【期末押题预测】变压器（含解析）2024-2025学年高中物理人教版（2019）高二下册
文档属性
| 名称 | 【期末押题预测】变压器（含解析）2024-2025学年高中物理人教版（2019）高二下册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-05-28 07:32:31 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
期末押题预测 变压器
一．选择题（共5小题）
1．（2024秋 辽宁期末）如图所示某节能储能输电网络，发电机输出功率恒定、电压恒定；所有变压器可视为理想变压器；只考虑输电线电阻，其余电阻不计；各部分电压、电流和线圈匝数符号如图。下列关于线圈间电压、电流关系说法正确的是（ ）
A．无论开关S闭合还是断开，线圈n1与n2的电压和匝数关系均为
B．开关S闭合“储能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
C．开关S闭合“放能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
D．开关S断开时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
2．（2025 雁塔区校级模拟）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2，副线圈连接一额定电压6V、额定功率1.8W的白炽灯泡，原线圈与一5Ω的固定电阻串联后接交流电源。若灯泡正常发光，则（ ）
A．交流电源输出电压的有效值为4.5V
B．交流电源的输出功率为3.6W
C．流过原线圈的电流强度为0.5A
D．若交流电源输出电压的有效值减半，流过灯泡的电流也一定减半
3．（2025 福州校级模拟）某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为U0。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈中电流的周期为0.04s
B．当开关K断开时，原线圈的输入功率为U0I1
C．定值电阻R的阻值为
D．当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大
4．（2024秋 西城区期末）如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流电源上。副线圈接有两个相同的灯泡L1和L2。开始时，开关S断开。当S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1两端的电压减小
B．通过灯泡L1的电流增大
C．原线圈中的电流减小
D．变压器的输入功率增大
5．（2024秋 五华区校级期末）如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，专动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环和电刷与理想变压器相连，变压器的触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁方向平行时开始计时。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中感应电动势的表达式为
B．P上移时，电流表示数减小
C．t＝0时，电压表示数为
D．当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为50W
二．多选题（共4小题）
（多选）6．（2024秋 东湖区校级期末）如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是（ ）
A．U1：U4＞n1：n4 B．U1：U4＜n1：n4
C．I1：I4＝n1：n4 D．I1：I4＝n4：n1
（多选）7．（2024秋 福田区校级期末）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为e＝NBSωcosωt
B．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为
C．线框从图示位置开始转过180°的过程中，电压表V1的示数先变大后变小
D．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
（多选）8．（2024秋 金凤区校级期末）如图所示，理想变压器原线圈接入电压稳定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。在变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A示数增大
B．电压表V示数减小
C．电压表示数不变
D．原线圈的输入功率增大
（多选）9．（2024秋 郑州期末）某无线充电接收器构造如图甲，为方便计算，简化模型如图乙所示。其中线圈的外圈半径为2.4cm，内圈半径为0.8cm，两端与整流电路相连，电阻不计。在垂直于线圈平面施加如图丙所示随时间变化的匀强磁场，设磁场垂直于纸面向外为正，则（ ）
A．t＝0.01s时，内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低
B．外圈感应电动势约为内圈的3倍
C．内圈的感应电动势约为0.04V
D．整流电路的输入电压约为0.36V
三．填空题（共3小题）
10．（2023秋 金台区期末）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的电压降压后得到的。若变压器的原线圈是1440匝，则副线圈是 匝；在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是 V。
11．（2024 泉州模拟）如图甲所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，输入的交变电压如图乙所示，L1、L2是完全相同的灯泡，设灯丝电阻保持不变。若灯泡L2能正常发光，则灯泡L1 （选填“能”或“不能”）正常发光，灯泡L2的额定电压为 V，交变电压瞬时值表达式为u＝ V。
12．（2024春 福州期末）如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率 ；降压变压器副线圈两端的电压U4 （均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
四．解答题（共3小题）
13．（2025 南通模拟）电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻：
（1）判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E；
（2）求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。
14．（2025 重庆一模）一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电，经转换后变成如图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈，与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求：
（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比；
（2）通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。
15．（2024秋 中山区校级期末）如图所示，理想变压器的原线圈左端接一有效值为U＝12V的正弦式交流电源，定值电阻R0＝4Ω，副线圈接有阻值为R1＝2Ω的定值电阻和一个滑动变阻器R（最大阻值10Ω），现电路正常工作，两块理想交流电流表A1的示数为I1＝0.5A，A2的示数为I2＝2.0A，求：
（1）变压器原副线圈的匝数比k；
