2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二课时作业 变压器（含解析）

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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二课时作业 变压器
一、单选题
1．如图，理想变压器输入端电压随时间变化为，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数与a、b间线圈匝数之比为，下列说法正确的是( )
A.a、b间线圈匝数与b、c间线圈匝数之比为
B.原线圈匝数与b、c间线圈匝数之比为
C.仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为
D.仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两端电压为
2．如图为一个理想变压器，原线圈接入电压有效值为的正弦交变电源，副线圈接有一个可变电阻R作为负载，当可变电阻R的阻值为时，副线圈输出功率为，此时副线圈中的电流为原线圈电流的3倍。下列说法正确的是( )
A.该理想变压器为升压变压器
B.若将原线圈接入的电压有效值增大为，其他条件不变，则副线圈的输出功率变为
C.若将可变电阻R的阻值调为，同时调节原线圈的接入电压，保持电流不变，则此时原线圈的输入功率为
D.若将可变电阻R的阻值调为，其他条件不变，此时副线圈中的电流变为原线圈电流的倍
3．如图所示，M、N端接正弦式交变电流，理想变压器原、副线圈的匝数比为，均为定值电阻，，负载反映到原线圈的等效电阻（图中虚线框内的等效电阻）为，各电表均为理想电表，下列说法正确的是( )
A.原线圈的等效电阻与固定电阻的阻值之比为
B.定值电阻的电压与原线圈两端的电压之比为
C.定值电阻和的电压之比为
D.若M、N端输入电压变为原来的，则两表读数均变为原来的
4．某理想变压器如图甲所示，图中电流表为理想交流电表，灯泡上标有“3V1.5W”的字样，且灯泡正常发光，R为定值电阻，变压器原线圈两端电压随时间变化的图像如图乙所示，电流表的示数为1.5A，则( )
A.交流电的周期为0.2s
B.定值电阻的阻值为1Ω
C.原、副线圈的匝数之比为4:1
D.原、副线圈功率之比为8:1
5．我国农村地区幅员辽阔，在人烟稀少的地区，一台低压变压器的供电半径可达1000m左右，这使得远离变压器的用户由于输电线的电阻较大导致供电电压偏低。某同学为了研究这种现象设计了如图所示的电路，图中T为理想降压变压器，对用户供电，甲用户离变压器很近，输电线电阻不计，乙用户距变压器500m，丙用户距变压器1000m，、为两段低压输电线的等效电阻，可认为，、、是三个用户正在工作的用电器的等效电阻，且，为丙用户未接入的用电器，用、、分别表示、、两端的电压，输入电压的有效值不变，下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若闭合S，不变，、均增大
D.若闭合S，不变，、均减小
6．2024年10月31日，在海拔5200米的西藏昌都市八宿县，全球最高海拔风电站正式全容量投产。如图为输电线路的示意图，为输电线的等效总电阻，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，若风力发电机输出的正弦式交变电压为，输出功率为，用户端的电压为，两变压器均视为理想变压器，则( )
A.用户端的电压 B.用户端的功率
C.输电线上损失的电压为 D.输电线上损失的功率为
7．某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，表示从用户端输电线电阻。下列判断正确的是( )
A.当用户用电器增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动
B.当用户用电器减少，其他条件不变时，原线圈两端电压也减小
C.若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电压瞬时值最大
D.若发电机线圈的转速减为原来的一半，用户获得的交变电流频率保持不变
