2011-2020年高考物理试卷分类汇编之063b.变压器（下）（含答案及解析）

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第63.b节 变压器（下）
1.2019年江苏卷1.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20V时，输出电压
A. 降低2V B. 增加2V C. 降低200V D. 增加200V
答案：D
解析：由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即，即副线圈两端电压与原线圈两端电压成正比，并有：，当输入电压增加20V时，输出电压增大200V，故D正确。
2.2020年江苏卷2.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（　　）
A. 是一种降压变压器
B. 能测量直流电路的电流
C. 原、副线圈电流的频率不同
D. 副线圈的电流小于原线圈的电流
【答案】D
【解析】A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。
B． 电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。
C． 电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。
D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。
故选D。
3.2020年北京卷9．如图所示， 理想变压器原线圈接在的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后
A．电流表A2的示数减小
B．电压表V1的示数减小
C．电压表V2的示数不变
D．电流表A1的示数不变
答案∶A
解析∶开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即V2的示数减小，故电流表A2的示数减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
4.2020年天津卷6．手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中
A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
【答案】AC
【解析】AB．由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正确，B错误；
C．根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；
D．手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。
故选AC。
5.2020年新课标Ⅲ卷20．（6分）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）
A．所用交流电的频率为50Hz
B．电压表的示数为100V
C．电流表的示数为1.0A
D．变压器传输的电功率为15.0W
答案：AD
解析： A、分析图（b）可知，交流电的周期为0.02s，则频率为50Hz，故A正确；
BC、分析副线圈电路，两电阻并联，电流之比等于电阻的反比，通过电阻R2的电流有效值为1A，则通过电阻R3的电流为0.5A，电流表示数为0.5A，副线圈输出电流：I2＝1.5A，根据变流比可知，原线圈输入电流：，变压器的输出功率：＝10W+5W＝15W，则输入功率：P1＝15W，分析原线圈电路，根据能量守恒可知，总功率：，解得电阻R1＝8Ω，则电压表示数：UR1＝I1R1＝1.2V，故BC错误；
D、根据上述分析可知，变压器传输的电功率为15W，故D正确。
故选：AD。
6.2020年山东卷5.图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=22：3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω， 滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（　　）
A. 1 Ω B. 5 Ω
C. 6 Ω D. 8 Ω
【答案】A
【解析】输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）
根据理想变压器电压规律，可知副线圈电压有效值为
灯泡正常工作，根据欧姆定律可知分压为24V，则通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为
根据串联分压规律可知，R1和R2、R构成的并联电路部分的分压为
通过R1的电流为
通过R2、R的电流为
R2、R的分压为
解得滑动变阻器的阻值为
A正确，BCD错误。
故选A。
7. 2014年理综广东卷
19. 如图11所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是
A.P向下滑动时，灯L变亮
B. P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C. P向上滑动时，变压器的输入电流变小
D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大
【答案】BD
【解析】由于理想变压器输入电压不变，则副线圈的电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A错误；滑片P向下滑动时，电阻变大，但副线圈的电压由原线圈电压决定，故U2不变，B正确；滑片P向上滑动时，电阻变小，电流I2增大，则原线圈的电流I1也增大，选项C错；此时变压器的输出功率P2= U2 I2将变大，选项D正确。
8. 2014年理综新课标卷Ⅱ
21.如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大；用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则： （ ）
A.Uab:Ucd=n1:n2
B.增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小
C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd 越大
D.将二极管短路，电流表的读数加倍
【答案】BD
【解析】若变压器初级电压为Uab，则次级电压为；由于二级管的单向导电性使得，故，选项A错误；增大负载的阻值R，输出功率减小，变压器次级电流减小，则输入电流也减小，即电流表的读数减小，选项B正确；cd间的电压由变压器的初级电压诀定，与负载电阻R的大小无关，选项C 错误；若二极管短路则，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍， 选项D正确。
9.2015年理综新课标I卷16.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，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220V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U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则 （ A ）