（2）调节滑动变阻器，求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm（结果保留至小数点后两位）。
期末押题预测 变压器
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2024秋 辽宁期末）如图所示某节能储能输电网络，发电机输出功率恒定、电压恒定；所有变压器可视为理想变压器；只考虑输电线电阻，其余电阻不计；各部分电压、电流和线圈匝数符号如图。下列关于线圈间电压、电流关系说法正确的是（ ）
A．无论开关S闭合还是断开，线圈n1与n2的电压和匝数关系均为
B．开关S闭合“储能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
C．开关S闭合“放能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
D．开关S断开时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
【考点】变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据法拉第电磁感应定律计算；根据能量守恒定律分析能量关系，结合变压规律可得电流关系，据此分析BCD。
【解答】解：A、根据法拉第电磁感应定律：，，所以，与开关S闭合还是断，所以UAtn2开无关，故A正确；
B、开关S闭合“储能“时，根据能量守恒定律：U1I1＝U2I2+U5I5，根据理想变压器的电压与匝数U2UU5成正比得：，解得n1I1＝n2I2+n3I3，故B错误；
C、开关S闭合“放能“时，通过n1线圈的电流为零，根据能量守恒定律：U5I5＝U2I2，解得，故C错误；
D、开关S断开时U1I1＝U2I2，解得，故D错误。
故选：A。
【点评】在变压器问题中，不管有多少个副线圈，总是满足原线圈的输入功率等于所有副线圈的输出功率之和。
2．（2025 雁塔区校级模拟）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2，副线圈连接一额定电压6V、额定功率1.8W的白炽灯泡，原线圈与一5Ω的固定电阻串联后接交流电源。若灯泡正常发光，则（ ）
A．交流电源输出电压的有效值为4.5V
B．交流电源的输出功率为3.6W
C．流过原线圈的电流强度为0.5A
D．若交流电源输出电压的有效值减半，流过灯泡的电流也一定减半
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据灯泡正常发光，结合其额定功率、额定电压的关系，由原、副线圈的电压比等于匝数比，原、副线圈电流和匝数成反比，欧姆定律等分别列式，即可分析判断ABCD正误。
【解答】解：因为灯泡正常发光，所以副线圈的两端电压为：U2＝6V，
则由原、副线圈的电压比等于匝数比可知：U1：U2＝n1：n2＝1：2，
解得，原线圈的两端电压为：U1＝3V，
因为白炽灯泡的额定电压为6V、额定功率为1.8W，
所以副线圈的电流为：I2＝1.8W÷6V＝0.3A，
则由原、副线圈电流和匝数成反比可知：I1：I2＝n1：n1＝2：1，
解得，原线圈的电流为：I1＝0.6A，
则原线圈电阻R两端电压为：UR＝I1R＝0.6A×5Ω＝3V，
则交流电源输出电压的有效值为：U＝U1+UR＝3V+3V＝6V；
则交流电源的输出功率为：P＝UI1＝6V×0.6A＝3.6W；
结合前面分析可知，若交流电源输出电压的有效值减半，则原线圈的两端电压减半，则根据原、副线圈的电压比等于匝数比可知，副线圈的两端电压减半，则根据欧姆定律可知，若灯泡的电阻不发生变化，则流过灯泡的电流也减半；
则B正确，ACD错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查变压器的动态分析，解题时需注意，分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
3．（2025 福州校级模拟）某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为U0。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈中电流的周期为0.04s
B．当开关K断开时，原线圈的输入功率为U0I1
C．定值电阻R的阻值为
D．当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；理想变压器两端的功率关系；理想变压器两端的频率关系．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】C
【分析】变压器只改变交变电流的电压不改变周期，根据有效值求解功率，当开关K闭合后，定值电阻R消耗的功率为电动机消耗功率的2倍，副线圈的输出电压由原线圈的输入电压和变压器原、副线圈的匝数比决定，据此分析。
【解答】解：A．由图乙可知副线圈中电流的周期为0.02s，变压器只改变交变电流的电压不改变周期，故A错误；
B．由图乙可知，当开关K断开时，副线圈中电流的有效值为，此时原线圈的输入功率为
故B错误；
C．由题意可知，当开关K闭合后，定值电阻R消耗的功率为电动机消耗功率的2倍，有
解得
故C正确；
D．副线圈的输出电压由原线圈的输入电压和变压器原、副线圈的匝数比决定，所以开关K闭合后，副线圈的输出电压不变，故D错误。
故选：C。
【点评】考查交流的最大值、有效值、功率等问题，会根据题意求解相关物理量。
4．（2024秋 西城区期末）如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流电源上。副线圈接有两个相同的灯泡L1和L2。开始时，开关S断开。当S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1两端的电压减小
B．通过灯泡L1的电流增大
C．原线圈中的电流减小
D．变压器的输入功率增大
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载；理想变压器两端的功率关系．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】理想变压器电压由原线圈电压决定，电流和功率又副线圈决定。根据变压器的工作原理和线圈的匝数比分析出副线圈电压和电流变化情况，根据功率公式分析D。
【解答】解：A、原线圈电压U1由交流电源决定，闭合开关S对此无影响，因此U1不变。根据
变压器匝数不变，可知副线圈电压U2不变，灯泡L直接并联在副线圈上，则其两端电压就是副线圈电压U2，保持不变，故A错误；
B、根据欧姆定律I，通过灯泡L1的电流保持不变，故B错误；
C、开关闭合后，副线圈多了一条支路，则副线圈电流I2增大，根据，可知原线圈电流I增大，故C错误；
D、变压器输入功率P＝U1I1，可知该功率增大，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了变压器的相关应用，掌握变压器的工作原理，结合线圈的匝数比与电学物理量的比值关系即可完成分析。
5．（2024秋 五华区校级期末）如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，专动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环和电刷与理想变压器相连，变压器的触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁方向平行时开始计时。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中感应电动势的表达式为
B．P上移时，电流表示数减小
C．t＝0时，电压表示数为
D．当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为50W
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载；交流电表的读数；用有效值计算交流电路的电功、电功率和焦耳热；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据Em＝nBSω可以求出电动势的最大值，从而写出线圈中感应电动势的表达式；先求出电压的有效值，在利用，P，可以求出电阻上消耗的功率，从而分析电流表示数变化。
