3.3变压器 人教版（2019）高中物理选择性必修第二册同步练习（同步练习）
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| 名称 | 3.3变压器 人教版（2019）高中物理选择性必修第二册同步练习（同步练习） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 766.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-27 11:54:42 | ||
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文档简介
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3.3变压器人教版（ 2019）高中物理选择性必修第二册同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
图乙是降压变压器图甲给用户供电的电路示意图，表示输电线的总电阻、假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器减少时，则( )
A. 用户总电阻减少 B. 电压表示数增大
C. 用电器两端电压升高 D. 电流表示数保持不变
如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同已知发射、接收线圈匝数比， 、端输出电流，则、端输入电流的
A. 频率为 B. 周期为
C. 有效值为 D. 最大值为
一理想变压器的原，副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为，则( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
一输入电压为，输出电压为的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了匝线圈。如图所示，然后将原来线圈接到交流电源上，测得新绕线圈的端电压为，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
如图所示理想变压器原线圈的匝数为，副线圈的匝数为，原线圈的两端、接正弦交流电源，电压表的示数为，负载电阻，电流表的示数为下列判断中正确的是( )
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. 电流表的示数为 D. 电流表的示数为
如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为：，电压表和电流表均为理想电表，是金属热电阻，其阻值随温度的升高而增大，为定值电阻。原线圈接在的交流电源上，则( )
A. 变压器原、副线圈中交流电的频率之比为：
B. 变压器原、副线圈中的电流之比为：
C. 当温度升高时，电流表的读数变大
D. 当温度升高时，电压表的读数变小
某物理社团在物理实验室探究简单供电电路的工作情况，他们从仪器室借了一个手摇交流发电机，接上电压表。当他们手摇摇柄以某一恒定的频率转动发电机的转轮时，看到电压表的示数为。为了让一个额定电压为的小灯泡正常发光，他们又从仪器室中借来可拆变压器，绕制了两个匝数不同的线圈套在可拆变压器两侧的固定铁芯上，然后再放上拆下来的横条铁芯。某同学把该变压器的一个线圈串接发电机的输出端，将另一个线圈串接小灯泡。反复调整线圈匝数后，使小灯泡正常发光，其示意图如下图所示。下列说法正确的是( )
A. 发电机输出电压的最大值为
B. 如果变压器接发电机的线圈匝数为匝，那么接灯泡的线圈匝数应为匝
C. 若仅将可拆变压器上端的横条铁芯拿掉，则小灯泡仍正常发光
D. 与变压器未通电时相比较，此时取下变压器上端的横条铁芯，将会更费力
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈接正弦交流电源的电压有效值，电阻，，，电流表为理想电表，下列说法正确的是
A. 开关断开时，电流表的示数为
B. 开关从断开到闭合，电流表的示数变化了
C. 开关闭合时与开关断开时副线圈电路消耗的功率相等
D. 无论开关闭合还是断开，消耗的功率总是大于副线圈消耗的功率
一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关闭合和断开时，变压器输出的功率相等。下列说法正确的是
A. 开关闭合和断开时，变压器原线圈两端电压比为
B. 开关闭合和断开时，变压器原线圈两端电压比为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原、副线圈匝数比为
如图甲所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，、为规格相同的两个小灯泡，为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压随时间的变化关系如图乙所示。现将接、闭合，此时正常发光。下列说法正确的是( )
A. 输入电压的表达式
B. 只断开后，、均正常发光
C. 只断开后，原线圈的输入功率减小
D. 若将换接到，消耗的电功率为
如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，原、副线圈两端的电压分别为、，原、副线圈中通过的电流分别为、。若保持、、不变，将开关由闭合变为断开，则
A. 增大 B. 增大
C. 减小 D. 变压器的输入功率减小
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
物理研究课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：
