3.3变压器（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

3.3变压器（解析版） 姓名：___________班级：___________ 1．三个规格相同的小灯泡（可视为纯电阻）分别按照图连接在理想变压器的原、副线圈上，三个灯泡均能正常发光，已知小灯泡的额定电流为2A，电阻为，则ab两点间的电压为（　　） A．6V B．9V C．12V D．18V 2．如图是汽车打火时火花塞产生电火花的原理简图，扭动汽车钥匙打火，开关不停地闭合断开，打火线圈次级绕组产生的瞬时高电压使火花塞产生电火花，点燃气缸中的可燃混合气，下列说法正确的是（　　） A．汽车打火并控制电火花点火的主要原理是自感 B．断开开关的瞬间，火花塞会产生电火花 C．打火线圈中的初级绕组匝数可能大于次级绕组匝数 D．断开开关的瞬间，次级绕组中的电能转化为磁场能 3．如图所示为钳形电流表的结构图和外形图，据图判断下列说法正确的是（　　） A．钳型电流表的变压器是一个降压变压器 B．通过钳型表的导线增加为两圈，所测得的电流将会加倍 C．读数时要使铁芯保持张开 D．载流导线中的电流在铁芯中产生了稳定的磁场 4．在图甲所示的交流电路中，输入端、所接电源电压随时间的变化关系如图乙所示。原线圈电路中接有“8V，4W”的小灯泡，副线圈电路中所接灯泡的额定电压为20V，电阻恒为，定值保护电阻。滑动变阻器的触头滑到适当位置时，两个灯泡恰好都正常工作。假设变压器是理想变压器。下列说法正确的是（    ） A．通过灯泡L的电流方向每秒改变25次 B．电源的输出功率是100W C．变压器原、副线圈的匝数比 D．滑动变阻器接入电路的电阻为 5．为实时监测高压输电线的电压和电流，需要测量出输电线上的电压和电流的大小。因高压输电线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量。如图所示，电压互感器和电流互感器分别连接在高压线上，设两个互感器的原、副线圈的匝数比分别为、，两个互感器所连的电表的示数分别为a、b，则高压输电线的电压和电流分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 6．如图，面积、电阻不计的单匝矩形线圈，在磁感应强度B=1T的匀强磁场中旋转，构成交流发电机。其产生的交变电流通过匝数比的理想变压器，再经充电电路给电池充电。若要求变压器输出电压的有效值达到12V才能给电池充电，下列判断正确的是（  ） A．图示位置流过发电机线圈的电流最大 B．转速变慢时变压器输出电压不变但频率变小 C．交流发电机转速达到2r/s才能给电池充电 D．交流发电机转速达到20r/s才能给电池充电 7．某电动汽车在充电过程中，可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V，输入功率为6.6kw，副线圈的电流为15A，副线圈通过相关设备连接汽车电池，电池容量为33kwh。忽略充电过程中的能量损耗，则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是（　　） A．1：2，2.2h B．2：1，5h C．2：1，2.2h D．1：2，5h 8．（多选题）如图所示，有一“凸”形单匝金属线框abcd，以虚线MN为轴做匀速转动，转动的角速度=100rad/s。ab边和cd边到MN之间的距高均为L，ab边长为L，cd边长为2L，其中L=20cm，线框电阻不计。虚线MN右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=1T。线框与理想变压器原线圈相连，变压器原副线圈匝数比为1∶2。电压表V为理想电压表，电流表A为理想电流表，R为电阻箱，电容器C的击穿电压为18V。以下说法正确的是（　　） A．电压表V的示数为V B．电容器不会被击穿 C．当把电阻箱调至R=4Ω时，电流表A的示数为3A D．当把电阻箱调至R=10Ω时，电阻箱的功率为8W 9．（多选题）电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。关于涡流、互感和自感、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是（　　） A．真空冶炼炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 B．自感现象是特殊的电磁感应现象，同一线圈加铁芯后线圈自感系数增大 C．互感现象是变压器工作的基础，互感现象说明了磁场具有能量 D．阻尼摆摆动时产生的涡流不一定总是阻碍其运动 10．某实验小组为了让两个“，”灯泡正常发光，他们利用手头器材设计了如图（a）、（b）两种电路。已知在（a）中自耦变压器的匝数比，所用交流电源频率为。下列说法正确的是（　　） A．在图（a）电路中流过灯泡的电流频率为 B．由图（a）定值电阻的阻值为 C．在两个电路中电阻消耗的功率之比为 D．