人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷

人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷
一、选择题
1．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是(　　)
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为10∶1
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】理想变压器无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率。
故选B
【分析】本题考查变压器原理，属于基础题。
2．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是(　　)
A．这是一个升压变压器
B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多
C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 V
D．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，选项B正确；
变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；
由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误.
故选B
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题。
3．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，某副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900 匝；原线圈为1 100 匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(　　)
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A
C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】解答：对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流 ，负载两端电压即为副线圈电压，由 得
故选B
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
4．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是(　　)
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率减小
【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】解答：由图象甲可知原线圈输入电压的最大值Um＝311 V，周期T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值 ，频率 ，选项A正确；
由 得变压器次级电压 ，B错误；
P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误；
P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D错误 。
故选A
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题；同时考查对交变电流图像的分析。
5．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一理想变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压 ，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于(　　)
A．440 Ω B． C．880 Ω D．
【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：当原线圈电流I1＝I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为 ，
副线圈的输出电压有效值为
因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin＝ ＝880 Ω.
故选C
分析：本题的关键是要知道保险丝熔断电流I0＝1 A为电流的有效值．
6．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则(　　)
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式
【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】解答：根据i t图象，负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)且Im＝0.05 A，通过负载的电流的有效值 ，输出电压的最大值 ，变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2≈3.9 W，变压器原、副线圈匝数比 .选项A正确，选项B、C、D错误．
故选A
分析：本题考查变压器基本原理交流电图像的分析能力，属于基础题。
7．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11 Ω，电容器C的击穿电压为22 V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿．所有电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)
A．电压表的示数为311 V
B．原副线圈的匝数比为10∶1
C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流
D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt V
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】解答：由图象可得输入电压最大值 ，所以输入电压的有效值 ，故A错误；
由电容器刚好不会被击穿，可得副线圈两端电压最大值U2max＝22 V，有效值 ，所以原副线圈的匝数比 ，故B错误；
因为电容器“通交流，隔直流”，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，C错误；
由图象可得输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt V，D正确 。
故选D
分析：本题考查变压器基本原理交流电图像的分析能力，属于基础题。
8．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是(　　)
A．电压表的示数等于5 V
B．电压表的示数等于2.5 V
C．实现点火的条件是 ＞1 000
D．实现点火的条件是 ＜1 000
【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答： 电压表的示数是原线圈正弦式电流的有效值 ；点火的条件是副线圈电压瞬时值大于5 000 V．由 可得 >1 000即可点火.
故选C
分析：本题考查变压器基本原理交流电图像的分析能力，属于基础题，电表的示数为有效值。
9．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　)
A．ab接MN、cd接PQ，IabIcd
C．ab接PQ、cd接MN，IabIcd
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据变压器电流公式I1n1＝I2n2可知，Iab>Icd，电流表应接在电流较小一侧，B项满足题意。故答案为：B。
【分析】变压器基本原理，变压器两端功率相同，增加电压等于减小电流，电流表所接电流过高容易损坏，所以连接电流较小的一端。
10．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）理想变压器如图所示，副线圈接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联在交流电源上，若四个灯泡完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为(　　)
A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】有电路图可知原、副线圈中电流比为I1∶I2＝1∶3，则
I1(U1－U2)＝I2U2得U1＝4U2，所以 U1：U2=4：1。
故选D
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题；关键是找出原、副线圈中电流比为I1∶I2。
11．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12毫安，那么安培表A2的读数是(　　)
A．0 B．3毫安
C．48毫安 D．与R值大小无关
【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，故安培表A2的读数是为0。
故选A
【分析】产生感应电流的条件有两个：(1)闭合电路；(2)穿过闭合电路的磁通量发生了变化。
12．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列哪个物理量不一定相等(　　)
A．交流的频率 B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量变化率
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】根据变压器原理可知原副线圈中交流的频率 、功率、磁通量变化率相等。
故选B
【分析】变压器原副线圈中交流的频率 、功率、磁通量变化率相等
13．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，V和A均为理想电表，灯泡电阻R1＝6 Ω，AB端电压u1＝12 sin (100πt) V .下列说法正确的是(　　)
A．电流频率为100 Hz B．V的读数为24 V
C．A的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】解答： ，所以频率应为f=50 Hz，A错；
U1＝12V，由n1∶n2＝2∶1知，U2＝6 V，B错；
电流为 1 A，C错；功率P1＝P2＝6 W ，D正确。
故选D
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
14．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(　　)
A．I1和I2表示电流的瞬时值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：交流电表的示数为有效值，故A、B两项均错误；
P向下滑动过程中，R变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，U1、U2均不变，所以 变大，由 得 变大，故C项正确，D项错误 。
故选C
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
15．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示为理想变压器．原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100 匝，L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4 W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：P出＝2 W＋4 W＝6 W，由P入＝P出，得I1U1＝6 W，又 ，所以 ，所以 .