下列说法正确的是____；
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是____。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示．它有两个外观基本相同的线圈、，线圈外部还可以绕线．
某同学用一个多用电表的同一电阻挡倍率为“”先后测量了、线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的、位置，由此可推断______填“”或“”线圈的匝数较多．
某同学欲借用一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一个低压交流电源来测量线圈的匝数．变压器视为理想变压器．设计的实验步骤如下请完成填空：
把低压电源接线圈，让它的输出电压恒为；多用电表选择______填“电压”“电流”或“电阻”挡接在线圈两端测量它的______填“电压”“电流”或“电阻”
断开电源，用长导线在变压器线圈外部绕一个匝数为的线圈；
接通电源，让它的输出电压仍为；多用电表选择______填“电压”“电流”或“电阻”挡接在线圈两端测量它的______填“电压”“电流”或“电阻”．
根据测量计算，得到线圈的匝数______．
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
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电阻不变，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数。电表均为理想交流电表
求副线圈的匝数。
当开关断开时，电流表的示数，则的示数为多少？
在中情况下，当开关闭合时，电流表的示数为多少？
如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器滑动变阻器阻值变化范围为和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为。求：
此时电阻和消耗的功率之比；
此时变压器副线圈两端的电压；
若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
某发电厂的发电机的输出功率，发电机输出电压，向远处送电的输电线的总电阻已知输电线上损失的功率为输送功率的，用户得到的电压是．
应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图．
求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查变压器的动态分析。当用户使用的用电器减少时，则用户总电阻变大，根据变压器的电压关系分析电压变化，再分析电流变化。
【解答】
当用户使用的用电器减少时，则用户总电阻变大，因的读数由变压器初级电压和匝数比决定，可知读数不变，次级电流减小，则的电压减小，用电器两端电压变大，因次级电流减小，则初级电流减小，即电流表示数减小，故C正确，ABD错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查变压器的工作原理和基本关系，基础题目。
根据表达式得出交流电的周期和最大电流，结合变压器的特点得出端电流的周期，计算电流的频率，根据匝数比与电流比关系得出电流的最大值，从而求出电流的有效值即可判断。
【解答】
由知，，解得端电流的周期，最大电流。由于变压器不改变交流电的频率和周期，则端输入电流的周期仍为，频率为，电流的最大值，电流的有效值。故C正确，ABD错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】
首先计算出通过副线圈的电流，由变比关系可知原线圈的电流，继而可表示出与原线圈串联的电阻的分压，结合题意即可在原线圈上列出电压的等式，可求出副线圈上的电压，利用焦耳定律可表示出两个电阻的功率，继而可解得比值。
该题的突破口是表示出原线圈中的电流和原线圈回路中的电阻的分压，找出原线圈的电压和原线圈回路中的电阻的分压的数值关系，该题类似于远距离输电的情况。
【解答】
由题意知：副线圈的电流为：，则原线圈的电流为：，与原线圈串联的电阻的电压为：，由变压器的变比可知，原线圈的电压为，所以有：，解得：；原线圈回路中的电阻的功率为：，副线圈回路中的电阻的功率为：，所以，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得：，
变压器烧坏前，同理 ，故B正确，ACD错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
理想变压器输入功率等于输出功率，原副线圈电流与匝数成反比，原副线圈电压与匝数成正比。
理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．输入电压决定输出电压，而输出功率决定输入功率。
【解答】
变压器的输出功率等于输入功率，则：，解得：，由于原副线圈电流与匝数成反比，所以初级线圈和次级线圈的匝数比：。故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】根据副线圈的电流与匝数成反比求出原副线圈电流之比；根据变压器变压比得出副线圈电压不变；根据温度变化判断热敏电阻阻值如何变化，然后判断电压表与电流表示数如何变化；变压器不能改变交流电的频率。
此题考查了变压器的构造和原理，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。
【解答】、变压器原副线圈中交变电流的频率是相同的，变压器不改变交变电流的频率，故A错误；
B、流过原副线圈的电流与匝数成反比，即，故B正确；
