3.4变压器（1）-2024-2025学年高二物理同步培优练（人教版2019选择性必修第二册）

3.4 变压器（1） 一、理想变压器的电压电流变比 1．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO/匀速转动，线圈的电阻为R，线圈共N匝，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，定值电阻R1= R，当线圈的转动的转速为n时，电压表的示数为U，则（　　）    A．电流表的示数为 B．从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式为 C．线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为 D．当线圈转动的转速为2n时，电压表的示数为2U 2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，输入电压，标有“30V，15W”的灯泡L恰好正常发光。额定功率为20W的电动机M正常工作，内阻。定值电阻，以下说法正确的是（　　）    A．交流电的频率为50Hz B． C．电动机M的输出功率为19.75W D．变压器的输入功率为44W 3．（2024·安徽安庆·二模）如图所示为一个原、副线圈匝数比为的理想变压器，原线圈两端接有一个交流电源，其电动势随时间变化的规律为，内阻为，所有电表均为理想交流电表。当电路中标有“4V，4W”的灯泡L正常发光时，下列判断正确的是（　　） A．电压表示数为10V B．电压表示数为24V C．电流表A示数为1A D．负载电阻 4．（23-24高三下·山东·开学考试）一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈的匝数比为2：1，交变电源输出电压的有效值不变，电阻，，图中电压表、电流表均为理想电表，当开关S断开时，电压表示数为，电流表示数为；当开关闭合时，电压表、电流表的示数分别为（    ） A．； B．； C．； D．； hg5．（23-24高二下·浙江宁波·期末）如图甲所示，一圆形线圈面积，匝数，电阻不计，处于匀强磁场中，磁感应强度随时间正弦变化的图象如图乙所示（取垂直纸面向里为正方向）。导线框右边与理想变压器的原线圈连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为，与副线圈连接的电阻为理想二极管，下列说法正确的是（    ） A．时，圆形线圈中有逆时针方向的电流 B．时，圆形线圈中有最大电流 C．内，流过的电荷量为0.01C D．1s内原线圈输入的能量为 6．（24-25高三上·河北邢台·开学考试）如图所示，匝数为、面积为的矩形线框处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场方向的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动，线框通过电刷与外电路连接，图中的理想变压器原、副线圈的匝数比为，电流表（理想）的示数为，定值电阻阻值均为，线框以及导线的电阻均可忽略。下列说法正确的是（    ） A．线框经过图示位置时，产生的感应电动势最大 B．线框转动过程中产生的最大感应电动势为 C．线框转动的角速度为 D．消耗的电功率之比为 7．（2024·重庆·模拟预测）一理想变压器与定值电阻R1和电阻箱R2组成如图所示电路，其中R1 = 40 Ω，a、b间接输出电压有效值恒定的交变电源。当电阻箱阻值为10 Ω时，电阻箱消耗的电功率最大。则该理想变压器的原、副线圈匝数之比为（　　） A．2 B．3 C．4 D．6 8．（23-24高二下·重庆·期末）如图所示，在水平面内质量为0.2kg的导棒置于AB、CD组成的宽为2m导轨上，导轨电阻不计，导棒电阻，轨道间充满垂直纸面向里的磁感应强度为0.4T的磁场，导轨BD端连接一原副线圈匝数比为2：1的理想变压器，副线圈接有阻值为R=2Ω的电阻。某时刻开始，导棒在外力的作用下以的速度开始运动，向右为正方向，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A．导棒中产生的电动势e=4sin20πt（V） B．原线圈两端的电压 C．电阻R的消耗功率为2W D．0~0.025s内外力对导棒做的功为 9．（23-24高二下·四川乐山·期末）如图，理想变压器原副线圈的匝数之比为2∶1，原线圈一侧接入一输出电压有效值恒为的正弦式交流电源，接入电路的四个定值电阻阻值关系为。则下列说法正确的是（    ） A．S断开时， B．S闭合前后，消耗的功率之比为64∶25 C．S闭合前后，两端的电压之比为5∶4 D．S闭合后，、消耗的功率之比为1∶2 10．