8．如图所示，变压器为理想变压器，电流表内阻不可忽略，其余的均为理想的电流表和电压表。a、b之间接有电压不变的交流电源，为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片沿的方向滑动时，则下列说法正确的是( )
A.电流表的示数都减小
B.电流表的示数变小，的示数增大
C.电压表示数均变小
D.电压表示数变小，示数变大
9．理想环形变乐器示意图如图甲所示，原线圈两端的电压随时间变化的关系图像如图乙所示，，副线圈接一“”的电灯，恰好正常发光，图中电表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A.原、副线圈的磁通量变化率之比为
B.电流表的读数为
C.时，电压表示数为零
D.若电压表改为非理想电表，电流表示数会变小
10．如图所示的理想变压器，原、副线圈的匝数之比为2∶1，副线圈接上理想二极管与阻值为R的定值电阻，原线圈的一侧接上正弦交流电，下列说法正确的是( )
A.若原线圈端电压的最大值为，则副线圈端电压的有效值为0.25
B.若副线圈端电压的有效值为，则电阻两端电压为0.5
C.若原线圈端电压的有效值为，则通过电阻的电流为
D.若原线圈端电压的最大值为，则电阻的功率为
11．如图1所示，单匝圆形线圈的面积为S，电阻为r。垂直于线圈平面施加如图2所示按正弦规律变化的匀强磁场。理想变压器副线圈接阻值为4r的定值电阻，图中滑片P所在位置对应原、副线圈匝数比。电压表、电流表均为理想电表，其他电阻不计，则( )
A.电压表的示数
B.定值电阻消耗的功率为
C.滑片P向上移动，电压表的示数变小
D.滑片P向下移动，若电压表与电流表示数变化量分别为、，则变小
12．如图所示，两理想变压器的匝数，定值电阻阻值均为，为相同规格的小灯泡，其灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化，为相同的理想交流电流表，D为理想二极管。当A、B端接入电压有效值恒为U的交流电时( )
A.的热功率比的热功率小
B.表示数是表示数的2倍
C.两端电压
D.两灯泡的亮度相同
二、多选题
13．如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电表为理想电表，、为定值电阻，R为滑动变阻器，在a、b端输入有效值恒定的正弦交流电，则下列说法正确的是( )
A.仅将向下移，电流表示数变大、电压表示数变大
B.仅将向下移，电流表示数变小、电压表示数变大
C.仅将向下移，电流表示数变小、电压表示数一定变小
D.仅将向下移，电流表示数变小、电压表示数有可能变大
14．在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是( )
A.仅增加用户数，r消耗的功率增大
B.仅增加用户数，用户端的电压增大
C.仅适当增加，用户端的电压增大
D.仅适当增加，整个电路消耗的电功率减小
15．一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压的变化规律如图乙所示，副线圈所接电路如图甲所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S，副线圈输出电压的频率为50Hz
B.闭合开关S，副线圈输出电压的有效值为
C.闭合开关S，P向上移动时，流过小灯泡的电流减小
D.闭合开关S，P向上移动时，两端的电压减小
16．如图所示，M、N之间接有正弦交流电源，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:2，电压表为理想电表。初始时，滑动变阻器的滑片P处于正中间位置，滑片移动过程中所有元件均安全。已知灯泡L、电阻的电阻值均为R且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为2R，电源电压的有效值不变，则下列说法正确的是( )
A.若滑片上移，电压表示数将增大
B.若滑片上移，灯泡L将变亮
C.若滑片下移，电源输出功率将减小
D.若滑片下移，变压器的输出功率将减小
三、填空题
17．自行车发电照明系统
图（a）所示是自行车车灯的发电机，它内部有一块永久磁铁，置于绕有线圈的“”形软铁芯内，如图（b）所示。当自行车车轮转动时，通过摩擦轮带动磁铁转动，从而产生正弦式交变电流，对车灯供电。假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑。