、变压器输入电压不变，即电压表读数不变，匝数不变，副线圈两端电压不变，当温度升高时，其阻值变大，则根据欧姆定律可得流过副线圈的电流减小，故电流表读数变小，故CD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
电压表测量的是交流电压的有效值；根据变压比得到变压器的匝数比；把铁芯拿走，就会产生漏磁现象；与变压器未通电时相比较，通电时变压器铁芯中有电流产生的磁场，横条铁芯与缠绕线圈的铁芯由磁力的作用。
明确变压器的构造和原理是解题的关键。
【解答】
A.电压表测量的是交流电压的有效值，故A错误；
B.对于变压器，所以原、副线圈的匝数比应该是，故B错误；
C.若把铁芯拿掉，就会产生漏磁现象，小灯泡会变暗，故C错误；
D.与变压器未通电时相比较，通电时变压器铁芯中有电流产生的磁场，横条铁芯与缠绕线圈的铁芯有磁力的作用，因此，此时取下变压器上端的横条铁芯，将会更费力，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器，学生需结合比例关系，及原副线圈功率相等综合分析解题。
理想变压器原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压之比，等于电流的倒数之比；理想变压器原副线圈两端电功率相等，由此解答。
【解答】
A.理想变压器原、副线圈匝数比为：，则电流之比为：：：：；
断开时，根据功率关系可得：；
联立解得：，故A错误；
B.闭合时，：：：，；解得：，所以开关从断开到闭合，电流表的示数变化了，故B正确；
C.闭合时：；断开时：，故C错误；
D.断开：消耗的功率，
闭合：消耗的功率；
所以无论开关闭合还是断开，消耗的功率总是大于副线圈消耗的功率，故D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
开关闭合时变压器输出功率与断开时变压器输出功率相等，求出两种情况下副线圈的电流之比，得出原线圈两端电压之比；根据变压器原理求出开关闭合、断开时，原线圈的电流强度和电压，根据闭合电路的欧姆定律列方程求解变压器原、副线圈匝数比。
【解答】
由于开关闭合时变压器输出功率与断开时变压器输出功率相等，设开关闭合时副线圈的电流强度为、断开时副线圈的电流强度为，则有：；
解得：；
根据变压器原理可知：变压器原线圈两端电压比：，故A错误，B正确；
设变压器原副线圈的匝数比为，
开关闭合时，原线圈的电流强度为，电压为，根据闭合电路的欧姆定律可得：；
开关断开时，原线圈的电流强度为，电压为，根据闭合电路的欧姆定律可得：，
联立解得，即变压器原、副线圈匝数比为，故C正确，D错误。
10.【答案】
【解析】解：、周期是，，所以输入电压的表达式应为，故A错误；
B、只断开后，负载电阻变大为原来的倍，电压不变，则副线圈电流变小为原来的一半，、的功率均变为额定功率的四分之一，则、均不能正常发光，故B错误；
C、只断开后，负载电阻变大，副线圈电流变小，输出功率变小，则原线圈的输入功率减小，故C正确；
D、若换接到后，电阻电压有效值为，消耗的电功率为，故D正确。
故选CD。
根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论。
掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题比较简单，是电路动态分析，直接根据理想变压器原副线圈匝数比与电压、电流比之间的关系即可求解，理想变压器的输入功率与输出功率相等。
本题结合动态分析考查了有关变压器的基础知识，对于这些基础知识平时要加强记忆与理解，同时通过做题加强对基本公式的理解与应用。
【解答】
变压器的电压只与输入电压和匝数之比决定，所以开断开合时不变。但是断开开关后副线圈的电阻增大，电流减小，根据电流与匝数成反比知原副线圈电流都减小。由可知变压器的输入功率减小。
故选CD。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器的原理和实验操作的注意事项，关键要采用控制变量法探究理想变压器原副线圈电压之比等于匝数之比。
根据变压器电压和匝数的实验原理与注意事项分析作答，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使输出电压较小。
【解答】
为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B.变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；
C.研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D.为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；
变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F正确。
故选：。
与变压器未通电时相比较，通电时线圈产生磁场，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；
B.增加原线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压减小，灯泡的亮度降低，故B错误。
C.增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压增大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。
故选AC。
故答案为：；。
13.【答案】 电压 电压 电压 电压
【解析】解：多用电表欧姆挡读数指针指示值倍率．的读数为，倍率为，所以电阻为同理的读数为；
根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为的电阻比大，所以线圈匝数多．