故选C
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
16．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，一理想变压器接在正弦交变电源上，变压器原、副线圈匝数比为1：2， A 为理想交流电流表，副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，若电动机线圈电阻r=0.6Ω，则(　　)
A．电流表的示数为5A
B．原线圈所加交变电压的有效值为18V
C．电动机正常工作时的输出功率为300W
D．若在电动机正常工作时，转子突然卡住，则电动机的发热功率为60W
【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：因副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，所以副线圈电流为： ，根据理想变压器的工作原理 ，则 ，故A错误；
因副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，所以副线圈电压为 ，根据理想变压器的工作原理 得 ，故B正确；
电动机为非纯电阻器件，电动机消耗的功率为内阻消耗加输出的机械功率，所以电动机正常工作时的输出功率为 ，故C正确；
若转子突然卡住被卡住，则副线圈回路可视为纯电阻电路，则电流为： ，所以电动机的发热功率为 ，故D错误.
故选BC
分析：本题考查了变压器的构造及原理和电功、电功率，综合性大。
17．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图甲所示，理想变压器原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接且都在正常工作。已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现将开关S断开，下列说法正确的是（　　）
A．热水器消耗的功率变大 B．变压器的输入功率减小
C．原线圈中的交流电的周期为0.1s D．开关S断开后，电压表示数变小
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】 断开开关，副线圈所接电路电阻增大，电流减小，热水器两端电压不变，所以消耗功率不变，故选项A错误；
断开开关，电流减小，电压不变，所以线圈消耗的功率减小，输入功率等于输出功率，故选项B正确；
从乙图像可以知道该交变电流的周期为T=0.02s，故选项C错误；
由于副线圈的电压不变，原副线圈的匝数之比不变，所以原线圈的电压不变，故选项D错误。
故选B
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题。同时考查对交变电流图像的分析。
18．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一理想变压器原、副线圈的匝数比为44∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的（　　）
A．副线圈输出电压的频率为100Hz
B．副线圈输出电压的有效值为5V
C．P向左移动时，变压器原、副线圈的电流都减小
D．P向左移动时，变压器的输入功率增加
【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：交流电周期T=0.02s，所以频率f=50Hz，因为变压器不改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的频率为f=50Hz；交流电的有效值 ，即原线圈的输入电压为U1=220V，所以根据公式 可得，副线圈的输出电压为U2=5V，所以A错误，B正确；
P向左移动时，滑动变阻器连入电路的电阻增加，即副线圈的总电阻增大，由于变压器原副线圈匝数不变，所以副线圈的输入电压不变，电阻增大，所以电流减小，根据公式 可得原线圈的电流减小，故C正确；
根据公式 可得副线圈的电功率减小，所以变压器的输入功率减小，D错误。
故选BC
分析：本题考查变压器基本原理和交流电图像的分析，属于基础题。
二、填空题
19．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的交流电压经变压器降压后得到的。将变压器视为理想变压器，如图所示，如果原线圈是1140匝，则副线圈的匝数是　 　匝，变压器原、副线圈的电流之比为　 　。
【答案】108；9：95
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由于原线圈的电压为380V，副线圈的电压为36V，则原副线圈的匝数之比为 ，故副线圈的匝数 ；由 可知变压器原、副线圈的电流之比为I1：I2=9：95 。
【分析】考查了理想变压器工作原理，属于基础题。
20．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，一个变压器原副线圈的匝数比为3∶1，原线圈两端与平行导轨相接，今把原线圈的导轨置于垂直纸面向里、磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，并在导轨上垂直放一根长为L=30cm的导线ab，当导线以速度v=5m/s做切割磁感线的匀速运动时（平动），副线圈cd两端的电压为　 　 V。
【答案】0
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由于ab棒是匀速运动，产生恒定的电流，则穿过变压器原副线圈中磁通量不变，所以则变压器副线圈没有感应电动势，所以cd端电压为零 。
【分析】变压器原理是原线圈的磁通量完全穿过副线圈磁通量，原线圈中磁通量变化引起副线圈中产生感应电动势，如果原线圈中磁场不变，则副线圈中没有感应电动势。
21．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图：理想变压器原线圈与10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比为　 　，流过灯泡b的电流为　 　A．
【答案】10：3；0.2
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】因a正常发光，根据公式 ，得 ，由 得匝数比为 ；
又a正常发光，根据公式 得 ，
因b灯与a 灯并联，则 Ub=Ua=3V
由 得副线圈总电流 ；
又因b灯与a 灯并联，所以副线圈总电流 I2=Ia+Ib
故流过灯泡b的电流 Ib=I2﹣Ia=0.2A。
【分析】合理选择功率计算公式，结合理想变压器的匝数比与电流比、电压比关系，可快速求解。由a灯正常发光可求出副线圈的电压 ，由 得 ；
a 灯泡正常发光时可由额定功率和电阻求出a灯泡电压、电流；
根据公式 可计算出副线圈的I2，再根据并联电路特点Ib=I2﹣Ia，求出流过灯泡b的电流Ib。
22．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）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。如果变压器上的能量损失可以忽略，那么当用户的用电器增加时，图中的电压表读数 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），电流表读数　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】不变；增大
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】因为变压器的输入电压不变，根据 可知副线圈电压不变，即电压表读数不变；
当用户的用电器增加时，R的值减小，副线圈电阻减小，所以次级电流增大，根据 可知副线圈电流增大，即电流表读数增大。
【分析】变压器原副线圈电压和电流满足 ， ；同时还需要对电路综合分析。
三、计算题
23．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA`时，熔丝就熔断．
（1）熔丝的熔断电流是多大？
（2）当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？
【答案】（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2，当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流，代入数据得I1＝0.98 A；
