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
2．互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则（　　）
A．该电流表可用来测量直流电 B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器 D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
3．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
4．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
5．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列的哪个物理量可能不相等（　　）
A．交变电流的频率 B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量的变化率
6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心轴头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1=220sin100t（V），则（　　）
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V
B．当时，c、d间的电压瞬时值为110V
C．单刀双掷开关与a连接，滑动触头P向上移动，电压表和电流表的示数均变小
D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小
7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44：9， b是原线圈的抽头，且其恰好位于原线圈的中心，S为单刀双掷开关，负载电阻为R，电表均为理想电表，在原线圈c、d两端接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法中正确的是（　　）
A．当S与a连接， 时，电流表的示数为0
B．无论S与a或b相连，1s内电阻R上电流方向均改变100次
C．将S由a拨向b后时，电压表示数将变为原来的一半
D．将S由a拨向b后时，电阻R消耗的功率变为原来的2倍
8．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
9．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
10．以下电器，主要原理不是电磁感应的是（　　）
A．手机无线充电器 B．电暖器
C．变压器 D．电磁炉
11．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
12．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
13．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
14．如图所示，在理想自耦变压器原线圈的两端加上正弦式交变电压，总匝数匝的副线圈两端连接一个电动机M和电阻R。已知电动机的额定电压、额定功率、内部线圈电阻，定值电阻。现调节自耦变压器的滑片P，使电动机恰好正常工作。电流表为理想电表，则以下说法中正确的是（　　）
A．电流表的示数为1.4A B．接入电路的原线圈的匝数为40匝
C．变压器的输入功率为35W D．电动机的输出功率为7.5W
15．如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡和，当原线圈、端输入电压为灯泡额定电压的倍时，两灯泡均正常发光，则（　　）
A．原、副线圈的匝数之比为：
B．原、副线圈的匝数之比为：
C．此时灯泡和的功率之比为：
D．此时灯泡和的功率之比为：
二、填空题
16．变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示为一小区的降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则_______（填“原线圈”或“副线圈”）应该使用较粗的导线。当副线圈的负载电阻减小时，副线圈中的电流________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
17．如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1:n2＝1000:1，n3:n4＝1:100，图中电压表示数为220V，电流表示数为10A，则高压输电线的输电电压U＝_________ V，输送电功率P＝_________ W.
18．如图所示，理想变压器原线圈接在交变电流两端，经变压器降压后，使小灯泡正常发光．原线圈匝数________（填“多”或“少”）于副线圈匝数，原线圈电压U1与副线圈电压U2的大小关系是U1________U2（填“＞”、“＜”或“=”）．
三、解答题
19．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？
20．如图甲所示为手摇发电机的实物模型，其工作原理可简化为如图乙所示：匀强磁场的磁感应强度大小为，矩形线圈的总电阻为0.1Ω、匝数为50匝、面积为0.1m2，可绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动。将这台手摇发电机接在理想变压器的原线圈上，副线圈接有规格均为“220V，110W”的灯泡L1、L2和阻值为20Ω的定值电阻R，如图丙所示。现在匀速摇动发电机，使两灯泡均正常发光。已知理想变压器的原、副线圈匝数之比为1：10，电压表为理想交流电表，其余电阻均不计。求：
（1）理想交流电压表的读数；
（2）手摇发电机匀速转动的角速度。
21．一边长为L的N匝正方形金属线框abcd，其总电阻为r，线框在磁感应强度大小为B的匀强磁场中以恒定角速度ω做匀速圆周运动。金属线框外接电阻为R的电热器，如图甲所示，V为理想交流电压表。
（1）求电压表的示数U；
（2）若在电刷与电压表间接入一理想变压器，如图乙所示，要使电阻R消耗的电功率最大，求变压器原、副线圈的匝数比k及电压表的示数U′。
