专题05 变压器（3大题型）-【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）

变压器 题型一 变压器动态分析（1~5题） 1 题型二 多副线圈变压器（6~9题） 3 题型三 原线圈电路有电阻问题（10~14题） 5 题型一 变压器动态分析（1~5题） 1．如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时（　　） A．A1的读数不变，A2的读数变大 B．A1的读数变大，A2的读数变大 C．A1的读数不变，A2的读数变小 D．A1的读数变小，A2的读数变小 2．如图所示，街头变压器将市区电网电压降压后输送给用户的供电示意图，变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。忽略输电导线的电阻，交流电表作为理想电表处理，下列说法正确的是（　　） A．由于输入电压高于输出电压，所以原线圈所用的导线应当更粗 B．降压变压器的工作原理是通过铁芯导电的 C．当用户用电器增加时，电压表的示数增大 D．当用户用电器增加时，变压器的输出功率变大 3．（多选）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，b连接原线圈中心位置，电压表和电流表均为理想电表，原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值为，则（　　） A．单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为11V B．单刀双掷开关与a连接，时，电压表的示数为15.6V C．单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变大 D．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 4．（多选）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在滑动变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（　　） A．电流表示数逐渐增大 B．电流表示数逐渐减小 C．原线圈输入功率逐渐增大 D．原线圈输入功率逐渐减小 5．（多选）一变压器输电模拟电路如图所示，理想变压器原线圈接稳压交流电源，上下滑动滑片P可改变原线圈匝数，电阻r模拟输电导线电阻，L1、L2为两只规格相同的灯泡。在开关S断开的情况下，将滑片P移至适当位置，使灯泡L1正常发光，再闭合开关S，则（　　） A．灯泡L1的亮度变暗 B．原线圈的输入功率变小 C．电阻r两端的电压变小 D．将滑片P适当向下滑动，可使灯泡L1再次正常发光 题型二 多副线圈变压器（6~9题） 6．如图所示为带有照明系统的电动装置电路，理想变压器原线圈的匝数n1=220匝，副线圈匝数n2=50匝、n3=28匝，原线圈两端接入电压有效值为220V的交变电源，两副线圈分别连接电动机M和灯泡L，电动机M线圈的电阻为5Ω，灯泡L的电阻为28Ω。开关S闭合时，电动机M和灯泡L都正常工作，理想电流表的示数为0.4A。下列说法正确的是（　　） A．开关闭合时，电动机中的电流为10A B．开关闭合时，电动机中的电流为1.76A C．开关断开后，电动机的总功率为60W D．开关断开前后，电流表的示数不变 7．如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比n1：n2：n3=3：1：2，其中匝数为n1的原线圈接到有效值为9V的交流电源上，匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R1、R2组成闭合回路。断开开关S2、闭合开关S1时，电流表示数为1A；断开开关S1、闭合开关S2时，电流表示数也为1A，导线电阻不计。则下列选项中正确的是（　　） A．R1：R2=1：2 B．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为4：6：3 C．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为1：2：3 D．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为2：6：3 8．在如图所示的电路中，交流电源输出50Hz、电压有效值为220V的正弦式交流电，通过副线圈、分别向10只标称为“12V、1.5A”的灯泡和“36V、5A”的电动机供电，原线圈所接灯泡L的额定电压为40V，副线圈的匝数为60匝。电路接通后，各用电器都恰好正常工作。则下列说法中正确的是（　　）    A．交流电源的输出功率为360W B．灯泡L的额定电流为2.0A C．副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变50次 D．原线圈的匝数为1100匝，副线圈的匝数为180匝 9．（多选）一理想变压器的示意图如图所示，原线圈的匝数n1=2200，其中一副线圈的匝数n2=1000，该副线圈两端接有阻值R=25Ω的电阻；另一副线圈的匝数n3=300，两端接有额定电压为30V、额定功率为15W的灯泡L。原线圈接入交变电源后，灯泡L恰能正常发光。则（　　） A．原线圈两端的电压有效值为220V B．