【解答】解：A、根据感应电动势的最大值公式Em＝NBSω＝1000.02×100V＝100V
线圈中感应电动势的表达式为e＝100cos（100t）v
故A错误；
B、P上移时，原线圈匝数减小，根据可知副线圈电压增大
根据P可知副线圈电功率增大，则原线圈电功率增大，电流表示数增大，故B错误；
C、电压表测量电压的有效值，原线圈的电压的有效值U1V＝100V，故C错误；
D、根据可知U2＝50V
根据P
解得P＝50W
故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了变压器的构造和原理、交流的峰值、有效值以及它们的关系等知识点。根据电压与匝数成正比，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。
二．多选题（共4小题）
（多选）6．（2024秋 东湖区校级期末）如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是（ ）
A．U1：U4＞n1：n4 B．U1：U4＜n1：n4
C．I1：I4＝n1：n4 D．I1：I4＝n4：n1
【考点】变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；方程法；交流电专题；理解能力．
【答案】AD
【分析】根据理想变压器的电压、电流与匝数比的关系，以及多级变压器的功率守恒原理解决问题。在理想变压器中，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。当有多个变压器串联时，总的电压比和电流比需要考虑所有变压器的匝数比。
【解答】解：AB、根据理想变压器原线圈与副线圈的电压比等于匝数比，两变压器的电压之比，则有
U1：U2＝n1：n2，U3：U4＝n3：n4
可得
，
由题意可知，由于输电线上有电压降，因此则有U2＞U3，又有n2＝n3，可得
U1：U4＞n1：n4
故A正确，B错误；
CD、根据理想变压器原线圈和副线圈的电流比等于匝数的反比，两变压器的电流之比，则有
I1：I2＝n2：n1，I3：I4＝n4：n3
可得
，
由于I2＝I3，n2＝n3，可得
I1：I4＝n4：n1
故C错误，D正确。
故选：AD。
【点评】在处理多级理想变压器的问题时，关键在于理解电压比和电流比与匝数比的关系，以及在多级变压器中如何应用这些关系。本题中，通过分析各级变压器的匝数比，可以推导出总的电压比和电流比，从而判断选项的正确性。
（多选）7．（2024秋 福田区校级期末）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为e＝NBSωcosωt
B．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为
C．线框从图示位置开始转过180°的过程中，电压表V1的示数先变大后变小
D．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
【考点】变压器的构造与原理；计算从不同位置开始计时交变电流的表达式；交流电表的读数；计算线圈转动过程中电动势和电流的平均值．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】从中性面开始计时，电动势瞬时值表达式应该为正弦函数；根据法拉第电磁感应定律计算；电压表显示的是有效值；根据变压器的变压规律计算。
【解答】解：A、从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为e＝NBSωsinωt，故A错误；
B、线框从图示位置开始转过180°，经过的时间为，穿过线框的磁通量变化量为ΔΦ＝2BS，产生的平均电动势为，解得，故B正确；
C、电压表显示的是有效值，所以电压表V1的示数不变，故C错误；
D、线圈产生的感应电动势的有效值为E，也等于变压器的输入电压U1，根据变压规律可得电压表V2的示数为，故D正确。
故选：BD。
【点评】掌握感应电动势最大值的计算公式，感应电动势的平均值计算公式，变压器的变压规律等是解题的基础。
（多选）8．（2024秋 金凤区校级期末）如图所示，理想变压器原线圈接入电压稳定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。在变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A示数增大
B．电压表V示数减小
C．电压表示数不变
D．原线圈的输入功率增大
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】ACD
【分析】BC.根据，结合题意，即可分析判断；
A.分析右端电路，根据电路结构，结合欧姆定律及，即可分析判断；
D.原线圈的输入功率为：P输入＝U1I1，结合前面分析，即可分析判断。
【解答】解：BC.因为：，
且原线圈的电压及原、副线圈的匝数均未变，所以副线圈电压保持不变，则电压表V示数不变，故B错误，C正确；
A.分析右端电路可知，R与滑动变阻器下半部分并联后，再与上半部分串联接入电路；
设滑动变阻器下边的电阻为x，
则副线圈中的总电阻为：，
则当变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中，x减小，则副线圈的阻值减小，
因为：，
所以副线圈电流增大，
因为：，
所以原线圈电流增大，则电流表A示数增大，故A正确；
D.原线圈的输入功率为：P输入＝U1I1，
结合前面分析可知，原线圈电流增大，则原线圈的输入功率也增大，故D正确；
故选：ACD。
【点评】本题主要考查变压器的动态分析，解题时需注意，分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
（多选）9．（2024秋 郑州期末）某无线充电接收器构造如图甲，为方便计算，简化模型如图乙所示。其中线圈的外圈半径为2.4cm，内圈半径为0.8cm，两端与整流电路相连，电阻不计。在垂直于线圈平面施加如图丙所示随时间变化的匀强磁场，设磁场垂直于纸面向外为正，则（ ）
A．t＝0.01s时，内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低
B．外圈感应电动势约为内圈的3倍
C．内圈的感应电动势约为0.04V
D．整流电路的输入电压约为0.36V
【考点】变压器的构造与原理；法拉第电磁感应定律的内容和表达式．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】AC
【分析】根据楞次定律判断电流方向，进而可知电势的高低；根据法拉第电磁感应定律计算，比较内圈和外圈的感应电动势大小；整流电路的输入电压等于整个电路产生的感应电动势。
【解答】解：A、在电源内部电流方向是从低电势流向高电势，根据楞次定律可知，在t＝0.01s时，内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低，故A正确；
BC、根据法拉第电磁感应定律可得外圈产生的感应电动势为E'0.04V，外圈产生的感应电动势大小为E0.36V，所以外圈感应电动势约为内圈的9倍，故B错误，C正确；
D、整流电路的输入电压约为E+E'＝0.36V+0.04V＝0.40V，故D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用，知道在电源内部电流是从低电势流向高电势的。
三．填空题（共3小题）
10．（2023秋 金台区期末）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的电压降压后得到的。若变压器的原线圈是1440匝，则副线圈是 136 匝；在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是 21 V。
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】136；21