将图中（a）电路改成（b）电路时，需要将自耦变压器的滑动端向N适当滑动 11．如图a是液化气炉的电子点火装置。一节1.5V的干电池通过晶体管电路控制，产生脉动的电压加在变压器初级线圈的两端，并在磁芯中激发磁场，其图象如图b所示（磁场方向逆时针，大小为正值）。磁芯的横截面积为。次级线圈一端连接燃气炉的金属外壳，另一端通过二极管与钢针连接，调整与的间距，使与间的电压达10kV以上时，与间就会引发电火花而点燃燃气。下列说法正确的是（    ） A．当与的间距减小时，所需的最小打火电压增大 B．当大于2500匝时，间可以激发电火花 C．匝数越多，打火越容易 D．若将钢针替换为金属板，打火更容易 12．（多选题）如图所示，理想正弦式交变电源E，电动势恒定，内阻不计。变压器为理想变压器。其中原线圈中电流为I1 ，首先将电阻箱调至最大值，闭合开关S，以下说法正确的是（　　） A．如果小于，减小时（但是不能减为零），理想变压器的输出功率先增大后减小 B．如果小于，减小时（但是不能减为零），理想变压器的输出功率先减小后增大 C．如果大于，逐渐减小理想变压器的副线圈匝数，变压器的输出功率先增大后减小 D．如果大于，逐渐减小理想变压器的副线圈匝数，变压器的输出功率先减小后增大 13．（多选题）某自行车所装车灯发电机如图甲所示，其结构见图乙所示。绕有线圈的“”形铁芯开口处装有磁铁（磁通量为Φ，能够全部通过铁芯），车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起（与车轮角速度相等）转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈两端c、d作为发电机输出端。通过导线与标有“12V 6W”的灯泡L相连，当车轮匀速转动时，发电机榆出电压视为正弦交流电，该发电机供电部分理想变压器原线圈匝数为n，副线圈匝数为6n，假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑，则（　　） A．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，通过L的电流方向由c到d B．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，L中的电流逐渐变小 C．若灯泡L正常发光，原线圈两端的电压为2V D．若灯泡L正常发光，车轮转动的角速度为 14．（多选题）据网络消息：2024年1月，北京市建成一条约10公里的无线充电公路，让电动车边跑边充电成为现实。据了解，施工时在路面下方埋入了一系列的发射线圈。在车辆底部安装了一个接收线圈，与发射线圈相对应。当车辆行驶到这条路上时，发射线圈与接收线圈之间就会产生电磁共振，从而将电能传输到车辆的动力电池中。这样，车辆就可以在行驶中实现无线充电，无需停车或插线。（　　） A．接收线圈与发射线圈的频率一定相同 B．接收线圈与发射线圈的匝数比对充电没有影响 C．接收线圈与发射线圈之间是利用互感原理工作的 D．若发射线圈接上较大的恒定电流形成强磁场能加快充电速度 15．我国高铁技术领先世界，高铁为国人出行提供了极大的便利。如图是某高铁电网为运行的高铁机车（图中用M表示）提供电能的示意图（为定值电阻）。电网电压为110kV，经理想变压器降压后。高铁机车运行时，获得的电压为25kV，功率为10000kW。求： （1）理想变压器原、副线圈匝数比； （2）原线圈回路的电流； （3）电阻的阻值。 16．如图，灯泡左侧存在水平向右的磁感应强度为的匀强磁场，长为的金属棒绕竖直轴在磁场中以角速度匀速转动，且始终平行于。两个分别以为圆心、半径的光滑金属圆环上下平行水平放置，分别与金属棒上下端接触，理想自耦变压器原线圈串联灯泡由金属棒供电，灯泡的阻值始终为与定值电阻的阻值始终均为。滑动变阻器的全值电阻，在滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，不计圆环、金属棒和导线的电阻，开始位于原副线圈的匝数比为处。 （1）将移动到何处时最大？ （2）求的最大值； （3）若在第（1）问求得的位置，将触头移动到原副线圈匝数比为多少时，副线圈电路中消耗的功率最大？ 1．（2024·浙江·高考真题）理想变压器的原线圈通过a 或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接a时，三个灯泡均发光。若（　　） A．电容C增大，L1灯泡变亮 B．频率f增大，L2灯泡变亮 C．RG上光照增强，L3灯泡变暗 D．S接到b时，三个泡均变暗 2．（多选题）（2024·重庆·高考真题）小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲，乙所示，图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定，R为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220V的交流电，滑片P可调节灯泡L的亮度，P在R最左端时，甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作，则（   ）            A．