A. B.
C. D.
解析：原副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压为U，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流，原副线圈电流与匝数成反比，所以原线圈电流，那么原线圈输入电压，整理可得U=66V；原副线圈电阻消耗的功率根据P=I2R，电阻相等，电流比为1:3，可得功率比为1:9，，只有选项A对。
10.2015年理综天津卷6、如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头，在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则 （ BC ）
A、保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B、保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C、保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D、保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
解析：保持Q位置不动时，负载电路电压保持不变，将P向上滑动时，连入电路的电阻变大，故负载消耗功率变小，原线圈输入功率变小，电流表示数变小，所以选项A错误、B正确； 保持P位置不动，即负载电路电阻不变，将Q向上滑动时，由理想变压器电压、匝数关系可知，副线圈输出电压升高，负载电路消耗功率变大，故原线圈输入电流变大，所以选项C正确的、D错误。
11.2015年理综安徽卷16．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是 （ D ）
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
解析：根据变压器原理，输出电压U2保持不变，而A2示数变大说明回路电阻变小，所以滑动变阻器电阻R减小了，即变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，故答案为D．
12.2015年海南卷10．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，V是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V，则 （ AD ）
A.此时原线圈两端电压的最大值约为34V
B.此时原线圈两端电压的最大值约为24V
C.原线圈两端原来的电压有效值约为68V
D.原线圈两端原来的电压有效值约为48V
解析：当负载电阻的阻值减小为R=5R0时，根据串并联电路特点，R两端的电压为R0两端的电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以，故副线圈两端电压为U2=6V，根据公式可得此时原线圈两端电压的有效值为U1=24V，所以原线圈两端电压的最大值为，选项A正确B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以副线圈中的电流在变化前后也不变，则变化前副线圈中的电压U'2=IR0+11 IR0=12 IR0，所以U'2=2U2=12V，根据公式可得原线圈两端原来的电压有效值约为48V，选项D正确C错。
13.2018年天津卷4．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则（ B ）
A．R消耗的功率变为 B．电压表V的读数为
C．电流表A的读数变为2I D．通过R的交变电流频率不变
解析：根据，若发电机线圈的转速变为原来的，则角速度减为原来的，根据可知，发电机产生的最大电动势减为原来的，根据可知发动机的输出电压变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表的示数变为原来的，根据可知电阻R消耗的电功率变为，所以A错B正确；
副线圈中电流为，即变为原来的，根据可知原线圈中的电流也变为原来的，选项C错误；转速变为原来的，则频率变为原来的，选项D错误。
14.2017年北京卷16．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是
A．原线圈的输入功率为
B．电流表的读数为
C．电压表的读数为
D．副线圈输出交流电的周期为50s
答：B
解析：电表的读数均为有效值，因此在原线圈两端电压有效值为220V，由理想变压器原副线圈两端电压与线圈匝数成正比，因此副线圈两端电压有效值为110V，故选项C错误；流过电阻R的电流为2A，可知负载消耗的功率为220W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220W，故选项A错误；由P=UI可知，电流表的读数为1A，故选项B正确，由交变电流瞬时值表达式可知：ω=100π，因此周期为：T=0.02s，故选项D错误。
15.2019年海南卷8.如图，一理想变压器输入端接交流恒压源，输出端电路由R1、R2和R3三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由5：1改为10：1后（ ）
A. 流经R1的电流减小到原来的
B. R2两端的电压增加到原来的2倍
C. R3两端的电压减小到原来的
D. 电阻上总的热功率减小到原来的
答案：CD
解析：由变压器公式 得 ，将该变压器原、副线圈的匝数比由5：1改为10：1后，变压器副线圈的电压减小为原来的，即，所以每个电阻的电流减小为原来的，流经R1的电流减小到原来的，A错误；电阻R2两端的电压减小到原来的，B错误；R3两端的电压减小到原来的，C正确；电阻上总的热功率，选项D正确。故选CD。
16.2016年新课标I卷16.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻和的阻值分别是和， 为理想交流电流表，为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关断开时，电流表的示数为；当闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为（ ）
A. 2 B. 3
C. 4 D. 5
答案：B
解法一：
当S断开时，电路如右图所示
由闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压 U1=U-IR1
得 U1=U-3I ①
根据变压器原副边电压关系： ②
副线圈中的电流： ③
联立①②③得： ④
当S闭合时，电路如右图所示
由闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压 U1'=U-4R1
得 U1'=U-12I ⑤
根据变压器原副边电压关系： ⑥
副线圈中的电流得： ⑦
联立⑤⑥⑦得 ⑧
联立④ ⑧ 解得
解法二：
设开关S断开前后，变压器的等效电阻为R和R'，由于变压器输入功率与输出功率相同，
S闭合前： ，得 ①
S闭合后： ，得 ②
根据闭合电路欧姆定律：
S闭合前： ③
S闭合后： ④
根据以上各式得：
解得，n=3
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