【分析】根据变压器的原副线圈两端的电压与匝数成正比进行解答。
【解答】解：由
可得
输出电压是
故答案为：136；21。
【点评】理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是不计漏磁现象，同时副线圈的电压由原线圈电压与原副线圈匝数比决定，要掌握变压器的规律，并能熟练应用。
11．（2024 泉州模拟）如图甲所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，输入的交变电压如图乙所示，L1、L2是完全相同的灯泡，设灯丝电阻保持不变。若灯泡L2能正常发光，则灯泡L1 不能 （选填“能”或“不能”）正常发光，灯泡L2的额定电压为 40 V，交变电压瞬时值表达式为u＝ 100sin100πt V。
【考点】变压器的构造与原理；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】不能，40，100sin（100πt）。
【分析】根据变压器的变压比和电压的有效值以及电压关系列式求解，结合交变电压的表达式列式解答。
【解答】解：原副线圈的匝数比，即灯泡L2的电流是灯泡L1电流的2倍，故灯泡L2正常发光，L1不能正常发光；根据图乙，电源电压有效值为UV＝100V，设灯泡的电阻为R，L1的电流为I，根据电压关系有U＝IR+2×2IR＝5IR，则IR＝20V，所以灯泡L2的电压为2IR＝2×20V＝40V，根据图乙，交变电压的瞬时值表达式为u＝Emsinωt＝100sin100πt（V）。
故答案为：不能，40，100sin（100πt）。
【点评】考查交流电的最大值、有效值、变压器的相关问题，会根据题意进行准确分析和解答。
12．（2024春 福州期末）如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率 变大 ；降压变压器副线圈两端的电压U4 变小 （均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】信息给予题；定性思想；推理法；交流电专题；理解能力．
【答案】变大；变小。
【分析】用电设备消耗的功率变大，则降压变压器副线圈中的电流变大，根据理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比、功率公式和欧姆定律求解作答。
【解答】解：用电设备消耗的功率变大，则降压变压器副线圈中的电流变大，根据理想变压器电流与匝数比的关系，降压变压器原线圈中的电流变大；
根据功率公式，输电线上的功率损失变大；
根据欧姆定律，输电线上的电压损失ΔU＝I3R线变大；
根据理想变压器电压与匝数比的关系，升压变压器副线圈两端电压不变；
则降压变压器原线圈两端电压U3＝U2﹣ΔU变小；
根据理想变压器电压与匝数比的关系，降压变压器副线圈两端电压变小。
故答案为：变大；变小。
【点评】本题主要考查了理想变压器的动态变化，掌握理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比的关系以及欧姆定律和功率公式是解题的关键。
四．解答题（共3小题）
13．（2025 南通模拟）电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻：
（1）判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E；
（2）求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。
【考点】理想变压器两端的功率关系；根据B﹣t或者φ﹣t图像计算感应电动势；交变电流的周期、频率、相位．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】（1）ab边中电流的方向为b→a，感应电动势大小E为BLv；
（2）储能装置两端的电压U为BLv﹣Ir，金属框的输出电功率P为BILv﹣I2r。
【分析】（1）根据右手定则结合导体棒切割磁感线产生感应电动势公式列式解答；
（2）根据闭合电路的欧姆定律结合电功率公式推导。
【解答】解：（1）由右手定则得ab中的电流方向b→a，根据导体棒切割磁感线产生感应电动势公式有E＝BLv；
（2）由闭合电路欧姆定律U＝E﹣Ir，解得U＝BLv﹣Ir，输出电功率P＝UI，解得P＝BILv﹣I2r。
答：（1）ab边中电流的方向为b→a，感应电动势大小E为BLv；
（2）储能装置两端的电压U为BLv﹣Ir，金属框的输出电功率P为BILv﹣I2r。
【点评】考查导体棒切割磁感线产生感应电动势问题和电功率的计算，会根据题意进行准确分析解答。
14．（2025 重庆一模）一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电，经转换后变成如图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈，与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求：
（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比；
（2）通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。
【考点】理想变压器两端的频率关系；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比为1：10；
（2）通过该用电器的最大电流为A，1s时间内电流方向变化的次数为100次。
【分析】（1）根据变压规律计算；
（2）先计算出通过原线圈的电流，然后根据变流规律和最大值与有效值的关系计算最大电流；根据在一个周期内电流方向改变2次计算。
【解答】解：（1）由题可知，原线圈两端的电压为U1＝22V
则原、副线圈的匝数之比为
（2）通过原线圈的电流有效值为
则通过用电器的最大电流为
由图可知该交流电的周期T＝0.02s，则t＝1s内电流方向变化的次数为
n（次）＝100次
答：（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比为1：10；
（2）通过该用电器的最大电流为A，1s时间内电流方向变化的次数为100次。
【点评】掌握变压器的变压规律和变流规律是解题的基础。
15．（2024秋 中山区校级期末）如图所示，理想变压器的原线圈左端接一有效值为U＝12V的正弦式交流电源，定值电阻R0＝4Ω，副线圈接有阻值为R1＝2Ω的定值电阻和一个滑动变阻器R（最大阻值10Ω），现电路正常工作，两块理想交流电流表A1的示数为I1＝0.5A，A2的示数为I2＝2.0A，求：
（1）变压器原副线圈的匝数比k；
（2）调节滑动变阻器，求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm（结果保留至小数点后两位）。
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）变压器原副线圈的匝数比k为；
（2）调节滑动变阻器，副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm为0.94Ω。
【分析】（1）由题意，根据电路结构、欧姆定律确定原线圈两端电压、副线圈两端电压，即可确定变压器原副线圈的匝数比；
（2）副线圈负载的总电功率与原线圈的功率相等，据此列式，再结合数学知识，根据变压器中电压及电流的关系、闭合电路欧姆定律分别列式，即可求解。
【解答】解：（1）由题意可知，原线圈两端电压为：U1＝U﹣I1R0，
副线圈两端电压为：U2＝I2R1，
解得：U1＝10V，U2＝4V，
则变压器原副线圈的匝数比为：k；
（2）副线圈负载的总电功率与原线圈的功率相等，则有：P＝U1'I1'＝（U﹣I1'R0）I1'＝﹣4I1'2+12I1'，
由数学知识可知，当时，副线圈负载的总电功率最大，
此时流过副线圈的电流为：I2'＝kI1'，
解得：I2'＝3.75A，
副线圈两端的电压为：，
解得：U2'＝2.4V，
根据闭合电路的欧姆定律可得：，
解得：；
答：（1）变压器原副线圈的匝数比k为；