n1：n2 = 110：3 B．当P滑到R中点时，图甲中L功率比图乙中的小 C．当P滑到R最左端时，图甲所示电路比图乙更节能 D．图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大 3．（2024·海南·高考真题）电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（　　） A．交流电的周期为0.02s B．原副线圈匝数比 C．输出的最大电压为220V D．若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.3变压器（解析版） 姓名：___________班级：___________ 1．三个规格相同的小灯泡（可视为纯电阻）分别按照图连接在理想变压器的原、副线圈上，三个灯泡均能正常发光，已知小灯泡的额定电流为2A，电阻为，则ab两点间的电压为（　　） A．6V B．9V C．12V D．18V 【答案】D 【详解】三个小灯泡正常发光，则，结合变压器电流关系 电压关系 解得 故输入端电压 故选D。 2．如图是汽车打火时火花塞产生电火花的原理简图，扭动汽车钥匙打火，开关不停地闭合断开，打火线圈次级绕组产生的瞬时高电压使火花塞产生电火花，点燃气缸中的可燃混合气，下列说法正确的是（　　） A．汽车打火并控制电火花点火的主要原理是自感 B．断开开关的瞬间，火花塞会产生电火花 C．打火线圈中的初级绕组匝数可能大于次级绕组匝数 D．断开开关的瞬间，次级绕组中的电能转化为磁场能 【答案】B 【详解】A．汽车打火并控制电火花点火的主要原理是互感，故A错误； B．断开开关的瞬间，初级绕组的电流发生变化，次级绕组可产生高电压，火花塞会产生电火花，故B正确； C．根据变压器电压比等于匝数比 为了使次级绕组产生高电压，次级绕组匝数一定大于初级绕组匝数，故C错误； D．断开开关的瞬间，初级绕组电流产生的磁场能转化为次级绕组中的电能，故D错误。 故选B。 3．如图所示为钳形电流表的结构图和外形图，据图判断下列说法正确的是（　　） A．钳型电流表的变压器是一个降压变压器 B．通过钳型表的导线增加为两圈，所测得的电流将会加倍 C．读数时要使铁芯保持张开 D．载流导线中的电流在铁芯中产生了稳定的磁场 【答案】B 【详解】A．钳形电流测量仪实质上是“降流”，则n2>n1,属于升压变压器，故A错误； B．根据 通过钳型表的导线增加为两圈，即n1加倍，因I1和n2不变，则所测得的电流I2将会加倍，故B正确； C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的电流将小于实际电流，故C错误； D．载流导线中的电流为周期性变化的电流，在铁芯中产生了周期性变化的磁场，故D错误。 故选B。 4．在图甲所示的交流电路中，输入端、所接电源电压随时间的变化关系如图乙所示。原线圈电路中接有“8V，4W”的小灯泡，副线圈电路中所接灯泡的额定电压为20V，电阻恒为，定值保护电阻。滑动变阻器的触头滑到适当位置时，两个灯泡恰好都正常工作。假设变压器是理想变压器。下列说法正确的是（    ） A．通过灯泡L的电流方向每秒改变25次 B．电源的输出功率是100W C．变压器原、副线圈的匝数比 D．滑动变阻器接入电路的电阻为 【答案】B 【详解】图像分析 A．由题图乙知，原线圈交流电的周期，频率，即每秒交流电方向改变50次，变压器不改变交变电流的频率，则副线圈中灯泡的电流方向每秒改变50次，故A错误； B．、间电压有效值 原线圈电路中的小灯泡正常工作，则流过原线圈的电流 则电源的输出功率 故B正确； C．设副线圈电路中的灯泡正常工作时的电流为，则 故变压器原、副线圈的匝数比 故C错误； D．原线圈两端电压 由 得 故副线圈的总电阻 所以滑动变阻器接入电路的电阻 故D错误。 故选B。 5．为实时监测高压输电线的电压和电流，需要测量出输电线上的电压和电流的大小。因高压输电线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量。如图所示，电压互感器和电流互感器分别连接在高压线上，设两个互感器的原、副线圈的匝数比分别为、，两个互感器所连的电表的示数分别为a、b，则高压输电线的电压和电流分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【详解】由题意可知，对电压互感器，由理想变压器有 对电流互感器，由理想变压器有 解得 ， 故选B。 6．如图，面积、电阻不计的单匝矩形线圈，在磁感应强度B=1T的匀强磁场中旋转，构成交流发电机。其产生的交变电流通过匝数比的理想变压器，再经充电电路给电池充电。若要求变压器输出电压的有效值达到12V才能给电池充电，下列判断正确的是（  ） A．图示位置流过发电机线圈的电流最大 B．