（2）设副线圈中的电流为 时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 ，代入数据，得P1＝180 W.
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2，当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流，
代入数据得I1＝0.98 A；(2)设副线圈中的电流为时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 ，代入数据，得P1＝180 W.
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题； 变压器的输入功率等于输出功率，即
24．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3 300 V，副线圈的输出电压U2＝220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0＝2 V，则：
（1）原、副线圈的匝数各是多少？
（2）当S断开时，A2的示数I2＝5 A，那么A1的示数是多少？
【答案】（1）电压表示数U0是一匝线圈上的电压．
根据变压比 得
同理可得 得
（2）对理想变压器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2
【知识点】变压器原理
【解析】解答：电压表示数U0是一匝线圈上的电压．(1)根据变压比 得
同理可得 得 (2)对理想变压器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2
分析：变压器原副线圈满足 ，据此可求出匝数比；由变压器输入输出功率相等可求出原线圈的电流。
25．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡LA和LB，小灯泡LA的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30
Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A.
（1）原、副线圈的匝数比为多少？
（2）流过灯泡LB的电流为多少？
【答案】（1）原线圈两端电压U1=10V 因LA正常发光，根据公式 ，得副线圈两端电压 ，由 得匝数比为 ；
（2）LA正常发光，根据公式 得通过LA的电流 ，
因LA灯与LB灯并联，则 UA=UB=3V
由 得副线圈总电流 ；
因LA灯与LB灯并联，所以副线圈总电流 I2=IA+IB
故流过灯泡LB的电流 IB=I2﹣IA=0.2A。
【知识点】变压器原理
【解析】解答：①原线圈两端电压U1=10V 因LA正常发光，根据公式 ，得副线圈两端电压 ，由 得匝数比为 ；
②LA正常发光，根据公式 得通过LA的电流 ，
因LA灯与LB灯并联，则 UA=UB=3V
由 得副线圈总电流 ；
因LA灯与LB灯并联，所以副线圈总电流 I2=IA+IB
故流过灯泡LB的电流 IB=I2﹣IA=0.2A。
分析：变压器原副线圈满足 ，据此可求出匝数比；由变压器输入输出功率相等可求出原线圈的电流。
1 / 1人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷
一、选择题
1．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是(　　)
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为10∶1
2．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是(　　)
A．这是一个升压变压器
B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多
C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 V
D．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小
3．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，某副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900 匝；原线圈为1 100 匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(　　)
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A
C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A
4．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是(　　)
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率减小
5．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一理想变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压 ，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1 A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于(　　)
A．440 Ω B． C．880 Ω D．
6．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则(　　)
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式
7．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11 Ω，电容器C的击穿电压为22 V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿．所有电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)
A．电压表的示数为311 V
B．原副线圈的匝数比为10∶1
C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流
D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt V
8．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是(　　)
A．电压表的示数等于5 V
B．电压表的示数等于2.5 V
C．实现点火的条件是 ＞1 000
D．实现点火的条件是 ＜1 000
9．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　)
A．ab接MN、cd接PQ，IabIcd
C．ab接PQ、cd接MN，IabIcd
10．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）理想变压器如图所示，副线圈接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联在交流电源上，若四个灯泡完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为(　　)
A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1
11．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12毫安，那么安培表A2的读数是(　　)
A．0 B．3毫安
C．48毫安 D．与R值大小无关
12．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列哪个物理量不一定相等(　　)
A．交流的频率 B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量变化率