（2）调节滑动变阻器，副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm为0.94Ω。
【点评】本题主要考查变压器的动态分析，解题时需注意，分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
期末押题预测 变压器
一．选择题（共5小题）
1．（2024秋 辽宁期末）如图所示某节能储能输电网络，发电机输出功率恒定、电压恒定；所有变压器可视为理想变压器；只考虑输电线电阻，其余电阻不计；各部分电压、电流和线圈匝数符号如图。下列关于线圈间电压、电流关系说法正确的是（ ）
A．无论开关S闭合还是断开，线圈n1与n2的电压和匝数关系均为
B．开关S闭合“储能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
C．开关S闭合“放能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
D．开关S断开时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
2．（2025 雁塔区校级模拟）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2，副线圈连接一额定电压6V、额定功率1.8W的白炽灯泡，原线圈与一5Ω的固定电阻串联后接交流电源。若灯泡正常发光，则（ ）
A．交流电源输出电压的有效值为4.5V
B．交流电源的输出功率为3.6W
C．流过原线圈的电流强度为0.5A
D．若交流电源输出电压的有效值减半，流过灯泡的电流也一定减半
3．（2025 福州校级模拟）某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为U0。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈中电流的周期为0.04s
B．当开关K断开时，原线圈的输入功率为U0I1
C．定值电阻R的阻值为
D．当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大
4．（2024秋 西城区期末）如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流电源上。副线圈接有两个相同的灯泡L1和L2。开始时，开关S断开。当S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1两端的电压减小
B．通过灯泡L1的电流增大
C．原线圈中的电流减小
D．变压器的输入功率增大
5．（2024秋 五华区校级期末）如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，专动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环和电刷与理想变压器相连，变压器的触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁方向平行时开始计时。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中感应电动势的表达式为
B．P上移时，电流表示数减小
C．t＝0时，电压表示数为
D．当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为50W
二．多选题（共4小题）
（多选）6．（2024秋 东湖区校级期末）如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是（ ）
A．U1：U4＞n1：n4 B．U1：U4＜n1：n4
C．I1：I4＝n1：n4 D．I1：I4＝n4：n1
（多选）7．（2024秋 福田区校级期末）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为e＝NBSωcosωt
B．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为
C．线框从图示位置开始转过180°的过程中，电压表V1的示数先变大后变小
D．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
（多选）8．（2024秋 金凤区校级期末）如图所示，理想变压器原线圈接入电压稳定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。在变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A示数增大
B．电压表V示数减小
C．电压表示数不变
D．原线圈的输入功率增大
（多选）9．（2024秋 郑州期末）某无线充电接收器构造如图甲，为方便计算，简化模型如图乙所示。其中线圈的外圈半径为2.4cm，内圈半径为0.8cm，两端与整流电路相连，电阻不计。在垂直于线圈平面施加如图丙所示随时间变化的匀强磁场，设磁场垂直于纸面向外为正，则（ ）
A．t＝0.01s时，内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低
B．外圈感应电动势约为内圈的3倍
C．内圈的感应电动势约为0.04V
D．整流电路的输入电压约为0.36V
三．填空题（共3小题）
10．（2023秋 金台区期末）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的电压降压后得到的。若变压器的原线圈是1440匝，则副线圈是 匝；在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是 V。
11．（2024 泉州模拟）如图甲所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，输入的交变电压如图乙所示，L1、L2是完全相同的灯泡，设灯丝电阻保持不变。若灯泡L2能正常发光，则灯泡L1 （选填“能”或“不能”）正常发光，灯泡L2的额定电压为 V，交变电压瞬时值表达式为u＝ V。
12．（2024春 福州期末）如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率 ；降压变压器副线圈两端的电压U4 （均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
四．解答题（共3小题）
13．（2025 南通模拟）电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻：
（1）判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E；
（2）求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。
14．（2025 重庆一模）一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电，经转换后变成如图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈，与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求：
（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比；
（2）通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。
15．（2024秋 中山区校级期末）如图所示，理想变压器的原线圈左端接一有效值为U＝12V的正弦式交流电源，定值电阻R0＝4Ω，副线圈接有阻值为R1＝2Ω的定值电阻和一个滑动变阻器R（最大阻值10Ω），现电路正常工作，两块理想交流电流表A1的示数为I1＝0.5A，A2的示数为I2＝2.0A，求：
（1）变压器原副线圈的匝数比k；
（2）调节滑动变阻器，求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm（结果保留至小数点后两位）。
期末押题预测 变压器