将“24 V 6 W”的车灯接在原、副线圈匝数比为1:2的理想变压器的输出端上，当车灯正常工作时，原线圈上的电压为_____V。
18．如图甲所示，理想变压器的原副线圈匝数比为，图中R为定值电阻，电表均为理想交流电表。原线圈接如图乙所示的正弦式交变电流，则电压表的示数为___________V，当滑动变阻器的滑片P向下移动时，电流表的示数将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
四、实验题
19．某学习小组在做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。
(1)为完成该实验，必须要选用的是___________
A.有闭合铁芯的原、副线圈
B.无铁芯的原、副线圈
C.交流电源
D.直流电源
E.多用电表（交流电压挡）
F.多用电表（交流电流挡）
(2)如图所示，将变压器的原线圈接在低压交流电源上，小灯泡接在变压器的副线圈上，小灯泡发光，下列说法正确的是___________。
A.将原线圈接在电压相同的低压直流电源上，小灯泡亮度不变
B.电流从原线圈经铁芯流到副线圈，最后流过小灯泡
C.将可拆变压器的横条铁芯取下，小灯泡的亮度降低
(3)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是___________。
A.演绎法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.理想实验法
(4)用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表
/V 1.80 2.80 3.80 4.90
/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是__________。（选填“”或“”）
(5)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。分析下列可能的原因，你认为正确的是___________。
A.变压器线圈中有电流通过时会发热
B.原、副线圈的电压不同步
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
五、计算题
20．某个小水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。目前输电线上损失的功率为。求：
(1)输电线上通过的电流I；
(2)升压变压器输出的电压U；
(3)在发电机输出功率不变情况下，仅调整两个变压器的匝数比，可使输电线上损失的功率降至100W，这两个变压器的匝数比各为多少。
21．发电站给用户供电电路如图所示。发电站的输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，用户用电时的功率，用户两端电压。变压器均为理想变压器，求：
(1)输电线的总电阻；
(2)发电站的输出功率。
参考答案
1．答案：A
解析:AB.因为原线圈回路中电阻R消耗的功率为P，保持不变，根据公式知，原线圈回路中电流不变，根据能量守恒有
，
根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知
，
由题知
联立得
，
故A正确，B错误；
CD.在原线圈回路中，有
，
解得
故CD错误。
故选A。
2．答案：C
解析：A.根据原副线圈电流与匝数的关系
可得
则
所以该理想变压器为降压变压器，故A错误；
B.原线圈接入的电压有效值为时，副线圈的输出电压为
副线圈的输出功率为
若将原线圈接入的电压有效值为2时，副线圈的输出电压为
副线圈的输出功率为
故B错误；
C.原线圈接入的电压有效值为时，副线圈的输出功率为
若将可变电阻R的阻值调为，同时调节原线圈的接入电压，保持电流不变，副线圈的输出功率为
故C正确；
D.若将可变电阻R的阻值调为2，其他条件不变，根据可知，此时副线圈中的电流仍为原线圈电流的3倍，故D错误。
故选C。
3．答案：B
解析：A.原副线圈的功率相同，则有，即
则，故A错误；
B.原线圈的等效电阻与固定电阻的阻值相等，两者串联，通过的电流相等，根据
可知定值电阻的电压与原线圈两端的电压相等，比值为1:1，故B正确；
C.定值电阻和的电压之比为，故C错误；