转速变慢时变压器输出电压不变但频率变小 C．交流发电机转速达到2r/s才能给电池充电 D．交流发电机转速达到20r/s才能给电池充电 【答案】C 【详解】A．图示位置线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电流最小，故A错误； B．发电机产生的交流电压的有效值 转速变慢时变压器输出电压减小，故B错误； CD．要求变压器输出电压的有效值达到才能给电池充电，根据变压比，此时原线圈电压即发电机输出电压为 则根据 可得 故C正确，D错误。 故选C。 7．某电动汽车在充电过程中，可视为理想变压器的原线圈输入电压为220V，输入功率为6.6kw，副线圈的电流为15A，副线圈通过相关设备连接汽车电池，电池容量为33kwh。忽略充电过程中的能量损耗，则变压器的原副线圈匝数比和电池完全充满所需要的时间分别是（　　） A．1：2，2.2h B．2：1，5h C．2：1，2.2h D．1：2，5h 【答案】D 【详解】变压器初级电流 则变压器的原副线圈匝数比 电池完全充满所需要的时间 故选D。 8．（多选题）如图所示，有一“凸”形单匝金属线框abcd，以虚线MN为轴做匀速转动，转动的角速度=100rad/s。ab边和cd边到MN之间的距高均为L，ab边长为L，cd边长为2L，其中L=20cm，线框电阻不计。虚线MN右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=1T。线框与理想变压器原线圈相连，变压器原副线圈匝数比为1∶2。电压表V为理想电压表，电流表A为理想电流表，R为电阻箱，电容器C的击穿电压为18V。以下说法正确的是（　　） A．电压表V的示数为V B．电容器不会被击穿 C．当把电阻箱调至R=4Ω时，电流表A的示数为3A D．当把电阻箱调至R=10Ω时，电阻箱的功率为8W 【答案】BD 【详解】A．cd边切割磁感线时，最大电动势 其中 解得 ab边切割磁感线时，最大电动势 解得 电压表V所测电压为有效电压，满足 解得 故A错误； B．副线圈的最大电压为，满足关系式 得 未超过电容器的击穿电压，电容器不会被击穿，故B正确； D．副线圈电压有效值为，则有 解得 则电阻箱取时，功率 解得 故D正确； C．当把电阻箱调至R=4Ω时，有效电流 故C错误。 故选BD。 9．（多选题）电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。关于涡流、互感和自感、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是（　　） A．真空冶炼炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 B．自感现象是特殊的电磁感应现象，同一线圈加铁芯后线圈自感系数增大 C．互感现象是变压器工作的基础，互感现象说明了磁场具有能量 D．阻尼摆摆动时产生的涡流不一定总是阻碍其运动 【答案】BC 【详解】A．真空冶炼炉锅体中的涡流是由变化磁场产生的，故A错误； B．自感现象是特殊的电磁感应现象，同一线圈加铁芯后线圈自感系数增大，故B正确； C．互感现象是变压器工作的基础，互感现象说明了磁场具有能量，故C正确； D．根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，故D错误。 故选BC。 10．某实验小组为了让两个“，”灯泡正常发光，他们利用手头器材设计了如图（a）、（b）两种电路。已知在（a）中自耦变压器的匝数比，所用交流电源频率为。下列说法正确的是（　　） A．在图（a）电路中流过灯泡的电流频率为 B．由图（a）定值电阻的阻值为 C．在两个电路中电阻消耗的功率之比为 D．将图中（a）电路改成（b）电路时，需要将自耦变压器的滑动端向N适当滑动 【答案】C 【详解】A．变压器只改变交变电流的电压，不改变频率，则在图（a）电路中流过灯泡的电流频率为，故A错误； B．由题意可知灯泡的额定电流 由变压器的电压规律有 ， 所以有 由电路知识有 解得 故B错误； C．在图（a）电路中电阻消耗的功率 在（b）电路中电阻消耗的功率 所以 故C正确； D．在（b）电路中 所以 所以应将自耦变压器的移动端向M适当滑动，故D错误。 故选C。 11．如图a是液化气炉的电子点火装置。一节1.5V的干电池通过晶体管电路控制，产生脉动的电压加在变压器初级线圈的两端，并在磁芯中激发磁场，其图象如图b所示（磁场方向逆时针，大小为正值）。磁芯的横截面积为。次级线圈一端连接燃气炉的金属外壳，另一端通过二极管与钢针连接，调整与的间距，使与间的电压达10kV以上时，与间就会引发电火花而点燃燃气。下列说法正确的是（    ） A．当与的间距减小时，所需的最小打火电压增大 B．当大于2500匝时，间可以激发电火花 C．匝数越多，打火越容易 D．若将钢针替换为金属板，打火更容易 【答案】B 【详解】A．当A与的间距减小时，尖端放电更容易发生，故最小打火电压减小，故A错误； B．