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2024秋 辽宁期末）如图所示某节能储能输电网络，发电机输出功率恒定、电压恒定；所有变压器可视为理想变压器；只考虑输电线电阻，其余电阻不计；各部分电压、电流和线圈匝数符号如图。下列关于线圈间电压、电流关系说法正确的是（ ）
A．无论开关S闭合还是断开，线圈n1与n2的电压和匝数关系均为
B．开关S闭合“储能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
C．开关S闭合“放能”时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
D．开关S断开时，线圈n1与n2的电流和匝数关系为
【考点】变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据法拉第电磁感应定律计算；根据能量守恒定律分析能量关系，结合变压规律可得电流关系，据此分析BCD。
【解答】解：A、根据法拉第电磁感应定律：，，所以，与开关S闭合还是断，所以UAtn2开无关，故A正确；
B、开关S闭合“储能“时，根据能量守恒定律：U1I1＝U2I2+U5I5，根据理想变压器的电压与匝数U2UU5成正比得：，解得n1I1＝n2I2+n3I3，故B错误；
C、开关S闭合“放能“时，通过n1线圈的电流为零，根据能量守恒定律：U5I5＝U2I2，解得，故C错误；
D、开关S断开时U1I1＝U2I2，解得，故D错误。
故选：A。
【点评】在变压器问题中，不管有多少个副线圈，总是满足原线圈的输入功率等于所有副线圈的输出功率之和。
2．（2025 雁塔区校级模拟）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2，副线圈连接一额定电压6V、额定功率1.8W的白炽灯泡，原线圈与一5Ω的固定电阻串联后接交流电源。若灯泡正常发光，则（ ）
A．交流电源输出电压的有效值为4.5V
B．交流电源的输出功率为3.6W
C．流过原线圈的电流强度为0.5A
D．若交流电源输出电压的有效值减半，流过灯泡的电流也一定减半
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据灯泡正常发光，结合其额定功率、额定电压的关系，由原、副线圈的电压比等于匝数比，原、副线圈电流和匝数成反比，欧姆定律等分别列式，即可分析判断ABCD正误。
【解答】解：因为灯泡正常发光，所以副线圈的两端电压为：U2＝6V，
则由原、副线圈的电压比等于匝数比可知：U1：U2＝n1：n2＝1：2，
解得，原线圈的两端电压为：U1＝3V，
因为白炽灯泡的额定电压为6V、额定功率为1.8W，
所以副线圈的电流为：I2＝1.8W÷6V＝0.3A，
则由原、副线圈电流和匝数成反比可知：I1：I2＝n1：n1＝2：1，
解得，原线圈的电流为：I1＝0.6A，
则原线圈电阻R两端电压为：UR＝I1R＝0.6A×5Ω＝3V，
则交流电源输出电压的有效值为：U＝U1+UR＝3V+3V＝6V；
则交流电源的输出功率为：P＝UI1＝6V×0.6A＝3.6W；
结合前面分析可知，若交流电源输出电压的有效值减半，则原线圈的两端电压减半，则根据原、副线圈的电压比等于匝数比可知，副线圈的两端电压减半，则根据欧姆定律可知，若灯泡的电阻不发生变化，则流过灯泡的电流也减半；
则B正确，ACD错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查变压器的动态分析，解题时需注意，分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
3．（2025 福州校级模拟）某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为U0。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。下列说法正确的是（ ）
A．原线圈中电流的周期为0.04s
B．当开关K断开时，原线圈的输入功率为U0I1
C．定值电阻R的阻值为
D．当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；理想变压器两端的功率关系；理想变压器两端的频率关系．
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力．
【答案】C
【分析】变压器只改变交变电流的电压不改变周期，根据有效值求解功率，当开关K闭合后，定值电阻R消耗的功率为电动机消耗功率的2倍，副线圈的输出电压由原线圈的输入电压和变压器原、副线圈的匝数比决定，据此分析。
【解答】解：A．由图乙可知副线圈中电流的周期为0.02s，变压器只改变交变电流的电压不改变周期，故A错误；
B．由图乙可知，当开关K断开时，副线圈中电流的有效值为，此时原线圈的输入功率为
故B错误；
C．由题意可知，当开关K闭合后，定值电阻R消耗的功率为电动机消耗功率的2倍，有
解得
故C正确；
D．副线圈的输出电压由原线圈的输入电压和变压器原、副线圈的匝数比决定，所以开关K闭合后，副线圈的输出电压不变，故D错误。
故选：C。
【点评】考查交流的最大值、有效值、功率等问题，会根据题意求解相关物理量。
4．（2024秋 西城区期末）如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin（ωt+φ）的交流电源上。副线圈接有两个相同的灯泡L1和L2。开始时，开关S断开。当S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L1两端的电压减小
B．通过灯泡L1的电流增大
C．原线圈中的电流减小
D．变压器的输入功率增大
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载；理想变压器两端的功率关系．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】理想变压器电压由原线圈电压决定，电流和功率又副线圈决定。根据变压器的工作原理和线圈的匝数比分析出副线圈电压和电流变化情况，根据功率公式分析D。
【解答】解：A、原线圈电压U1由交流电源决定，闭合开关S对此无影响，因此U1不变。根据
变压器匝数不变，可知副线圈电压U2不变，灯泡L直接并联在副线圈上，则其两端电压就是副线圈电压U2，保持不变，故A错误；
B、根据欧姆定律I，通过灯泡L1的电流保持不变，故B错误；
C、开关闭合后，副线圈多了一条支路，则副线圈电流I2增大，根据，可知原线圈电流I增大，故C错误；
D、变压器输入功率P＝U1I1，可知该功率增大，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了变压器的相关应用，掌握变压器的工作原理，结合线圈的匝数比与电学物理量的比值关系即可完成分析。
5．（2024秋 五华区校级期末）如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，专动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环和电刷与理想变压器相连，变压器的触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁方向平行时开始计时。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中感应电动势的表达式为
B．P上移时，电流表示数减小
C．t＝0时，电压表示数为
D．当原、副线圈匝数比为2：1时，电阻上消耗的功率为50W
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载；交流电表的读数；用有效值计算交流电路的电功、电功率和焦耳热；理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据Em＝nBSω可以求出电动势的最大值，从而写出线圈中感应电动势的表达式；先求出电压的有效值，在利用，P，可以求出电阻上消耗的功率，从而分析电流表示数变化。
【解答】解：A、根据感应电动势的最大值公式Em＝NBSω＝1000.02×100V＝100V