13．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，V和A均为理想电表，灯泡电阻R1＝6 Ω，AB端电压u1＝12 sin (100πt) V .下列说法正确的是(　　)
A．电流频率为100 Hz B．V的读数为24 V
C．A的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W
14．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(　　)
A．I1和I2表示电流的瞬时值
B．U1和U2表示电压的最大值
C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
15．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示为理想变压器．原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100 匝，L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4 W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)
A． B． C． D．
16．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，一理想变压器接在正弦交变电源上，变压器原、副线圈匝数比为1：2， A 为理想交流电流表，副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，若电动机线圈电阻r=0.6Ω，则(　　)
A．电流表的示数为5A
B．原线圈所加交变电压的有效值为18V
C．电动机正常工作时的输出功率为300W
D．若在电动机正常工作时，转子突然卡住，则电动机的发热功率为60W
17．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图甲所示，理想变压器原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接且都在正常工作。已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现将开关S断开，下列说法正确的是（　　）
A．热水器消耗的功率变大 B．变压器的输入功率减小
C．原线圈中的交流电的周期为0.1s D．开关S断开后，电压表示数变小
18．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）一理想变压器原、副线圈的匝数比为44∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的（　　）
A．副线圈输出电压的频率为100Hz
B．副线圈输出电压的有效值为5V
C．P向左移动时，变压器原、副线圈的电流都减小
D．P向左移动时，变压器的输入功率增加
二、填空题
19．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的交流电压经变压器降压后得到的。将变压器视为理想变压器，如图所示，如果原线圈是1140匝，则副线圈的匝数是　 　匝，变压器原、副线圈的电流之比为　 　。
20．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，一个变压器原副线圈的匝数比为3∶1，原线圈两端与平行导轨相接，今把原线圈的导轨置于垂直纸面向里、磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，并在导轨上垂直放一根长为L=30cm的导线ab，当导线以速度v=5m/s做切割磁感线的匀速运动时（平动），副线圈cd两端的电压为　 　 V。
21．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图：理想变压器原线圈与10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比为　 　，流过灯泡b的电流为　 　A．
22．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）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。如果变压器上的能量损失可以忽略，那么当用户的用电器增加时，图中的电压表读数 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），电流表读数　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
三、计算题
23．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA`时，熔丝就熔断．
（1）熔丝的熔断电流是多大？
（2）当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？
24．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3 300 V，副线圈的输出电压U2＝220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0＝2 V，则：
（1）原、副线圈的匝数各是多少？
（2）当S断开时，A2的示数I2＝5 A，那么A1的示数是多少？
25．（人教版物理高二选修3-2 5.4变压器同步检测卷）如图，理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡LA和LB，小灯泡LA的额定功率为0.3 W，正常发光时电阻为30
Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A.
（1）原、副线圈的匝数比为多少？
（2）流过灯泡LB的电流为多少？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】理想变压器无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率。
故选B
【分析】本题考查变压器原理，属于基础题。
2．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，选项B正确；
变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；
由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误.
故选B
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题。
3．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】解答：对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流 ，负载两端电压即为副线圈电压，由 得
故选B
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
4．【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】解答：由图象甲可知原线圈输入电压的最大值Um＝311 V，周期T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值 ，频率 ，选项A正确；
由 得变压器次级电压 ，B错误；
P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误；
P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D错误 。
故选A
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题；同时考查对交变电流图像的分析。
5．【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：当原线圈电流I1＝I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为 ，
副线圈的输出电压有效值为
因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin＝ ＝880 Ω.