原线圈的输入功率为375W C．通过电阻R的电流有效值为0.2A D．电阻R消耗的电功率为400W 题型三 原线圈电路有电阻问题（10~14题） 10．如图所示，一理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中接有三个定值电阻，其阻值分别为和，原线圈接正弦交流电源。三个电阻和的功率分别为和，则下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 11．如图所示，原副线圈匝数比为4∶1的理想变压器原线圈接的正弦式交变电压，其中，，电流表A、电压表V均为理想电表，则下列说法中正确的是（　　） A．该交流电的频率为 B．电流表A的示数为4A C．电压表V的示数为4V D．及上消耗的功率之比为4∶1 12．（多选）如图所示，变压器为理想变压器，a、b、c、d为4个完全相同的灯泡，在间接入有效值不变的交流电压，开关S闭合时，4个灯泡亮度相同。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数比为2：1 B．交流电压的有效值为此时一个灯泡电压的3倍 C．开关S断开时，灯泡c变亮 D．开关S断开时，灯泡a的亮度不变 13．（多选）图甲所示电路中，变压器为理想变压器，电压表为理想电表，各灯泡的电阻恒定不变，输入端a、b接有图乙所示的交流电源，已知开关S断开时，电压表的示数，电源的输出功率；开关S闭合时，电压表的示数，电源的输出功率．下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数之比为3：1 B．灯泡A的阻值为4Ω C．开关S断开时灯泡C消耗的功率为40W D．开关S闭合时通过灯泡B的电流为 14．（多选）如图甲所示，、、是三个相同的灯泡，与理想变压器的原线圈串联接在电压随时间变化关系如图乙所示的电源两端，和并联后与阻值的电阻串联接在变压器副线圈上，三个灯泡恰好都正常发光。理想交流电流表的示数为。下列说法正确的是（   ） A．电阻中电流方向每秒钟变化5次 B．变压器原、副线圈的匝数之比为2:1 C．灯泡中电流的最大值为 D．电阻两端电压的有效值为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 变压器 题型一 变压器动态分析（1~5题） 1 题型二 多副线圈变压器（6~9题） 4 题型三 原线圈电路有电阻问题（10~14题） 7 题型一 变压器动态分析（1~5题） 1．如图所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时（　　） A．A1的读数不变，A2的读数变大 B．A1的读数变大，A2的读数变大 C．A1的读数不变，A2的读数变小 D．A1的读数变小，A2的读数变小 【答案】B 【详解】原线圈两端接恒压交流电源，则原线圈输入电压保持不变，根据理想变压器的原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈输出电压不变；当滑变阻器的滑动触头向下滑动时，R3接入电路的电阻减小，则副线圈电路总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈电流增大，则R1分压增大，R2分压减小，通过R2的电流减小，电流表A2的读数变大；根据理想变压器原、副线圈电流比等于匝数的反比可得 可知原线圈电流增大，则电流表A1的读数变大。 故选B。 2．如图所示，街头变压器将市区电网电压降压后输送给用户的供电示意图，变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。忽略输电导线的电阻，交流电表作为理想电表处理，下列说法正确的是（　　） A．由于输入电压高于输出电压，所以原线圈所用的导线应当更粗 B．降压变压器的工作原理是通过铁芯导电的 C．当用户用电器增加时，电压表的示数增大 D．当用户用电器增加时，变压器的输出功率变大 【答案】D 【详解】A．由于输入电压高于输出电压，变压器两端的功率相等，根据可知，副线圈电流较大，副线圈所用的导线应当更粗，A错误； B．降压变压器的工作原理是电磁感应，而不是通过铁芯导电，故B错误； CD．输入电压不变，原副线圈的匝数比不变，则副线圈两端的电压不变，即电压表的示数不变，对于副线圈回路，当用户用电器增加时，等效电阻变小，根据可知功率变大，即变压器的输出功率变大，故C错误，D正确。 故选D。 3．（多选）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，b连接原线圈中心位置，电压表和电流表均为理想电表，原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值为，则（　　） A．单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为11V B．单刀双掷开关与a连接，时，电压表的示数为15.6V C．单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变大 D．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 【答案】AC 【详解】A．