线圈中感应电动势的表达式为e＝100cos（100t）v
故A错误；
B、P上移时，原线圈匝数减小，根据可知副线圈电压增大
根据P可知副线圈电功率增大，则原线圈电功率增大，电流表示数增大，故B错误；
C、电压表测量电压的有效值，原线圈的电压的有效值U1V＝100V，故C错误；
D、根据可知U2＝50V
根据P
解得P＝50W
故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了变压器的构造和原理、交流的峰值、有效值以及它们的关系等知识点。根据电压与匝数成正比，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。
二．多选题（共4小题）
（多选）6．（2024秋 东湖区校级期末）如图为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是（ ）
A．U1：U4＞n1：n4 B．U1：U4＜n1：n4
C．I1：I4＝n1：n4 D．I1：I4＝n4：n1
【考点】变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；方程法；交流电专题；理解能力．
【答案】AD
【分析】根据理想变压器的电压、电流与匝数比的关系，以及多级变压器的功率守恒原理解决问题。在理想变压器中，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。当有多个变压器串联时，总的电压比和电流比需要考虑所有变压器的匝数比。
【解答】解：AB、根据理想变压器原线圈与副线圈的电压比等于匝数比，两变压器的电压之比，则有
U1：U2＝n1：n2，U3：U4＝n3：n4
可得
，
由题意可知，由于输电线上有电压降，因此则有U2＞U3，又有n2＝n3，可得
U1：U4＞n1：n4
故A正确，B错误；
CD、根据理想变压器原线圈和副线圈的电流比等于匝数的反比，两变压器的电流之比，则有
I1：I2＝n2：n1，I3：I4＝n4：n3
可得
，
由于I2＝I3，n2＝n3，可得
I1：I4＝n4：n1
故C错误，D正确。
故选：AD。
【点评】在处理多级理想变压器的问题时，关键在于理解电压比和电流比与匝数比的关系，以及在多级变压器中如何应用这些关系。本题中，通过分析各级变压器的匝数比，可以推导出总的电压比和电流比，从而判断选项的正确性。
（多选）7．（2024秋 福田区校级期末）图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表V1、V2均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为e＝NBSωcosωt
B．线框从图示位置开始转过180°的过程中，产生的平均电动势为
C．线框从图示位置开始转过180°的过程中，电压表V1的示数先变大后变小
D．滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
【考点】变压器的构造与原理；计算从不同位置开始计时交变电流的表达式；交流电表的读数；计算线圈转动过程中电动势和电流的平均值．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】从中性面开始计时，电动势瞬时值表达式应该为正弦函数；根据法拉第电磁感应定律计算；电压表显示的是有效值；根据变压器的变压规律计算。
【解答】解：A、从图示位置开始计时，线圈产生的感应电动势瞬时值为e＝NBSωsinωt，故A错误；
B、线框从图示位置开始转过180°，经过的时间为，穿过线框的磁通量变化量为ΔΦ＝2BS，产生的平均电动势为，解得，故B正确；
C、电压表显示的是有效值，所以电压表V1的示数不变，故C错误；
D、线圈产生的感应电动势的有效值为E，也等于变压器的输入电压U1，根据变压规律可得电压表V2的示数为，故D正确。
故选：BD。
【点评】掌握感应电动势最大值的计算公式，感应电动势的平均值计算公式，变压器的变压规律等是解题的基础。
（多选）8．（2024秋 金凤区校级期末）如图所示，理想变压器原线圈接入电压稳定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。在变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（ ）
A．电流表A示数增大
B．电压表V示数减小
C．电压表示数不变
D．原线圈的输入功率增大
【考点】变压器的动态分析——原线圈无负载．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】ACD
【分析】BC.根据，结合题意，即可分析判断；
A.分析右端电路，根据电路结构，结合欧姆定律及，即可分析判断；
D.原线圈的输入功率为：P输入＝U1I1，结合前面分析，即可分析判断。
【解答】解：BC.因为：，
且原线圈的电压及原、副线圈的匝数均未变，所以副线圈电压保持不变，则电压表V示数不变，故B错误，C正确；
A.分析右端电路可知，R与滑动变阻器下半部分并联后，再与上半部分串联接入电路；
设滑动变阻器下边的电阻为x，
则副线圈中的总电阻为：，
则当变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中，x减小，则副线圈的阻值减小，
因为：，
所以副线圈电流增大，
因为：，
所以原线圈电流增大，则电流表A示数增大，故A正确；
D.原线圈的输入功率为：P输入＝U1I1，
结合前面分析可知，原线圈电流增大，则原线圈的输入功率也增大，故D正确；
故选：ACD。
【点评】本题主要考查变压器的动态分析，解题时需注意，分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
（多选）9．（2024秋 郑州期末）某无线充电接收器构造如图甲，为方便计算，简化模型如图乙所示。其中线圈的外圈半径为2.4cm，内圈半径为0.8cm，两端与整流电路相连，电阻不计。在垂直于线圈平面施加如图丙所示随时间变化的匀强磁场，设磁场垂直于纸面向外为正，则（ ）
A．t＝0.01s时，内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低
B．外圈感应电动势约为内圈的3倍
C．内圈的感应电动势约为0.04V
D．整流电路的输入电压约为0.36V
【考点】变压器的构造与原理；法拉第电磁感应定律的内容和表达式．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】AC
【分析】根据楞次定律判断电流方向，进而可知电势的高低；根据法拉第电磁感应定律计算，比较内圈和外圈的感应电动势大小；整流电路的输入电压等于整个电路产生的感应电动势。
【解答】解：A、在电源内部电流方向是从低电势流向高电势，根据楞次定律可知，在t＝0.01s时，内圈抽头的电势比外圈抽头的电势低，故A正确；
BC、根据法拉第电磁感应定律可得外圈产生的感应电动势为E'0.04V，外圈产生的感应电动势大小为E0.36V，所以外圈感应电动势约为内圈的9倍，故B错误，C正确；
D、整流电路的输入电压约为E+E'＝0.36V+0.04V＝0.40V，故D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用，知道在电源内部电流是从低电势流向高电势的。
三．填空题（共3小题）
10．（2023秋 金台区期末）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的电压降压后得到的。若变压器的原线圈是1440匝，则副线圈是 136 匝；在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是 21 V。
【考点】理想变压器两端的电压、电流与匝数的关系；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】136；21
【分析】根据变压器的原副线圈两端的电压与匝数成正比进行解答。
【解答】解：由
可得
输出电压是
故答案为：136；21。