故选C
分析：本题的关键是要知道保险丝熔断电流I0＝1 A为电流的有效值．
6．【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】解答：根据i t图象，负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)且Im＝0.05 A，通过负载的电流的有效值 ，输出电压的最大值 ，变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2≈3.9 W，变压器原、副线圈匝数比 .选项A正确，选项B、C、D错误．
故选A
分析：本题考查变压器基本原理交流电图像的分析能力，属于基础题。
7．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】解答：由图象可得输入电压最大值 ，所以输入电压的有效值 ，故A错误；
由电容器刚好不会被击穿，可得副线圈两端电压最大值U2max＝22 V，有效值 ，所以原副线圈的匝数比 ，故B错误；
因为电容器“通交流，隔直流”，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，C错误；
由图象可得输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt V，D正确 。
故选D
分析：本题考查变压器基本原理交流电图像的分析能力，属于基础题。
8．【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答： 电压表的示数是原线圈正弦式电流的有效值 ；点火的条件是副线圈电压瞬时值大于5 000 V．由 可得 >1 000即可点火.
故选C
分析：本题考查变压器基本原理交流电图像的分析能力，属于基础题，电表的示数为有效值。
9．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据变压器电流公式I1n1＝I2n2可知，Iab>Icd，电流表应接在电流较小一侧，B项满足题意。故答案为：B。
【分析】变压器基本原理，变压器两端功率相同，增加电压等于减小电流，电流表所接电流过高容易损坏，所以连接电流较小的一端。
10．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】有电路图可知原、副线圈中电流比为I1∶I2＝1∶3，则
I1(U1－U2)＝I2U2得U1＝4U2，所以 U1：U2=4：1。
故选D
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题；关键是找出原、副线圈中电流比为I1∶I2。
11．【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，故安培表A2的读数是为0。
故选A
【分析】产生感应电流的条件有两个：(1)闭合电路；(2)穿过闭合电路的磁通量发生了变化。
12．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】根据变压器原理可知原副线圈中交流的频率 、功率、磁通量变化率相等。
故选B
【分析】变压器原副线圈中交流的频率 、功率、磁通量变化率相等
13．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】解答： ，所以频率应为f=50 Hz，A错；
U1＝12V，由n1∶n2＝2∶1知，U2＝6 V，B错；
电流为 1 A，C错；功率P1＝P2＝6 W ，D正确。
故选D
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
14．【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：交流电表的示数为有效值，故A、B两项均错误；
P向下滑动过程中，R变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，U1、U2均不变，所以 变大，由 得 变大，故C项正确，D项错误 。
故选C
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
15．【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：P出＝2 W＋4 W＝6 W，由P入＝P出，得I1U1＝6 W，又 ，所以 ，所以 .
故选C
分析：本题考查变压器基本原理，属于基础题。
16．【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：因副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，所以副线圈电流为： ，根据理想变压器的工作原理 ，则 ，故A错误；
因副线圈电路中标有“36V，360W”电动机正常工作，所以副线圈电压为 ，根据理想变压器的工作原理 得 ，故B正确；
电动机为非纯电阻器件，电动机消耗的功率为内阻消耗加输出的机械功率，所以电动机正常工作时的输出功率为 ，故C正确；
若转子突然卡住被卡住，则副线圈回路可视为纯电阻电路，则电流为： ，所以电动机的发热功率为 ，故D错误.