根据 可知原线圈中的最大电压值为 可得有效电压值为 当单刀双掷开关与a连接时，原副线圈的匝数比为20:1，根据 所以副线圈中电压表的示数为；即电压表的示数为11V，故A正确； B．单刀双掷开关与a连接，无论在什么时间，电压表的示数一直为交变电压的有效值，故仍为11V，故B错误； C．当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈的匝数减小，根据 可知副线圈的电压增大，即电压表的示数增大，根据；电流表示数变大，故C正确。 D．开关与a连接，在滑片P触头向上移动的过程中，原副线圈的匝数比不发生变化，所以电压表的示数不变化，接入电路中滑动变阻器的阻值变大，电流表示数变小，故D错误。 故选AC。 4．（多选）如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在滑动变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（　　） A．电流表示数逐渐增大 B．电流表示数逐渐减小 C．原线圈输入功率逐渐增大 D．原线圈输入功率逐渐减小 【答案】AC 【详解】AB．由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，设滑动变阻器滑片滑片右侧部分电阻为，则副线圈接入的总电阻 可知滑片从b端向a端缓慢移动的过程中，增大，则总电阻变小，由欧姆定律得可知副线圈的电流逐渐增大，故变压器原线圈的电流表示数也逐渐增大，故A正确，B错误； CD．原线圈的电压不变，电流增大，由功率；可知原线圈的输入功率逐渐变大，故C正确，D错误。 故选AC。 5．（多选）一变压器输电模拟电路如图所示，理想变压器原线圈接稳压交流电源，上下滑动滑片P可改变原线圈匝数，电阻r模拟输电导线电阻，L1、L2为两只规格相同的灯泡。在开关S断开的情况下，将滑片P移至适当位置，使灯泡L1正常发光，再闭合开关S，则（　　） A．灯泡L1的亮度变暗 B．原线圈的输入功率变小 C．电阻r两端的电压变小 D．将滑片P适当向下滑动，可使灯泡L1再次正常发光 【答案】AD 【详解】BC．根据原副线圈电压、电流与匝数的关系；；可知，U1不变，则U2不变，若闭合开关S，则副线圈回路中总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈回路中电流I2增大，电阻r两端的电压变大，原线圈回路中电流I1增大，则原线圈的输入功率变大，故BC错误； A．由于电阻r两端的电压变大，则灯泡两端电压减小，所以灯泡L1电流减小，亮度变暗，故A正确； D．将滑片P适当向下滑动，则n1减小，U2变大，副线圈回路中电流增大，则可使灯泡L1再次正常发光，故D正确。 故选AD。 题型二 多副线圈变压器（6~9题） 6．如图所示为带有照明系统的电动装置电路，理想变压器原线圈的匝数n1=220匝，副线圈匝数n2=50匝、n3=28匝，原线圈两端接入电压有效值为220V的交变电源，两副线圈分别连接电动机M和灯泡L，电动机M线圈的电阻为5Ω，灯泡L的电阻为28Ω。开关S闭合时，电动机M和灯泡L都正常工作，理想电流表的示数为0.4A。下列说法正确的是（　　） A．开关闭合时，电动机中的电流为10A B．开关闭合时，电动机中的电流为1.76A C．开关断开后，电动机的总功率为60W D．开关断开前后，电流表的示数不变 【答案】C 【详解】ABC．原线圈两端的输入电压，由得，电动机M两端的电压 开关S闭合时，灯泡L两端的电压 变压器的输入功率为 灯泡消耗的功率为 电动机消耗的功率 开关S闭合与断开时电动机两端的电压及消耗的功率都不变，断开后总功率仍为 又由得电动机M中的电流；故AB错误，C正确； D．开关S断开后，电动机消耗的功率不变，灯泡消耗的功率为0，由能量守恒定律可知，变压器的输入功率减小，输入电压恒为不变，因此输入电流减小，即电流表的示数减小，故D错误。 故选C。 7．如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比n1：n2：n3=3：1：2，其中匝数为n1的原线圈接到有效值为9V的交流电源上，匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R1、R2组成闭合回路。断开开关S2、闭合开关S1时，电流表示数为1A；断开开关S1、闭合开关S2时，电流表示数也为1A，导线电阻不计。则下列选项中正确的是（　　） A．R1：R2=1：2 B．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为4：6：3 C．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为1：2：3 D．S1、S2均闭合时，电流表示数与R1中电流、R2中电流之比为2：6：3 【答案】B 【详解】A．断开开关、闭合开关时，由　得两端的电压 由功率相等；得 同理得，断开开关、闭合开关时；故A错误； BCD．、均闭合时，； 由　得，； 由功率相等，；得；所以；故B正确CD错误； 故选B。 8．在如图所示的电路中，交流电源输出50Hz、电压有效值为220V的正弦式交流电，通过副线圈、分别向10只标称为“12V、1.5A”的灯泡和“36V、5A”的电动机供电，原线圈所接灯泡L的额定电压为40V，副线圈的匝数为60匝。电路接通后，各用电器都恰好正常工作。则下列说法中正确的是（　　）    A．交流电源的输出功率为360W B．灯泡L的额定电流为2.0A C．