（23-24高二下·广东·期末）风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为 n 转/秒，升速齿轮箱的转速比为1：k，高速转轴使匝数为 N 的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的m盏灯泡供电，其中A灯为指示灯，A灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为 U，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．用户端的交变电流的频率为 B．变压器原副线圈的匝数比为1：m C．发电机线圈的面积为 D．若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗 11．（24-25高三上·北京朝阳·期末）如图1所示，黑光灯是一种利用发出的紫色光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫的环保型设备。图2是黑光灯高压电网的工作电路示意图，将最大值的正弦交流电压通过理想变压器升为高压，变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为。已知空气在通常情况下的击穿电场强度约为，杀灭害虫至少需要1000V电压。下列选项正确的是（　　） A．电网相邻两极间产生的电场保持不变 B．电网相邻两极间距离需大于 C．仅增大相邻两极间的距离，则两极间的电压也增大 D．若电网相邻两极间距为0.5cm，则 二、图像与变压器两端电表示数的关系 12．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3：1，电阻R1和R2阻值分别为3Ω和1Ω，电流表、电压表均为理想表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为 B．电压表的示数 C．0~0.04s内，电阻R2产生的焦耳热为0.32J D．0.07s时，通过电阻R1的电流为 13．（2024·贵州·模拟预测）如图甲为某实验小组设计的家用微型变压器的原理图，原、副线圈的匝数比，a、b两端接入正弦交流电压，电压u随时间t的变化关系如图乙所示，和是两个完全相同的灯泡，灯泡上标有“55W  1A”字样，取，若两灯泡恰好正常发光，该变压器视为理想变压器，则图甲中R的阻值为（    ） A．220Ω B．110Ω C．55Ω D．11Ω 14．（2024·吉林白城·二模）图甲为半波整流电路，在理想变压器的输出电路中有一只整流二极管，其具有单向导电性。原、副线圈的匝数比为，电阻，原线圈的输入电压随时间的变化关系如图乙所示，电表均为理想交流电表，则（　　） A．电压表V1、V2读数相同 B．电压表V2的读数为20V C．电流表A读数为2A D．原线圈的输入功率为20W 三、变压器的动态分析 15．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，原线圈中串一定值电阻R1，副线圈连接定值电阻R2和滑动变阻器R，，电压表和电流表均为理想交流电表，a、b两端接有效值恒为U0的正弦交流电源。电压表的示数用U表示，电流表的示数用I表示，电压表示数的变化为ΔU，电流表示数的变化为ΔI，则在滑动变阻器R滑片向右调节的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数U不变 B．电压表示数与电流表示数的比值变大 C．电压表示数的变化与电流表示数的变化的比值不变 D．变压器的输出功率先增大后减小 16．（24-25高二上·全国·课后作业）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用表示，滑动变阻器相当于用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰时，下列说法正确的是（　　） A．输电线电阻消耗的功率增加，电流表示数均变大 B．电压表示数均不变，电压表示数均变大 C．电压表的示数之差与电流表的示数的比值变大 D．当时，用户的功率达到最大值 17．（2024·全国·模拟预测）如图所示，一理想自耦变压器的滑片可在原线圈上上下滑动，图中的是一个定值电阻，是可调电阻。在输入端输入电压有效值为的交流电压，变压器的滑片置于线圈某一位置，此时原、副线圈的匝数比为，变压器输出电压为，则下列说法正确的是（　　） A．仅将的电阻调小，消耗的功率变小 B．仅将的电阻调小，变压器的输出功率变小 C．当时，将的电阻调小，为维持输出电压不变，应将滑片下移 D．当时，将的电阻调小，为维持输出电压不变，应将滑片上移 18．（24-25高三上·湖北武汉·开学考试）小明同学自制了如图所示的理想自耦变压器，接在正弦交流电源上，原线圈Ⅰ铁芯上只绕一组线圈，P为线圈的滑动触头，初始时位于中间位置，副线圈Ⅱ、Ⅲ可通过移动触头P各取其中一部分，Ⅱ、Ⅲ部分的线圈匝数之和等于原线圈Ⅰ的匝数，副线圈Ⅱ接一滑动变阻器R，最大阻值为2R0，其滑片开始时置于中间位置，副线圈Ⅲ接一定值电阻R0，图中A1、A2、V1、V2均为理想电表，不计导线电阻，则（　　） A．