因为要测量线圈匝数，所以要把线圈与低压交流电源相连接．变压器输入输出电压都是交流电，所以要用交流电压档测输入和输出电压．
把低压电源接线圈，让它的输出电压恒为；所以还需要测量的是线圈两侧的电压，则多用电表选择电压挡接在线圈两端测量它的电压；
断开电源，用长导线在变压器线圈外部绕一个匝数为的线圈；
接通电源，让它的输出电压仍为；所以还需要测量的是线圈两侧的电压，则多用电表选择电压挡接在线圈两端测量它的电压；
根据电压比与匝数比的关系可得：，得到线圈的匝数
故答案为：，电压；电压；电压，电压；
根据多用电表欧姆挡读数指针指示值倍率确定电阻大小，根据电阻大小判断匝数多少．
根据变压器的原理，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，分析即可得出结论．
本题考查多用电表的使用及原理；此题既要对多用表能正确使用，又要对变压器的原理熟练掌握，综合要求较高．属于难题．
14.【答案】解：由理想变压器电压与线圈匝数的关系可得，，，解得匝；
当开关断开时，有，解得；
当开关断开时，有，当开关闭合时，设副线圈负载总电阻为，有，
副线圈中的总电流为，由可得。
【解析】见答案。
15.【答案】解：由，，得：；
设原、副线圈两端的电压分别为、，电阻两端电压为，，得，
，，得，
因 ，则；
设变阻器接入电路电阻为，可得 ，
又，整理得：，
当，变压器输出功率最大，即，，
变压器最大输出功率为：。
【解析】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。
求出原线圈与副线圈的电流之比，再根据功率的计算公式求解功率之比；
根据原线圈的输入电压和与总电压的关系，结合原线圈的输入电压与副线圈输出电压的关系即可算出副线圈两端的电压；
结合原副线圈电压关系表示出变压器输出功率，根据数学知识求出变阻器接入电路的阻值以及最大功率。
16.【答案】解：需要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示．
按题意， ．
设输电线路中的电流为，，
．
输送电压 ，
对升压变压器，
输电线路上损失电压 ，
降压变压器原线圈两端电压 ，
用户在副线圈两端得到电压 ，所以．
故升压变压器原、副线圈匝数比为：；降压变压器原、副线圈匝数比为：。
答：只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示：
；
升压变压器原、副线圈匝数比为：；降压变压器原、副线圈匝数比为：。
【解析】解决本题的关键知道原副线圈的电压比等于线圈的匝数之比．以及知道输电线上功率损失。
要想在输电线上损失的功率小，需提高输电电压，减小输电电流，需接升压变压器．最后用户需要低电压，需接降压变压器；
根据功率损失，求出输电线的电流，根据输送的功率得出输送的电压，根据原副线圈的电压比等于匝数比求出升压变压器的匝数比．求出输电线上的电压损失，得出降压变压器的输入电压，从而得出降压变压器的匝数比。
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3.3变压器人教版（ 2019）高中物理选择性必修第二册同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
图乙是降压变压器图甲给用户供电的电路示意图，表示输电线的总电阻、假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器减少时，则( )
A. 用户总电阻减少 B. 电压表示数增大
C. 用电器两端电压升高 D. 电流表示数保持不变
如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同已知发射、接收线圈匝数比， 、端输出电流，则、端输入电流的
A. 频率为 B. 周期为
C. 有效值为 D. 最大值为
一理想变压器的原，副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为，则( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
一输入电压为，输出电压为的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了匝线圈。如图所示，然后将原来线圈接到交流电源上，测得新绕线圈的端电压为，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈分别为( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
如图所示理想变压器原线圈的匝数为，副线圈的匝数为，原线圈的两端、接正弦交流电源，电压表的示数为，负载电阻，电流表的示数为下列判断中正确的是( )
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. 电流表的示数为 D. 电流表的示数为
如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为：，电压表和电流表均为理想电表，是金属热电阻，其阻值随温度的升高而增大，为定值电阻。原线圈接在的交流电源上，则( )
A. 变压器原、副线圈中交流电的频率之比为：
B. 变压器原、副线圈中的电流之比为：
C. 当温度升高时，电流表的读数变大
D. 当温度升高时，电压表的读数变小
某物理社团在物理实验室探究简单供电电路的工作情况，他们从仪器室借了一个手摇交流发电机，接上电压表。当他们手摇摇柄以某一恒定的频率转动发电机的转轮时，看到电压表的示数为。为了让一个额定电压为的小灯泡正常发光，他们又从仪器室中借来可拆变压器，绕制了两个匝数不同的线圈套在可拆变压器两侧的固定铁芯上，然后再放上拆下来的横条铁芯。某同学把该变压器的一个线圈串接发电机的输出端，将另一个线圈串接小灯泡。反复调整线圈匝数后，使小灯泡正常发光，其示意图如下图所示。下列说法正确的是( )