副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变50次 D．原线圈的匝数为1100匝，副线圈的匝数为180匝 【答案】B 【详解】B．根据电压匝数关系有；解得 根据解得 副线圈的中电流 副线圈的中电流； 根据电流匝数关系有；解得；即灯泡L的额定电流为2.0A，B正确； A．根据上述可知，交流电源的输出功率为；A错误； D．根据上述可知，原线圈的匝数为900匝，副线圈的匝数为180匝，D错误； C．交流电源输出50Hz，变压器不改变频率，则副线圈所接灯泡中的电流方向每秒钟改变次数为；C错误。 故选B。 9．（多选）一理想变压器的示意图如图所示，原线圈的匝数n1=2200，其中一副线圈的匝数n2=1000，该副线圈两端接有阻值R=25Ω的电阻；另一副线圈的匝数n3=300，两端接有额定电压为30V、额定功率为15W的灯泡L。原线圈接入交变电源后，灯泡L恰能正常发光。则（　　） A．原线圈两端的电压有效值为220V B．原线圈的输入功率为375W C．通过电阻R的电流有效值为0.2A D．电阻R消耗的电功率为400W 【答案】AD 【详解】A．依题意，灯泡正常发光，则 根据；可得原线圈两端的电压有效值为；故A正确； B．根据；可得与电阻连接的副线圈两端的电压有效值为 则根据理想变压器输入功率等于输出功率，可得变压器原线圈的输入功率为；故B错误； CD．通过电阻R的电流有效值为 电阻R消耗的电功率为；故C错误，D正确。 故选AD。 题型三 原线圈电路有电阻问题（10~14题） 10．如图所示，一理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中接有三个定值电阻，其阻值分别为和，原线圈接正弦交流电源。三个电阻和的功率分别为和，则下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设原、副线圈两端的电压分别为和、电流分别为和，根据理想变压器原理得；；变压器的等效电阻 等效电路如图所示 根据电路串并联关系可得；；解得； 故选B。 11．如图所示，原副线圈匝数比为4∶1的理想变压器原线圈接的正弦式交变电压，其中，，电流表A、电压表V均为理想电表，则下列说法中正确的是（　　） A．该交流电的频率为 B．电流表A的示数为4A C．电压表V的示数为4V D．及上消耗的功率之比为4∶1 【答案】C 【详解】A．该交流电的频率为；故A错误； BC．正弦式交变电压的有效值为 又；；； 联立解得；；；；故B错误，C正确； D．及上消耗的功率之比为；故D错误。 故选C。 12．（多选）如图所示，变压器为理想变压器，a、b、c、d为4个完全相同的灯泡，在间接入有效值不变的交流电压，开关S闭合时，4个灯泡亮度相同。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数比为2：1 B．交流电压的有效值为此时一个灯泡电压的3倍 C．开关S断开时，灯泡c变亮 D．开关S断开时，灯泡a的亮度不变 【答案】AC 【详解】AB．设每个灯泡的电流为I，电压为U，则初级电流为I，次级电流为2I，可得变压器原、副线圈的匝数比为 变压器初级电压 可得交流电压的有效值U有效=4U；选项A正确，B错误； CD．变压器等效电阻为；开关S断开时，次级电阻变大，则等效电阻变大，则初级电流减小，两个灯泡上的电压减小，即灯泡a的亮度变暗，则变压器初级电压变大，次级电压变大，则灯泡c变亮，选项C正确，D错误。 故选AC。 13．（多选）图甲所示电路中，变压器为理想变压器，电压表为理想电表，各灯泡的电阻恒定不变，输入端a、b接有图乙所示的交流电源，已知开关S断开时，电压表的示数，电源的输出功率；开关S闭合时，电压表的示数，电源的输出功率．下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数之比为3：1 B．灯泡A的阻值为4Ω C．开关S断开时灯泡C消耗的功率为40W D．开关S闭合时通过灯泡B的电流为 【答案】BD 【详解】AB．由图乙可知，、两端输入的交变电压的有效值 断开时,根据理想变压器电压与匝数成正比，有 则原线圈的输入电压为；输出功率为 同理，S闭合时，有；输出功率为 代入数据联立可解得；；故A错误，B正确； C．S断开时，通过灯泡的电流 灯泡的电阻 其消耗的电功率为；故C错误； D．S闭合时，通过灯泡的电流 通过原线圈的电流 则通过灯泡的电流为；故D正确。 故选BD。 14．（多选）如图甲所示，、、是三个相同的灯泡，与理想变压器的原线圈串联接在电压随时间变化关系如图乙所示的电源两端，和并联后与阻值的电阻串联接在变压器副线圈上，三个灯泡恰好都正常发光。理想交流电流表的示数为。下列说法正确的是（   ） A．电阻中电流方向每秒钟变化5次 B．变压器原、副线圈的匝数之比为2:1 C．灯泡中电流的最大值为 D．电阻两端电压的有效值为 【答案】BD 【详解】A．由题图乙可知，交变电流的周期为T=；电流每个周期改变两次方向，所以每秒钟电阻中电流方向每秒钟变化10次，故A错误； B．由于三个灯泡中的电流相等，所以变压器原、副线圈中的电流之比为 根据理想变压器的电流与匝数成反比，有；故B正确； C．由灯泡中电流为0.2A可知，灯泡中电流的最大值为；故C错误； D．电阻两端电压的有效值为；故D正确。 故选BD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$