22．如图所示，有四个完全相同的灯泡，其中灯泡L1、L2与理想变压器的原线圈串联，灯泡L3、L4并联后接在副线圈两端，四个灯泡均正常发光。求变压器原副线圈的匝数比n1：n2。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
A．互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，故A错误；
B．电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，故B正确；
C．该电表原线圈为单匝，是升压变压器，故C错误；
D．测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，故D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．B
【详解】
A．变压器只改变电压和电流不改变电流的频率，频率相等，A不符合题意。
B．对单个副线圈，电流有效值与匝数成反比，对多个副线圈的电流根据功率相等求解，原副线圈的电流不相等，B符合题意；
C．输入功率等于输出功率，C不符合题意；
D．变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，原副线圈的磁通量变化率相等，D不符合题意；
故选B。
6．B
【详解】
A．原线圈c、d两端加上交变电压的瞬时值表达式
u1=220sin100πt(V)
可知
根据理想变压器的电压比
可知
即为电压表的示数，A错误；
B．当时，c、d间的电压瞬时值
B正确；
C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表测的副线圈两端的电压U2不变，R增大，电流表的示数变小，C错误；
D．当单刀双掷开关由a扳向b时，U1、n2不变，n1减小，由
知U2增大，次级电流变大，即电压表和电流表的示数变大，D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．电流表测量的是有效值，有效值不为零，所以当S与a连接，时，电流表的示数不为0，A错误；
B．变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的周期是0.02s，频率为50Hz，1s电流方向改变100次，B正确。
CD．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的匝数减半，根据
所以副线圈的输出的电压要变大为原来2倍，电阻R上消耗的功率变大4倍，CD错误。
故选B。
8．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。
9．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。
10．B
【详解】
A．手机无线充电器底座发射变化的磁场，变化的磁场通过手机中的线圈后产生感应电流，采用了电磁感应原理，故A不符合题意；
B．电暖器主要用到的是电流的热效应，不是电磁感应原理，故B符合题意；
C．变压器使用电磁互感原理，采用了电磁感应原理，故C不符合题意；
D．电磁炉是利用锅底在磁场中产生涡流而产生的，应用了电磁感应现象，故D不符合题意；
故选B。
11．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。
12．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。
13．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。
14．C
【详解】
B．根据
即
得接入电路的原线圈的匝数为
B错误；
A．根据
得
A错误；
变压器的输入功率
C正确；
电动机的输出功率
D错误。
故选C。
15．B
【详解】
AB．灯泡正常发光，则其电压均为额定电压，因为输入电压为灯泡额定电压的倍，所以原线圈输入电压为灯泡额定电压的倍，输出电压等于灯泡的额定电压，可知：原、副线圈匝数之比为6：，故A错误，B正确；
CD．根据公式
得和的电流之比为
由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式可得：两者的电功率之比为：，故CD错误。
故选。
16． 副线圈 增大
【详解】
[1]副线圈的电流大于原线圈的电流，所以副线圈的导线粗。
[2]当副线圈的负载电阻减小时，由于副线圈电压不变，所以副线圈中的电流增大。
17． 2.2×105 2.2×108
【详解】
由图可知，甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比；故U=220×1000=220000V；
乙串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，故电流I=10×100=1000A；
则输电功率P=UI=2.2×105×1000=2.2×108W；
点睛：本题考查了变压器的特点，要知道电流互感器和电压互感器的连接方式，并能根据互感器测出电路中的电压和电流，同时注意明确输电功率P=UI．
18． 多 ＞
根据题意知经变压器电压降低，判断出是降压变压器，根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比即可求解．
【详解】
因为这是降压变压器，可知原线圈电压，根据电压与匝数成正比，即，可知，即原线圈匝数多于副线圈匝数．
19．136匝
【详解】
由变压器工作原理电压与匝数成正比
解得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）由于灯泡均正常发光，则副线圈的电流
副线圈的电压
由电压与匝数的关系
解得电压表示数为
（2）原线圈的电流为
交流发电机的电动势的有效值为
交流电电动势的峰值为
交流电电动势的峰值与角速度的关系
解得手摇发电机匀速转动的角速度
21．（1）；（2），
【详解】
（1）线框在匀强磁场中匀速转动，回路中产生正弦式交变电流，设电动势的峰值为Em，则有
解得
（2）把外电路（变压器和电阻R）等效为一个电阻R′，当等效电阻时电阻R消耗的电功率最大，设变压器原、副线圈的电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则有
解得
即当时，电阻R消耗的电功率最大此时有
解得
22．2：1
【详解】
由于灯泡正常发光，可知变压器原副线圈中通过的电流之比为
I1：I2=1：2
又
解得
n1：n2=2：1
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