可知，电流表示数变大，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．电压表测量的是交流电的有效值，t=0.01s时其示数不为零，故A错误；
B．由题图乙知交流电的周期为0.02s，每个周期内电流方向改变两次，变压器不改变交流电的周期，因此电流表中电流方向每秒改变100次，故B错误；
C．原、副线圈的电流之比为
当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，则
可得
故C错误；
D．开关K闭合后，副线圈等效电阻为
E、F两端接入电压的有效值为
原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
结合
可得原、副线圈的电流分别为
因此电源的输出功率为
故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
交流电的电压有效值为40V，则电路的总功率为
P=I1U1=40W
电阻消耗的电功率为
P1=I12R1=5W
故原线圈的输入功率为35W，由已知条件知原线圈电压
U1=U-I1R1=35V
根据匝数比等于电压比可知副线圈的电压为
U2=20V
所以电阻消耗的电功率为
同理电阻消耗的电功率为
P4=10W
所以电阻消耗的电功率为
P2=5W
根据焦耳定律知通过电阻的电流为
故选B。
10．D
【详解】
AB．若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为
若电网的电压为，则变电所的变压器原、副线圈匝数比为，故AB错误；
CD．若高铁机车功率为，根据
则电流
牵引变电所至机车间的等效电阻
故C错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．用户减少时，用户所在线路总电阻增大，而输入电压不变，由闭合电路欧姆定律可知，用户所在线路的总电流减小，由可知，上的功率减小。A错误；
B．由上述分析，用户所在线路的总电流减小，上的电压减小，总电压不变，所以用户获得的电压增大，B错误；
C．用户增多时，由A中分析，同理可得，用户所在线路总电流增大，由理想变压器原副线圈电流比等于匝数比的倒数可知，匝数比不变，原线圈中电流增大，电流表A的示数变大。C错误；
D．用户增多时，由B中分析，同理可知，用户获得的电压减小，若想维持用户获得的电压不变，应使用户所在电路总电压变大，故根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比，应将P适当上调使得匝数比变大。D正确。
故选D。
12．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。
13．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。
14．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。
15．D
【详解】
开关S断开时，设电阻消耗的功率为P，则
理想变压器的输入功率也为P，由题意知电源输出功率是，而电源输出功率等于电阻消耗功率和变压器的输入功率之和，因此电阻消耗功率为P，且
联立可解得
因此
闭合开关S后，因为两副线圈匝数相等，和相等，因此通过的电流相等，设为I，则有
又
解得
若消耗的功率为，则电阻消耗功率为
电源输出功率
故D正确，ABC错误。
故选D。
16． 副线圈匝数偏大
【详解】
[1]日常用电电压为220 V，对于理想变压器，电压之比等于匝数之比
解得原副线圈匝数比为。
[2]用电电压总是偏高，最可能的原因电工在维修绕制副线圈时副线圈匝数偏大。
17． C 20 40 110
【详解】
(1)[1] 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了减小涡流，提高变压器的效率。
故选C。
(2)[2]根据
代入数值
解得
[3]根据
代入数值
解得
(3)[4]根据
代入数值
解得
18． 180 0.5
【详解】
[1]灯泡正常发光说明副线圈输出电压、功率为U2=10V，P2=90W，根据理想变压器
所以原线圈输入电压即电压表读数
[2]由变压器功率关系可知，变压器输入功率
P1=P2=90W
所以电流表读数
19． 220； 降压；
根据最大值和有效值的关系求出有效值的大小，要给手机充电，则必须压把电压降低．
【详解】
[1]．该交流电电压的有效值
[2]．充电电压约为4V，而交流电压为220V，所以手机充电器是降压变压器．
【点睛】
解决本题要知道交变电流的瞬时值表达式，知道最大值和有效值的关系是．
20．136匝
【详解】
由变压器工作原理电压与匝数成正比
解得
21．（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）
22．(1)6V，见解析；(2)，见解析
【详解】
(1)由于变压器输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，故副线圈电线电阻要小，故引线要粗，故ad接6V，bc接220V。
(2)理想变压器是忽略变压器的铜损、铁损与磁损的，但一些小型的变压器的损耗常常不能忽略不计；考虑到这些损耗，则变压器副线圈两端的电压要小于理论值。即
由题意得
而表中数据
则接电源的是。
23．（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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页