【点评】理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是不计漏磁现象，同时副线圈的电压由原线圈电压与原副线圈匝数比决定，要掌握变压器的规律，并能熟练应用。
11．（2024 泉州模拟）如图甲所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，输入的交变电压如图乙所示，L1、L2是完全相同的灯泡，设灯丝电阻保持不变。若灯泡L2能正常发光，则灯泡L1 不能 （选填“能”或“不能”）正常发光，灯泡L2的额定电压为 40 V，交变电压瞬时值表达式为u＝ 100sin100πt V。
【考点】变压器的构造与原理；交变电流的u﹣t图像和i﹣t图像．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】不能，40，100sin（100πt）。
【分析】根据变压器的变压比和电压的有效值以及电压关系列式求解，结合交变电压的表达式列式解答。
【解答】解：原副线圈的匝数比，即灯泡L2的电流是灯泡L1电流的2倍，故灯泡L2正常发光，L1不能正常发光；根据图乙，电源电压有效值为UV＝100V，设灯泡的电阻为R，L1的电流为I，根据电压关系有U＝IR+2×2IR＝5IR，则IR＝20V，所以灯泡L2的电压为2IR＝2×20V＝40V，根据图乙，交变电压的瞬时值表达式为u＝Emsinωt＝100sin100πt（V）。
故答案为：不能，40，100sin（100πt）。
【点评】考查交流电的最大值、有效值、变压器的相关问题，会根据题意进行准确分析和解答。
12．（2024春 福州期末）如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率 变大 ；降压变压器副线圈两端的电压U4 变小 （均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载．
【专题】信息给予题；定性思想；推理法；交流电专题；理解能力．
【答案】变大；变小。
【分析】用电设备消耗的功率变大，则降压变压器副线圈中的电流变大，根据理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比、功率公式和欧姆定律求解作答。
【解答】解：用电设备消耗的功率变大，则降压变压器副线圈中的电流变大，根据理想变压器电流与匝数比的关系，降压变压器原线圈中的电流变大；
根据功率公式，输电线上的功率损失变大；
根据欧姆定律，输电线上的电压损失ΔU＝I3R线变大；
根据理想变压器电压与匝数比的关系，升压变压器副线圈两端电压不变；
则降压变压器原线圈两端电压U3＝U2﹣ΔU变小；
根据理想变压器电压与匝数比的关系，降压变压器副线圈两端电压变小。
故答案为：变大；变小。
【点评】本题主要考查了理想变压器的动态变化，掌握理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比的关系以及欧姆定律和功率公式是解题的关键。
四．解答题（共3小题）
13．（2025 南通模拟）电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边相对磁场的速度大小为v，金属框中的电流为I。此时刻：
（1）判断ab边中电流的方向，并求出感应电动势大小E；
（2）求储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。
【考点】理想变压器两端的功率关系；根据B﹣t或者φ﹣t图像计算感应电动势；交变电流的周期、频率、相位．
【专题】定量思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】（1）ab边中电流的方向为b→a，感应电动势大小E为BLv；
（2）储能装置两端的电压U为BLv﹣Ir，金属框的输出电功率P为BILv﹣I2r。
【分析】（1）根据右手定则结合导体棒切割磁感线产生感应电动势公式列式解答；
（2）根据闭合电路的欧姆定律结合电功率公式推导。
【解答】解：（1）由右手定则得ab中的电流方向b→a，根据导体棒切割磁感线产生感应电动势公式有E＝BLv；
（2）由闭合电路欧姆定律U＝E﹣Ir，解得U＝BLv﹣Ir，输出电功率P＝UI，解得P＝BILv﹣I2r。
答：（1）ab边中电流的方向为b→a，感应电动势大小E为BLv；
（2）储能装置两端的电压U为BLv﹣Ir，金属框的输出电功率P为BILv﹣I2r。
【点评】考查导体棒切割磁感线产生感应电动势问题和电功率的计算，会根据题意进行准确分析解答。
14．（2025 重庆一模）一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电，经转换后变成如图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈，与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求：
（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比；
（2）通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。
【考点】理想变压器两端的频率关系；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比为1：10；
（2）通过该用电器的最大电流为A，1s时间内电流方向变化的次数为100次。
【分析】（1）根据变压规律计算；
（2）先计算出通过原线圈的电流，然后根据变流规律和最大值与有效值的关系计算最大电流；根据在一个周期内电流方向改变2次计算。
【解答】解：（1）由题可知，原线圈两端的电压为U1＝22V
则原、副线圈的匝数之比为
（2）通过原线圈的电流有效值为
则通过用电器的最大电流为
由图可知该交流电的周期T＝0.02s，则t＝1s内电流方向变化的次数为
n（次）＝100次
答：（1）该理想变压器原、副线圈匝数之比为1：10；
（2）通过该用电器的最大电流为A，1s时间内电流方向变化的次数为100次。
【点评】掌握变压器的变压规律和变流规律是解题的基础。
15．（2024秋 中山区校级期末）如图所示，理想变压器的原线圈左端接一有效值为U＝12V的正弦式交流电源，定值电阻R0＝4Ω，副线圈接有阻值为R1＝2Ω的定值电阻和一个滑动变阻器R（最大阻值10Ω），现电路正常工作，两块理想交流电流表A1的示数为I1＝0.5A，A2的示数为I2＝2.0A，求：
（1）变压器原副线圈的匝数比k；
（2）调节滑动变阻器，求副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm（结果保留至小数点后两位）。
【考点】变压器的动态分析——原线圈有负载；变压器的构造与原理．
【专题】定量思想；推理法；交流电专题；推理论证能力．
【答案】（1）变压器原副线圈的匝数比k为；
（2）调节滑动变阻器，副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm为0.94Ω。
【分析】（1）由题意，根据电路结构、欧姆定律确定原线圈两端电压、副线圈两端电压，即可确定变压器原副线圈的匝数比；
（2）副线圈负载的总电功率与原线圈的功率相等，据此列式，再结合数学知识，根据变压器中电压及电流的关系、闭合电路欧姆定律分别列式，即可求解。
【解答】解：（1）由题意可知，原线圈两端电压为：U1＝U﹣I1R0，
副线圈两端电压为：U2＝I2R1，
解得：U1＝10V，U2＝4V，
则变压器原副线圈的匝数比为：k；
（2）副线圈负载的总电功率与原线圈的功率相等，则有：P＝U1'I1'＝（U﹣I1'R0）I1'＝﹣4I1'2+12I1'，
由数学知识可知，当时，副线圈负载的总电功率最大，
此时流过副线圈的电流为：I2'＝kI1'，
解得：I2'＝3.75A，
副线圈两端的电压为：，
解得：U2'＝2.4V，
根据闭合电路的欧姆定律可得：，
解得：；
答：（1）变压器原副线圈的匝数比k为；
（2）调节滑动变阻器，副线圈负载的总电功率最大时滑动变阻器的阻值Rm为0.94Ω。
【点评】本题主要考查变压器的动态分析，解题时需注意，分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)