故选BC
分析：本题考查了变压器的构造及原理和电功、电功率，综合性大。
17．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】 断开开关，副线圈所接电路电阻增大，电流减小，热水器两端电压不变，所以消耗功率不变，故选项A错误；
断开开关，电流减小，电压不变，所以线圈消耗的功率减小，输入功率等于输出功率，故选项B正确；
从乙图像可以知道该交变电流的周期为T=0.02s，故选项C错误；
由于副线圈的电压不变，原副线圈的匝数之比不变，所以原线圈的电压不变，故选项D错误。
故选B
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题。同时考查对交变电流图像的分析。
18．【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】解答：交流电周期T=0.02s，所以频率f=50Hz，因为变压器不改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的频率为f=50Hz；交流电的有效值 ，即原线圈的输入电压为U1=220V，所以根据公式 可得，副线圈的输出电压为U2=5V，所以A错误，B正确；
P向左移动时，滑动变阻器连入电路的电阻增加，即副线圈的总电阻增大，由于变压器原副线圈匝数不变，所以副线圈的输入电压不变，电阻增大，所以电流减小，根据公式 可得原线圈的电流减小，故C正确；
根据公式 可得副线圈的电功率减小，所以变压器的输入功率减小，D错误。
故选BC
分析：本题考查变压器基本原理和交流电图像的分析，属于基础题。
19．【答案】108；9：95
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由于原线圈的电压为380V，副线圈的电压为36V，则原副线圈的匝数之比为 ，故副线圈的匝数 ；由 可知变压器原、副线圈的电流之比为I1：I2=9：95 。
【分析】考查了理想变压器工作原理，属于基础题。
20．【答案】0
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由于ab棒是匀速运动，产生恒定的电流，则穿过变压器原副线圈中磁通量不变，所以则变压器副线圈没有感应电动势，所以cd端电压为零 。
【分析】变压器原理是原线圈的磁通量完全穿过副线圈磁通量，原线圈中磁通量变化引起副线圈中产生感应电动势，如果原线圈中磁场不变，则副线圈中没有感应电动势。
21．【答案】10：3；0.2
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】因a正常发光，根据公式 ，得 ，由 得匝数比为 ；
又a正常发光，根据公式 得 ，
因b灯与a 灯并联，则 Ub=Ua=3V
由 得副线圈总电流 ；
又因b灯与a 灯并联，所以副线圈总电流 I2=Ia+Ib
故流过灯泡b的电流 Ib=I2﹣Ia=0.2A。
【分析】合理选择功率计算公式，结合理想变压器的匝数比与电流比、电压比关系，可快速求解。由a灯正常发光可求出副线圈的电压 ，由 得 ；
a 灯泡正常发光时可由额定功率和电阻求出a灯泡电压、电流；
根据公式 可计算出副线圈的I2，再根据并联电路特点Ib=I2﹣Ia，求出流过灯泡b的电流Ib。
22．【答案】不变；增大
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】因为变压器的输入电压不变，根据 可知副线圈电压不变，即电压表读数不变；
当用户的用电器增加时，R的值减小，副线圈电阻减小，所以次级电流增大，根据 可知副线圈电流增大，即电流表读数增大。
【分析】变压器原副线圈电压和电流满足 ， ；同时还需要对电路综合分析。
23．【答案】（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2，当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流，代入数据得I1＝0.98 A；
（2）设副线圈中的电流为 时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 ，代入数据，得P1＝180 W.
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2，当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流，
代入数据得I1＝0.98 A；(2)设副线圈中的电流为时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有 ，代入数据，得P1＝180 W.
【分析】本题考查变压器基本原理，属于基础题； 变压器的输入功率等于输出功率，即
24．【答案】（1）电压表示数U0是一匝线圈上的电压．
根据变压比 得
同理可得 得
（2）对理想变压器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2
【知识点】变压器原理
【解析】解答：电压表示数U0是一匝线圈上的电压．(1)根据变压比 得
同理可得 得 (2)对理想变压器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2
分析：变压器原副线圈满足 ，据此可求出匝数比；由变压器输入输出功率相等可求出原线圈的电流。
25．【答案】（1）原线圈两端电压U1=10V 因LA正常发光，根据公式 ，得副线圈两端电压 ，由 得匝数比为 ；
（2）LA正常发光，根据公式 得通过LA的电流 ，
因LA灯与LB灯并联，则 UA=UB=3V
由 得副线圈总电流 ；
因LA灯与LB灯并联，所以副线圈总电流 I2=IA+IB
故流过灯泡LB的电流 IB=I2﹣IA=0.2A。
【知识点】变压器原理
【解析】解答：①原线圈两端电压U1=10V 因LA正常发光，根据公式 ，得副线圈两端电压 ，由 得匝数比为 ；
②LA正常发光，根据公式 得通过LA的电流 ，
因LA灯与LB灯并联，则 UA=UB=3V
由 得副线圈总电流 ；
因LA灯与LB灯并联，所以副线圈总电流 I2=IA+IB
故流过灯泡LB的电流 IB=I2﹣IA=0.2A。
分析：变压器原副线圈满足 ，据此可求出匝数比；由变压器输入输出功率相等可求出原线圈的电流。
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