A. 发电机输出电压的最大值为
B. 如果变压器接发电机的线圈匝数为匝，那么接灯泡的线圈匝数应为匝
C. 若仅将可拆变压器上端的横条铁芯拿掉，则小灯泡仍正常发光
D. 与变压器未通电时相比较，此时取下变压器上端的横条铁芯，将会更费力
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈接正弦交流电源的电压有效值，电阻，，，电流表为理想电表，下列说法正确的是
A. 开关断开时，电流表的示数为
B. 开关从断开到闭合，电流表的示数变化了
C. 开关闭合时与开关断开时副线圈电路消耗的功率相等
D. 无论开关闭合还是断开，消耗的功率总是大于副线圈消耗的功率
一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关闭合和断开时，变压器输出的功率相等。下列说法正确的是
A. 开关闭合和断开时，变压器原线圈两端电压比为
B. 开关闭合和断开时，变压器原线圈两端电压比为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原、副线圈匝数比为
如图甲所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比，电阻，、为规格相同的两个小灯泡，为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压随时间的变化关系如图乙所示。现将接、闭合，此时正常发光。下列说法正确的是( )
A. 输入电压的表达式
B. 只断开后，、均正常发光
C. 只断开后，原线圈的输入功率减小
D. 若将换接到，消耗的电功率为
如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，原、副线圈两端的电压分别为、，原、副线圈中通过的电流分别为、。若保持、、不变，将开关由闭合变为断开，则
A. 增大 B. 增大
C. 减小 D. 变压器的输入功率减小
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
物理研究课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示：
下列说法正确的是____；
A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是____。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示．它有两个外观基本相同的线圈、，线圈外部还可以绕线．
某同学用一个多用电表的同一电阻挡倍率为“”先后测量了、线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的、位置，由此可推断______填“”或“”线圈的匝数较多．
某同学欲借用一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一个低压交流电源来测量线圈的匝数．变压器视为理想变压器．设计的实验步骤如下请完成填空：
把低压电源接线圈，让它的输出电压恒为；多用电表选择______填“电压”“电流”或“电阻”挡接在线圈两端测量它的______填“电压”“电流”或“电阻”
断开电源，用长导线在变压器线圈外部绕一个匝数为的线圈；
接通电源，让它的输出电压仍为；多用电表选择______填“电压”“电流”或“电阻”挡接在线圈两端测量它的______填“电压”“电流”或“电阻”．
根据测量计算，得到线圈的匝数______．
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
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电阻不变，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数。电表均为理想交流电表
求副线圈的匝数。
当开关断开时，电流表的示数，则的示数为多少？
在中情况下，当开关闭合时，电流表的示数为多少？
如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，电阻接在原线圈回路中，滑动变阻器滑动变阻器阻值变化范围为和电阻串联接在副线圈回路中，已知电阻，，原线圈一侧接在电压恒为的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电路电阻值为。求：
此时电阻和消耗的功率之比；
此时变压器副线圈两端的电压；
若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时，变压器输出功率最大？最大值为多少？
某发电厂的发电机的输出功率，发电机输出电压，向远处送电的输电线的总电阻已知输电线上损失的功率为输送功率的，用户得到的电压是．
应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图．
求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查变压器的动态分析。当用户使用的用电器减少时，则用户总电阻变大，根据变压器的电压关系分析电压变化，再分析电流变化。
【解答】
当用户使用的用电器减少时，则用户总电阻变大，因的读数由变压器初级电压和匝数比决定，可知读数不变，次级电流减小，则的电压减小，用电器两端电压变大，因次级电流减小，则初级电流减小，即电流表示数减小，故C正确，ABD错误。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查变压器的工作原理和基本关系，基础题目。