仅将滑动变阻器滑片向上移动，电压表V1的示数不变 B．仅将滑动变阻器滑片向上移动，电压表V2的示数变大 C．仅将线圈触头P向下移动，电流表A1的示数变大，电压表V1的示数变大 D．仅将线圈触头P向上移动，电流表A1的示数变小，电压表V2的示数变大 19．（24-25高三上·安徽·阶段练习）如图所示为一简易发电机与理想变压器原线圈相接的简化图，发电机转子为电阻、面积的100匝矩形导线框，导线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动周期为0.02s。理想变压器原、副线圈匝数比，定值电阻，R是滑动变阻器（阻值变化范围为），电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　） A．增加发电机转速，电压表示数不变 B．时，理想变压器的输出功率最大 C．理想变压器的最大输出功率为 D．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1.20A 20．（2024·云南·模拟预测）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 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.4 变压器（1） 一、理想变压器的电压电流变比 1．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO/匀速转动，线圈的电阻为R，线圈共N匝，理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2，定值电阻R1= R，当线圈的转动的转速为n时，电压表的示数为U，则（　　）    A．电流表的示数为 B．从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式为 C．线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为 D．当线圈转动的转速为2n时，电压表的示数为2U 【答案】CD 【详解】A．依题意可得 所以 A错误； B．根据欧姆定律，发电机产生的感应电动势的最大值为Em，则有 从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时表达式为 B错误； C．线圈在转动过程中通过线圈的磁通量最大值为，则有 解得 C正确； D．当线圈转动的转速为2n时，线圈中产生的电动势的最大值为 因为 所以 其有效值为5U，假定电压表示数为，则有 解得 D正确。 故选CD。 2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，输入电压，标有“30V，15W”的灯泡L恰好正常发光。额定功率为20W的电动机M正常工作，内阻。定值电阻，以下说法正确的是（　　）    A．交流电的频率为50Hz B． C．电动机M的输出功率为19.75W D．变压器的输入功率为44W 【答案】BC 【详解】A．由输入电压，可知 解得交流电的频率为 故A错误； C．标有“30V，15W”的灯泡L恰好正常发光，通过灯泡的电流 电阻两端的电压为 电动机M正常工作时两端电压为 通过电动机的电流 电动机的热功率 电动机M的输出功率为 故C正确； D．电阻的功率为 理想变压器的输入功率为 故D错误； B．变压器的输出电压 理想变压器原、副线圈匝数之比为，则 解得变压器的输入电压 由输入电压，可知输入电压的最大值为 所以输入电压的有效值为 则两端的电压为 通过的电流 则 故B正确。 故选BC。 3．（2024·安徽安庆·二模）如图所示为一个原、副线圈匝数比为的理想变压器，原线圈两端接有一个交流电源，其电动势随时间变化的规律为，内阻为，所有电表均为理想交流电表。当电路中标有“4V，4W”的灯泡L正常发光时，下列判断正确的是（　　） A．电压表示数为10V B．电压表示数为24V C．电流表A示数为1A D．负载电阻 【答案】A 【详解】C．电路中标有“4V，4W”的灯泡L正常发光，可得副线圈电流为 根据理想变压器两端的电流与匝数关系，有 可得原线圈的电流即电流表A示数为，故C错误； A．变压器的原线圈接入正弦式交流电，，可知电动势的有效值为 电源有内阻为，则对原线圈电路由闭合电路的欧姆定律有 解得原线圈两端的电压为 电压表测量的是原线圈两端的电压，则示数为10V，故A正确； B．由理想变压器的电压与匝数关系有 可得变压器的输出电压为 则电压表所测电压为20V，故B错误； D．副线圈灯泡和电阻串联，有 解得定值电阻为 故D错误。 故选A。 4．（23-24高三下·山东·开学考试）一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈的匝数比为2：1，交变电源输出电压的有效值不变，电阻，，图中电压表、电流表均为理想电表，当开关S断开时，电压表示数为，电流表示数为；当开关闭合时，电压表、电流表的示数分别为（    ） A．