D.若M、N端输入电压变为原来的，原线圈的等效电阻不变，则原线圈的电流变为原来的，副线圈的电流也变为原来的，由欧姆定律可知副线圈的电压变为原来的，则两表读数均变为原来的，故D错误。
4．答案：A
解析:A.由题图乙可知交流电的周期为0.2s，故A正确；
B.R与灯泡并联，灯泡正常发光，故通过R的电流则，故B错误；
C.原线圈的最大电压为，故电压的有效值
则，故C错误；
D.根据理想变压器原理可知，原、副线圈功率相同，故D错误。
故选A。
5．答案：D
解析：由理想变压器的电压特点可知
其中、分别为原副线圈匝数，由题意可知电路中保持不变。由图可知
①
②
又有
③
根据并联电路特点可得
因为，所以有上式可知
上述结论结合③式得
④
又，由①②④三式可得
S闭合后，根据并联电路特点可知，、R并联电阻之和，小于，所以S闭合后，、、R、的和电阻减小，设和电阻为，又有欧姆定律可得
所以增大，再结合①可得减小。又
通过电流减小，结合③式得通过电流增大，又有②得减小。
故选D。
6．答案：D
解析：A对升压变压器有对降压变压器有可得又则，故A错误；B.对升压变压器有对降压变压器有可得又用户端的功率可得，故B错误；C.输电线上损失的电压，故C错误；D.输电线中的电流输电线损失的功率为故D正确；故选D。
7．答案：A
解析：A.当用户数目增多时，负载电阻减小，副线圈输出电流增大，输电线上的电压损失变大，用户得到的电压变小，为使用户电压不变，应增加副线圈的匝数，提高输出电压，所以滑动触头P应向下滑动，故A正确；B.由于原线圈两端的电压由发电机决定，所以当用户用电器减少，其他条件不变时，原线圈两端电压不变，故B错误；C.图示位置线圈的磁通量最大，穿过线圈磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故C错误；D.若发电机线圈的转速减为原来的一半，根据可知，交流电的频率将减为原来的一半，变压器不改变交流电的频率，所以用户获得的交变电流频率减为原来的一半，故D错误。故选A。
8．答案：C
解析：将变压器和整个副线圈电路一起等效为一个电阻，a、b之间接有电压不变的交流电源，变阻器的滑片沿的方向滑动时，接入电路的等效电阻变小，故电流表示数增大，原副线圈匝数比不变，故电流表示数也增大；因为电源电压不变，所以电压表示数变小，副线圈两端的电压减小，电压表示数减小，两端的电压增大，则滑动变阻器两端的电压减小，电压表示数减小。
故选C。
9．答案：B
解析:A.原线圈两端电压的有效值
根据
原、副线圈的磁通量变化率之比为
A错误；
B.通过副线圈的电流
线圈的匝数比
电流表的读数为
B正确；
C.电压表测的为副线圈两端电压的有效值，即始终为C错误；
D.若电压表改为非理想电表，则副线圈电阻变小，因原线圈电压与匝数都不变，则副线圈电压不变，则副线圈电流变大，根据
可知原线圈电流也增大，电流表示数会变大，D错误。
故选B。
10．答案：C
解析：A.原、副线器的匝数之比为2:1，若原线圈端电压的最大值为，由可得副线圈端电压的最大值为0.5副线圈端电压的有效值为故A错误；B.若副线圈端电压的有效值为，由二极管的单向导电性结合交流电有效值的定义可得解得电阻两端电压为故B错误；C.若原线圈端电压的有效值为，同理可得副线圈端电压有效值电阻两端的电压，电流，故C正确；D.若原线圈端电压的最大值为，同理可得副线圈端电压的有效值电阻两端电压为，功率为故D错误。故选C。
11．答案：B
解析：A.由图2可知，由法拉第电磁感应定律可知所以电压表的示数，故A错误；B.定值电阻消耗的功率为故B正确；C.滑片P向上移动，原副线圈匝数比变大，等效电阻变大，电压表的示数变大，故C错误；D.由闭合电路欧姆定律可知，无论滑片P如何移动，为定值，故D错误。故选B。
12．答案：C
解析:AD.由热功率公式可得
解得
故AD错；
BC.由欧姆定律可知
故表示数是表示数的倍
故C正确，B错误。
故选C。
13．答案：AD
解析：AB.根据题意，设副线圈回路的总电阻为，则原线圈等效电阻为，仅将向下移，滑动变阻器接入电路电阻减小，减小，则减小，由可知，增大，即电流表示数变大，由可知，流过副线圈的电流增大，则电压表示数增大，故A正确，B错误；CD.结合上述分析可知，仅将向下移，即减小，则增大，由可知，减小，即电流表示数变小，由可知，由于减小，减小，则可能增大，也可能减小，还可能不变，则电压表示数，可能增大，也可能减小，还可能不变，故C错误，D正确。故选AD。
14．答案：AC