根据表达式得出交流电的周期和最大电流，结合变压器的特点得出端电流的周期，计算电流的频率，根据匝数比与电流比关系得出电流的最大值，从而求出电流的有效值即可判断。
【解答】
由知，，解得端电流的周期，最大电流。由于变压器不改变交流电的频率和周期，则端输入电流的周期仍为，频率为，电流的最大值，电流的有效值。故C正确，ABD错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】
首先计算出通过副线圈的电流，由变比关系可知原线圈的电流，继而可表示出与原线圈串联的电阻的分压，结合题意即可在原线圈上列出电压的等式，可求出副线圈上的电压，利用焦耳定律可表示出两个电阻的功率，继而可解得比值。
该题的突破口是表示出原线圈中的电流和原线圈回路中的电阻的分压，找出原线圈的电压和原线圈回路中的电阻的分压的数值关系，该题类似于远距离输电的情况。
【解答】
由题意知：副线圈的电流为：，则原线圈的电流为：，与原线圈串联的电阻的电压为：，由变压器的变比可知，原线圈的电压为，所以有：，解得：；原线圈回路中的电阻的功率为：，副线圈回路中的电阻的功率为：，所以，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.【答案】
【解析】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得：，
变压器烧坏前，同理 ，故B正确，ACD错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】
【分析】
理想变压器输入功率等于输出功率，原副线圈电流与匝数成反比，原副线圈电压与匝数成正比。
理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．输入电压决定输出电压，而输出功率决定输入功率。
【解答】
变压器的输出功率等于输入功率，则：，解得：，由于原副线圈电流与匝数成反比，所以初级线圈和次级线圈的匝数比：。故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】根据副线圈的电流与匝数成反比求出原副线圈电流之比；根据变压器变压比得出副线圈电压不变；根据温度变化判断热敏电阻阻值如何变化，然后判断电压表与电流表示数如何变化；变压器不能改变交流电的频率。
此题考查了变压器的构造和原理，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。
【解答】、变压器原副线圈中交变电流的频率是相同的，变压器不改变交变电流的频率，故A错误；
B、流过原副线圈的电流与匝数成反比，即，故B正确；
、变压器输入电压不变，即电压表读数不变，匝数不变，副线圈两端电压不变，当温度升高时，其阻值变大，则根据欧姆定律可得流过副线圈的电流减小，故电流表读数变小，故CD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
电压表测量的是交流电压的有效值；根据变压比得到变压器的匝数比；把铁芯拿走，就会产生漏磁现象；与变压器未通电时相比较，通电时变压器铁芯中有电流产生的磁场，横条铁芯与缠绕线圈的铁芯由磁力的作用。
明确变压器的构造和原理是解题的关键。
【解答】
A.电压表测量的是交流电压的有效值，故A错误；
B.对于变压器，所以原、副线圈的匝数比应该是，故B错误；
C.若把铁芯拿掉，就会产生漏磁现象，小灯泡会变暗，故C错误；
D.与变压器未通电时相比较，通电时变压器铁芯中有电流产生的磁场，横条铁芯与缠绕线圈的铁芯有磁力的作用，因此，此时取下变压器上端的横条铁芯，将会更费力，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器，学生需结合比例关系，及原副线圈功率相等综合分析解题。
理想变压器原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压之比，等于电流的倒数之比；理想变压器原副线圈两端电功率相等，由此解答。
【解答】
A.理想变压器原、副线圈匝数比为：，则电流之比为：：：：；
断开时，根据功率关系可得：；
联立解得：，故A错误；
B.闭合时，：：：，；解得：，所以开关从断开到闭合，电流表的示数变化了，故B正确；
C.闭合时：；断开时：，故C错误；
D.断开：消耗的功率，
闭合：消耗的功率；
所以无论开关闭合还是断开，消耗的功率总是大于副线圈消耗的功率，故D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。
开关闭合时变压器输出功率与断开时变压器输出功率相等，求出两种情况下副线圈的电流之比，得出原线圈两端电压之比；根据变压器原理求出开关闭合、断开时，原线圈的电流强度和电压，根据闭合电路的欧姆定律列方程求解变压器原、副线圈匝数比。
【解答】
由于开关闭合时变压器输出功率与断开时变压器输出功率相等，设开关闭合时副线圈的电流强度为、断开时副线圈的电流强度为，则有：；
解得：；
根据变压器原理可知：变压器原线圈两端电压比：，故A错误，B正确；
设变压器原副线圈的匝数比为，
开关闭合时，原线圈的电流强度为，电压为，根据闭合电路的欧姆定律可得：；
开关断开时，原线圈的电流强度为，电压为，根据闭合电路的欧姆定律可得：，
联立解得，即变压器原、副线圈匝数比为，故C正确，D错误。
10.【答案】
【解析】解：、周期是，，所以输入电压的表达式应为，故A错误；
B、只断开后，负载电阻变大为原来的倍，电压不变，则副线圈电流变小为原来的一半，、的功率均变为额定功率的四分之一，则、均不能正常发光，故B错误；
C、只断开后，负载电阻变大，副线圈电流变小，输出功率变小，则原线圈的输入功率减小，故C正确；
D、若换接到后，电阻电压有效值为，消耗的电功率为，故D正确。
故选CD。
根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论。
掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决。
11.【答案】
【解析】
【分析】
本题比较简单，是电路动态分析，直接根据理想变压器原副线圈匝数比与电压、电流比之间的关系即可求解，理想变压器的输入功率与输出功率相等。
本题结合动态分析考查了有关变压器的基础知识，对于这些基础知识平时要加强记忆与理解，同时通过做题加强对基本公式的理解与应用。
【解答】
变压器的电压只与输入电压和匝数之比决定，所以开断开合时不变。但是断开开关后副线圈的电阻增大，电流减小，根据电流与匝数成反比知原副线圈电流都减小。由可知变压器的输入功率减小。
故选CD。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了变压器的原理和实验操作的注意事项，关键要采用控制变量法探究理想变压器原副线圈电压之比等于匝数之比。
根据变压器电压和匝数的实验原理与注意事项分析作答，为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使输出电压较小。
【解答】
为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B.变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；
C.研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；
D.为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；
变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F正确。
故选：。
与变压器未通电时相比较，通电时线圈产生磁场，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；
B.增加原线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压减小，灯泡的亮度降低，故B错误。
C.增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压增大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。
故选AC。
故答案为：；。
13.【答案】 电压 电压 电压 电压
【解析】解：多用电表欧姆挡读数指针指示值倍率．的读数为，倍率为，所以电阻为同理的读数为；
根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为的电阻比大，所以线圈匝数多．
因为要测量线圈匝数，所以要把线圈与低压交流电源相连接．变压器输入输出电压都是交流电，所以要用交流电压档测输入和输出电压．
把低压电源接线圈，让它的输出电压恒为；所以还需要测量的是线圈两侧的电压，则多用电表选择电压挡接在线圈两端测量它的电压；
断开电源，用长导线在变压器线圈外部绕一个匝数为的线圈；
接通电源，让它的输出电压仍为；所以还需要测量的是线圈两侧的电压，则多用电表选择电压挡接在线圈两端测量它的电压；
根据电压比与匝数比的关系可得：，得到线圈的匝数
故答案为：，电压；电压；电压，电压；
根据多用电表欧姆挡读数指针指示值倍率确定电阻大小，根据电阻大小判断匝数多少．
根据变压器的原理，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，分析即可得出结论．
本题考查多用电表的使用及原理；此题既要对多用表能正确使用，又要对变压器的原理熟练掌握，综合要求较高．属于难题．
14.【答案】解：由理想变压器电压与线圈匝数的关系可得，，，解得匝；
当开关断开时，有，解得；
当开关断开时，有，当开关闭合时，设副线圈负载总电阻为，有，
副线圈中的总电流为，由可得。
【解析】见答案。
15.【答案】解：由，，得：；
设原、副线圈两端的电压分别为、，电阻两端电压为，，得，
，，得，
因 ，则；
设变阻器接入电路电阻为，可得 ，
又，整理得：，
当，变压器输出功率最大，即，，
变压器最大输出功率为：。
【解析】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。
求出原线圈与副线圈的电流之比，再根据功率的计算公式求解功率之比；
根据原线圈的输入电压和与总电压的关系，结合原线圈的输入电压与副线圈输出电压的关系即可算出副线圈两端的电压；
结合原副线圈电压关系表示出变压器输出功率，根据数学知识求出变阻器接入电路的阻值以及最大功率。
16.【答案】解：需要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示．
按题意， ．
设输电线路中的电流为，，
．
输送电压 ，
对升压变压器，
输电线路上损失电压 ，
降压变压器原线圈两端电压 ，
用户在副线圈两端得到电压 ，所以．
故升压变压器原、副线圈匝数比为：；降压变压器原、副线圈匝数比为：。
答：只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示：
；
升压变压器原、副线圈匝数比为：；降压变压器原、副线圈匝数比为：。
【解析】解决本题的关键知道原副线圈的电压比等于线圈的匝数之比．以及知道输电线上功率损失。
要想在输电线上损失的功率小，需提高输电电压，减小输电电流，需接升压变压器．最后用户需要低电压，需接降压变压器；
根据功率损失，求出输电线的电流，根据输送的功率得出输送的电压，根据原副线圈的电压比等于匝数比求出升压变压器的匝数比．求出输电线上的电压损失，得出降压变压器的输入电压，从而得出降压变压器的匝数比。
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