； B．； C．； D．； 【答案】B 【详解】设交变电源输出电压为，副线圈的电流为，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系 当开关S断开时根据能量关系可得 解得 电压表的示数 当开关闭合时电压表示数为，电流表示数为，副线圈中电流为，则 根据能量关系可得 解得 电压表的示数 故选B。 5．（23-24高二下·浙江宁波·期末）如图甲所示，一圆形线圈面积，匝数，电阻不计，处于匀强磁场中，磁感应强度随时间正弦变化的图象如图乙所示（取垂直纸面向里为正方向）。导线框右边与理想变压器的原线圈连接，已知变压器的原、副线圈的匝数比为，与副线圈连接的电阻为理想二极管，下列说法正确的是（    ） A．时，圆形线圈中有逆时针方向的电流 B．时，圆形线圈中有最大电流 C．内，流过的电荷量为0.01C D．1s内原线圈输入的能量为 【答案】C 【详解】A．0.005s～0.015s时间内，分析图乙可知，垂直纸面向里的磁感应强度逐渐减小，根据楞次定律可知，圆形线圈中产生顺时针感应电流，故A错误； B．t＝0.005s时，磁感应强度的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知，圆形线圈中的感应电流为零，故B错误； C．根据可知穿过圆形线圈的最大磁通量为 在0~ 0.005s内穿过圆形线圈的磁通量的变化量为 圆形线圈产生的平均感应电动势为 则变压器的输出电压的平均值为，根据 解得 通过的平均电流为 所以内，流过的电荷量为 故C正确； D．根据乙图可知 圆形线圈产生的感应电动势的最大值为 所以感应电动势的有效值为 电阻的功率 因为二极管的存在，所以电阻两端电压的有效值 则电阻的功率为 变压器的输入功率为 故D错误。 故选C。 6．（24-25高三上·河北邢台·开学考试）如图所示，匝数为、面积为的矩形线框处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场方向的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动，线框通过电刷与外电路连接，图中的理想变压器原、副线圈的匝数比为，电流表（理想）的示数为，定值电阻阻值均为，线框以及导线的电阻均可忽略。下列说法正确的是（    ） A．线框经过图示位置时，产生的感应电动势最大 B．线框转动过程中产生的最大感应电动势为 C．线框转动的角速度为 D．消耗的电功率之比为 【答案】C 【详解】A．矩形线框转到图示位置时，通过线框的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则此时线框产生的感应电动势为0，故A错误； B．理想变压器原、副线圈的匝数比为，设原线圈电流为I1，则副线圈电流为3I1，原线圈的电压即R1两端的电压 R2两端的电压即变压器副线圈的电压 又 联立解得 ， 变压器的功率 线框以及导线的电阻均可忽略，则有 所以电源电压的有效值为 则最大值为 B错误； C．矩形线框转动时产生的感应电动势的最大值 解得线框转动的角速度 C正确； D．定值电阻R1消耗的功率为 定值电阻R2消耗的功率为 则消耗的电功率之比为 故D错误。 故选C。 7．（2024·重庆·模拟预测）一理想变压器与定值电阻R1和电阻箱R2组成如图所示电路，其中R1 = 40 Ω，a、b间接输出电压有效值恒定的交变电源。当电阻箱阻值为10 Ω时，电阻箱消耗的电功率最大。则该理想变压器的原、副线圈匝数之比为（　　） A．2 B．3 C．4 D．6 【答案】A 【详解】设电源输出电压为U0，则原线圈两端的电压 变压器原、副线圈两端的电压之比 变压器原、副线圈电流之比 结合上述有 电阻箱R2消耗的电功率 根据数学二次函数的规律可知当电流为 此时P达到最大值，由于 此时可以解得 则有 又由于 ， 解得 故选A。 8．（23-24高二下·重庆·期末）如图所示，在水平面内质量为0.2kg的导棒置于AB、CD组成的宽为2m导轨上，导轨电阻不计，导棒电阻，轨道间充满垂直纸面向里的磁感应强度为0.4T的磁场，导轨BD端连接一原副线圈匝数比为2：1的理想变压器，副线圈接有阻值为R=2Ω的电阻。某时刻开始，导棒在外力的作用下以的速度开始运动，向右为正方向，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A．导棒中产生的电动势e=4sin20πt（V） B．原线圈两端的电压 C．电阻R的消耗功率为2W D．0~0.025s内外力对导棒做的功为 【答案】BD 【详解】A．导棒中产生的电动势 故A错误； B．根据理想变压器的电压比和电流比可得 由闭合电路特点可得 由 综合以上各式可得，原线圈两端的电压 故B正确； C．电阻R的消耗功率 故C错误； D．该正弦交流电的周期 刚好是个周期，在这段时间内有效值为，所以在本段时间内产生的热量为 时刻导体棒的速度 由能量守恒定律得0~0.025s内外力对导棒做的功 故D正确。 故选BD。 9．