解析：设用户端的总电阻为R，右侧降压变压器的匝数比为k，则可将降压变压器和用户端等效为一个等效电阻，则等效电阻的阻值，仅增加用户数，用户端的总电阻减小，等效电阻的阻值减小，又交流发电机的输出电压即升压变压器的输入电压不变，升压变压器的匝数比不变，所以升压变压器的输出电压不变，则由可知输电线路上的电流增大，由可知r消耗的功率增大，A正确；结合A项分析和可知，右侧降压变压器的输入电压减小，又降压变压器的原副线圈匝数比不变，可知用户端的电压减小，B错误；仅适当增加，结合A项分析可知，左侧升压变压器的输出电压变大，等效电阻的阻值不变，则与B项分析同理可得，用户端的电压增大，C正确；输电线路中的电流，则升压变压器原线圈中的电流，整个电路消耗的电功率，所以整个电路消耗的电功率增大，D错误。
15．答案：AD
解析：A.由图像可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，A正确；
B.根据电压与匝数成正比可知，原线圈电压的最大值为，根据
可得副线圈电压的最大值为，所以电压的有效值为
B错误；
C.P向上移动时，副线圈总电阻减小，总电流增大，流过小灯泡的电流增大，C错误；
D.P向上移动时，小灯泡两端电压增大，两端的电压减小，D正确。
故选AD。
16．答案：BC
解析:AB.若滑片上移，则减小，副线圈的总电阻减小，副线圈的电流增大，则原线圈的电流增大，故灯泡L将变亮，原线圈的电压减小，根据可得减小，电压表示数减小，故A错误，B正确；
C.若滑片下移，增大，副线圈的总电阻增大，副线圈的电流减小，则原线圈的电流减小，电源的输出功率将减小，故C正确；
D.若滑片下移，增大，将原副线圈和负载电阻等效为
则变压器的输出功率为
因为，即，所以变压器的输出功率将增大，故D错误。
故选BC。
17．答案：12
解析：当车灯正常工作时，理想变压器副线圈两端的电压为，则由理想变压器的变压规律可知理想变压器原线圈上的电压为。
18．答案：12；变大
解析：根据题意可得
所以
即电压表的示数为12V；
当滑动变阻器的滑片P向下移动时，副线圈回路中的电阻减小，由于不变，则副线圈回路中的电流变大，即电流表的示数将变大。
19．答案：(1)ACE
(2)C
(3)C
(4)
(5)ACD
解析：（1）为了减少能量损耗，应选用有闭合铁芯的原、副线圈；根据变压器原理，应选用交流电源；因为副线圈输出的交流电，为了测得副线圈两端的电压，应选用多用电表（交流电压挡）。
故选ACE。
（2）A.将原线圈接在电压相同的低压直流电源上，副线圈的磁通量变化率为零，则副线圈的电压也为零，灯泡不亮，故A错误；
B.原、副线圈无导线相连，两线圈中的电流是通过互感现象产生的，不是从原线圈经铁芯流到副线圈，故B错误；
C.将可拆变压器的横条铁芯取下，磁场有泄漏，使得副线圈的磁通量变化率变小，副线圈的电压减小，则小灯泡的亮度降低，故C正确。
故选C。
（3）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故选C。
（4）由于存在有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律有
由表格数据可知总是小于，故应该是副线圈的电压值，应是原线圈的电压值，可判断连接电源的线圈是。
（5）A.变压器线圈中有电流通过时会发热，线圈则有直流电阻，在线圈上会产生电压降，使副线圈输出电压减小，故A正确；
B.原、副线圈的电压是否同步，对输出电压无影响，故B错误；
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入电能，使副线圈输出的电压减小，故C正确；
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，副线圈输出电压减小，D正确。
故选ACD。
20．答案：(1)
(2)
(3)
解析:（1）根据电功率公式
可得输电线上通过的电流
（2）升压变压器输出的电压
（3）由输电导线上两端电压的关系可知，降压变压器原线圈两端的电压为
可得
根据理想变压器原副线圈与匝数的关系可知，升压变压器的匝数比
其中
可得
降压变压器的匝数比
其中
可得
21．答案：(1)8Ω
(2)100kW
解析：（1）设升压变压器副线圈电压，则有
解得
设降压变压器原线圈电压，则有
解得
输电线上损失的电压为
根据
解得输电线电流为
则输电线的总电阻为
（2）发电站的输出功率为
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