二极管具有单向导电性，当磁感强度为逆时针方向，副线圈电压达到10000V时有 变形得 匝 故当大于2500匝时，与间的电压达10kV以上，间可以激发电火花，故B正确； C．根据变压器电压与匝数的关系有 变形得 可知匝数越多，越小，打火越困难，故C错误； D．若将电极A改为金属板，则不容易尖端放电产生高压，所以更不容易引发电火花，故D错误。 故选B。 12．（多选题）如图所示，理想正弦式交变电源E，电动势恒定，内阻不计。变压器为理想变压器。其中原线圈中电流为I1 ，首先将电阻箱调至最大值，闭合开关S，以下说法正确的是（　　） A．如果小于，减小时（但是不能减为零），理想变压器的输出功率先增大后减小 B．如果小于，减小时（但是不能减为零），理想变压器的输出功率先减小后增大 C．如果大于，逐渐减小理想变压器的副线圈匝数，变压器的输出功率先增大后减小 D．如果大于，逐渐减小理想变压器的副线圈匝数，变压器的输出功率先减小后增大 【答案】AC 【详解】将变压器和电阻箱看成一个等效电阻，则有 可得 则理想变压器的输出功率为 根据数学知识可知，当 变压器的输出功率最大。 AB．如果小于，减小时（但是不能减为零），则减小，当等于时，输出功率最大，则理想变压器的输出功率先增大后减小，故A正确，B错误； CD．如果大于，逐渐减小理想变压器的副线圈匝数，则增大，当等于时，输出功率最大，则理想变压器的输出功率先增大后减小，故C正确，D错误。 故选AC。 13．（多选题）某自行车所装车灯发电机如图甲所示，其结构见图乙所示。绕有线圈的“”形铁芯开口处装有磁铁（磁通量为Φ，能够全部通过铁芯），车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起（与车轮角速度相等）转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈两端c、d作为发电机输出端。通过导线与标有“12V 6W”的灯泡L相连，当车轮匀速转动时，发电机榆出电压视为正弦交流电，该发电机供电部分理想变压器原线圈匝数为n，副线圈匝数为6n，假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑，则（　　） A．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，通过L的电流方向由c到d B．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，L中的电流逐渐变小 C．若灯泡L正常发光，原线圈两端的电压为2V D．若灯泡L正常发光，车轮转动的角速度为 【答案】AC 【详解】A．根据题意，由楞次定律可知，通过L的电流方向由c到d，故A正确； B．由图可知，开始阶段，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，转动后，磁通量减小，磁通量的变化率增大，当转过时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，可知，转动过程中L中的电流逐渐增大，故B错误； C．若灯泡L正常发光，副线圈两端的电压为12V，根据变压器电压与匝数关系有 解得 故C正确； D．原线圈两端的最大值为，由 可得 故D错误。 14．（多选题）据网络消息：2024年1月，北京市建成一条约10公里的无线充电公路，让电动车边跑边充电成为现实。据了解，施工时在路面下方埋入了一系列的发射线圈。在车辆底部安装了一个接收线圈，与发射线圈相对应。当车辆行驶到这条路上时，发射线圈与接收线圈之间就会产生电磁共振，从而将电能传输到车辆的动力电池中。这样，车辆就可以在行驶中实现无线充电，无需停车或插线。（　　） A．接收线圈与发射线圈的频率一定相同 B．接收线圈与发射线圈的匝数比对充电没有影响 C．接收线圈与发射线圈之间是利用互感原理工作的 D．若发射线圈接上较大的恒定电流形成强磁场能加快充电速度 【答案】AC 【详解】A．发射线圈与接收线圈中磁通量的变化频率相同，则发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同，故A项正确； B．发射线圈与接收线圈构成理想变压器，其有 所以接收线圈与发射线圈的匝数比对充电有影响，故B项错误； C．接收线圈与发射线圈之间是利用互感原理工作的，故C项正确； D．恒定电流其产生的磁场不发生不变化，通过接收线圈的磁通量不发生变化，则无感应电流产生，其不会充电，故D项错误。 故选AC。 15．我国高铁技术领先世界，高铁为国人出行提供了极大的便利。如图是某高铁电网为运行的高铁机车（图中用M表示）提供电能的示意图（为定值电阻）。电网电压为110kV，经理想变压器降压后。高铁机车运行时，获得的电压为25kV，功率为10000kW。求： （1）理想变压器原、副线圈匝数比； （2）原线圈回路的电流； （3）电阻的阻值。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比的关系可得 （2）高铁机车运行时获得的电流为 由理想变压器原、副线圈的电流比与匝数比的关系可得 解得 （3）由欧姆定律可得电阻的阻值 16．