专题5.4变压器-之2017-2018学年高二物理人教版（选修3-2）

第五章 交变电流
第4节 变压器



1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是
A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
【答案】C
【解析】通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁场联系在一起，故D错误。
2．理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为
A．1:2 B．2:1
C．2:3 D．3:2
【答案】B

【名师点睛】本题解题的突破口在原副线圈的电流关系，注意明确三灯正常发光为解题的关键。
3．为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后

A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
【答案】AD

4．如图所示，面积为0.02 m2，内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动的角速度为100 rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R=100 Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场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，电流表示数增大
C．t=0时刻，电压表示数为100
D．当原副线圈匝数比为1:2时，电阻上消耗的功率为400 W
【答案】BD

【名师点睛】根据线圈中感应电动势，结合开始计时位置，即可确定瞬时表达式，再由电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，并知道电表是交流电的有效值，逐项分析即可得出结论。
5．如图所示。L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器，通过观测接在甲、乙中的电表读数，可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流。若已知图中n1:n2=100:1，n3:n4=1:10，V表示数为220 V，A表示数为10 A，则下列判断正确的是

A．甲是电压互感器，输电线两端电压是2.2×104 V
B．乙是电压互感器，输电线两端电压是2.2×103 V
C．甲是电流互感器，通过输电线的电流是100 A
D．乙是电流互感器，通过输电线的电流是0.1 A
【答案】A
【解析】变器的匝数与电压成正比，与电流成反比，安全起见，要求电压表和电流表都不能超过最大量程。甲图的原线圈两端接电源两端的电压，所以是电压互感器，已知n1:n2=100:1，电压表示数为220 V，故传输电压为：U=220 V×100=2.2×104 V，故A正确，C错误；乙图中的原线圈串联接入输电线的一根导线，所以的电流互感器，已知n3:n4=1:10，电流表示数为10 A，故传输电流为：I=10 A×10=100 A，故BD错误。
【名师点睛】本题考查了变压器的特点，要知道电流表需要串联在电路中，电压表要并联在电路中。
6．在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比为2:1，四个标有“6 V、6 W”的完全相同的灯泡L1、L2、L3、L4，按如图方式接入电路，其中L1恰能正常发光；忽略灯泡电阻随电压的变化，电路中的电表均为理想交流电表，下列选项中正确的是

A．L2、L3、L4均能正常发光
B．电流表的示数为0.5 A
C．m、n两点间所加的电压为14 V
D．整个电路消耗的总功率为18 W
【答案】C

7．如图，理想变压器原线圈接交流电源，副线圈接热水器和抽油烟机，原副线圈的匝数比为5:1，副线圈上电源的瞬时值，开关S断开时，电流表示数是1 A，开关S闭合时，电流表示数是1.2 A，下列说法正确的是

A．S闭合时，抽油烟机消耗的功率是220 W
B．交流电源输出电压的最大值是1 100 V
C．S闭合时，热水器消耗的功率减小
D．S闭合时，热水器消耗的功率是220 W
【答案】A

8．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻、均为10 Ω。在原线圈c、d两端加上图示的交变电压，下列说法正确的是

A．当S与a连接后，理想电流表示数为
B．当S与a连接后，理想电压表示数为
C．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为
D．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍
【答案】AD
【解析】由图可以知道，交变电流的电压有效值为220 V、周期为0.02 s，频率为50 Hz。当S接a时，由变压器的原理可以知道，n2两端电压有效值为22 V，由闭合电路欧姆定律，得理想电压表的示数为22 V，理想电流表示数为2.2 A，故选项A正确，选项B错误；当S由a拨到b后，原线圈电压、频率不变，原线圈匝数减半，则副线圈频率不变，故选项C错误；副线圈两端电压加倍，负载电阻不变，副线圈的输出功率变为原来的4倍，原线圈的输入功率也变为原来的4倍，故选项D正确。
9．一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 Ω的电阻，则

A．流过电阻的电流是20 A
B．与电阻并联的电压表的示数是100V
C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
D．变压器的输入功率是1×103 W
【答案】D

10．如图，理想变压器原副线圈匝数之比为20:1，原线圈接入一电压为u=U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R=5.5 Ω的负载电阻。若U0=220V，ω=100π rad/s，则下述结论正确的是

A．副线圈中电压表的读数为11V
B．副线圈中输出交流电的周期为0.01 s
C．原线圈中电流表的读数为0.1 A
D．原线圈中的输入功率为11 W
【答案】C
【解析】根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论。由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220V，所以原线圈的电压的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为11 V，电压表显示有效值为11 V，故A错误；电流周期T==0.02 s，变压器不改变周期，B错误；V表的示数为11 V，根据欧姆定律得副线圈电流I2=A=2 A，根据电流与匝数成反比可知A表的示数为0.1 A，故C正确；根据输入功率等于输出功率知：输入功率为，D错误。
【名师点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。
11．如图所示。一理想变压器的原线圈匝数为n1=1000匝，副线圈匝数为，n2=200匝，电阻R=8.8Ω。原线圈接入一电压u=的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则

A．副线圈交变电流的频率是100 Hz
B．t=1 s的时刻，电压表V的示数为0
C．变压器的输入电功率为220 W
D．电流表A的示数为10 A
【答案】C

【名师点睛】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。
12．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1:n2=3:1，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只可变电阻R以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图象如图乙所示。

（1）求图甲中电压表的读数；
（2）要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；
（3）为满足第（2）问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。
【答案】（1）9 V （2）9 （3）Ω

13．一台内阻不计的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示。升压变压器匝数比1:4，降压变压器的匝数比为 4:1，输电线的总电阻R=4，全校共22个班，每班有“220 V， 40 W”的灯6盏。若保证全部电灯都正常发光，则：

（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
【答案】（1）5 424 W （2）260 V
【解析】（1）降压变压器输出电压为220 V
则由
则可求得U3=4×220 V=880 V

【名师点睛】解决本题的关键知道升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，以及知道升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和。