如图，灯泡左侧存在水平向右的磁感应强度为的匀强磁场，长为的金属棒绕竖直轴在磁场中以角速度匀速转动，且始终平行于。两个分别以为圆心、半径的光滑金属圆环上下平行水平放置，分别与金属棒上下端接触，理想自耦变压器原线圈串联灯泡由金属棒供电，灯泡的阻值始终为与定值电阻的阻值始终均为。滑动变阻器的全值电阻，在滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，不计圆环、金属棒和导线的电阻，开始位于原副线圈的匝数比为处。 （1）将移动到何处时最大？ （2）求的最大值； （3）若在第（1）问求得的位置，将触头移动到原副线圈匝数比为多少时，副线圈电路中消耗的功率最大？ 【答案】（1）在中间时；（2）；（3） 【详解】 （1）导体棒线速度大小为 设时刻导体棒相对竖直轴转动的角度为，则 如图1 在时刻导体棒的线速度沿垂直磁场方向的分速度大小 由法拉第电磁感应定律可得 金属棒产生感应电动势的有效值 根据原副线圈两端的电流和电压的比值关系可知，原线圈的“等效电阻”与副线圈的电阻的比值关系为 等效电路如图所示 位于滑动变阻器中间时，负载电阻最大，最大，最大。 （2）位于滑动变阻器中间时 等效电阻 则 （3）原与电阻相等时，负载电阻功率最大，有 即 求得 1．（2024·浙江·高考真题）理想变压器的原线圈通过a 或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接a时，三个灯泡均发光。若（　　） A．电容C增大，L1灯泡变亮 B．频率f增大，L2灯泡变亮 C．RG上光照增强，L3灯泡变暗 D．S接到b时，三个泡均变暗 【答案】A 【详解】A．电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L1灯泡变亮，故A正确； B．频率f增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，故B错误； C．光敏电阻光照增强，阻值减小，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流增大，变亮，故C错误； D．S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，故D错误。 故选A。 2．（多选题）（2024·重庆·高考真题）小明设计了台灯的两种调光方案，电路图分别如图甲，乙所示，图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定，R为滑动变阻器，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220V的交流电，滑片P可调节灯泡L的亮度，P在R最左端时，甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作，则（   ）            A．n1：n2 = 110：3 B．当P滑到R中点时，图甲中L功率比图乙中的小 C．当P滑到R最左端时，图甲所示电路比图乙更节能 D．图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大 【答案】AC 【详解】A．滑片P在最左端时，图甲、乙中变压器输出电压均为灯泡的额定电压6V，因此 故A正确； B．当P滑到R中点时，图甲中总电阻为P左端电阻与灯泡电阻串联，图乙中总电阻为灯泡电阻与Р右端的电阻并联后再与P左端电阻串联，由于并联电阻小于灯泡电阻，则图甲中灯泡电压大于图乙中灯泡电压，则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大，故B错误； C．当P滑到R最左端时，图甲中只有灯泡，图乙中R与灯泡并联，总电阻更小，输出功率更大，图甲比图乙更节能，故C正确； D．图乙中的灯泡两端电压在0到6V间变化，图甲中灯泡两端电压最高为6V，最低达不到0，则图乙中灯泡两端可调电压范围大，故D错误。 故选AC。 3．（2024·海南·高考真题）电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（　　） A．交流电的周期为0.02s B．原副线圈匝数比 C．输出的最大电压为220V D．若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW 【答案】AD 【详解】A．交流电的周期为 故A正确； B．根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得，原副线圈匝数比为 故B错误； C．输出的最大电压为 故C错误； D．若10台充电桩同时使用，输出功率为 变压器不改变功率，故输入功率为 故D正确。 故选AD。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$