（23-24高二下·四川乐山·期末）如图，理想变压器原副线圈的匝数之比为2∶1，原线圈一侧接入一输出电压有效值恒为的正弦式交流电源，接入电路的四个定值电阻阻值关系为。则下列说法正确的是（    ） A．S断开时， B．S闭合前后，消耗的功率之比为64∶25 C．S闭合前后，两端的电压之比为5∶4 D．S闭合后，、消耗的功率之比为1∶2 【答案】BD 【详解】A．设，S断开时，设原线圈的电流为I1，原线圈两端电压为，副线圈的电流为I2，根据变压器知识可知 解得 ， 由图可知 ， 解得 ，， 故A错误； B． S闭合前，消耗的功率为 S闭合后，设原线圈的电流为，副线圈的电流为，副线圈两端电压为，则有 ，， 解得 ， 则S闭合后，消耗的功率为 S闭合前后，消耗的功率之比为 故B正确； C． S闭合前，两端的电压为 S闭合后，两端的电压为 S闭合前后，两端的电压之比为 故C错误； D．S闭合后，消耗的功率为 S闭合后， 消耗的功率为 S闭合后，、消耗的功率之比为 故D正确。 故选BD。 10．（23-24高二下·广东·期末）风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为 n 转/秒，升速齿轮箱的转速比为1：k，高速转轴使匝数为 N 的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的m盏灯泡供电，其中A灯为指示灯，A灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为 U，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．用户端的交变电流的频率为 B．变压器原副线圈的匝数比为1：m C．发电机线圈的面积为 D．若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗 【答案】ACD 【详解】A. 低速转轴转速为n，由升速齿轮箱可知发电机线圈转速为kn，所以用户端的交变电流的频率为，故A正确； B. 根据理想变压器原副线圈功率相同 因所有灯泡相同且正常发光，所以 根据理想变压器的原副线圈电压与匝数关系 故B错误； C. 根据条件可知 所以发电线圈的电动势有效值为 则发电线圈的电动势最大值为 且 求得发电机线圈的面积为 故C正确； D. 理想变压器输入功率与输出功率相等，所以 整理得到 若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，所以电动势E不变，R2变小，RA不变，原副线圈电压比值不变，所以u2变小，u1变小，uA变大则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗，故D正确。 故选ACD。 11．（24-25高三上·北京朝阳·期末）如图1所示，黑光灯是一种利用发出的紫色光引诱害虫飞近高压电网来“击毙”害虫的环保型设备。图2是黑光灯高压电网的工作电路示意图，将最大值的正弦交流电压通过理想变压器升为高压，变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为。已知空气在通常情况下的击穿电场强度约为，杀灭害虫至少需要1000V电压。下列选项正确的是（　　） A．电网相邻两极间产生的电场保持不变 B．电网相邻两极间距离需大于 C．仅增大相邻两极间的距离，则两极间的电压也增大 D．若电网相邻两极间距为0.5cm，则 【答案】B 【详解】A．电网相邻两极间的电压是交变电压，所以相邻两极间产生的电场是交变电场，其电场强度的大小和方向随时间周期性变化，故A错误； B．电网相邻两极间的电场强度的最大值应小于空气的击穿电场强度，即 即 故B正确； C．两极间的电压与相邻两极间的距离无关，故C错误； D．电网相邻两极间的电压最大值应满足以下关系 根据理想变压器的电压变比公式有 即 故D错误。 故选B。 二、图像与变压器两端电表示数的关系 12．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3：1，电阻R1和R2阻值分别为3Ω和1Ω，电流表、电压表均为理想表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为 B．电压表的示数 C．0~0.04s内，电阻R2产生的焦耳热为0.32J D．0.07s时，通过电阻R1的电流为 【答案】B 【详解】A．设电流表示数为，根据有效值定义有 求得 A错误； B．原线圈中电流只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中电流交流部分的电流最大值为 设副线圈交流电的有效值为，则 解得 因此电压表的示数为 B正确； C．0~0.04s内，电阻R2产生的焦耳热为 C错误； D．由图可知，在0.07s前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻的瞬时电流为0，D错误； 故选B。 13．（2024·贵州·模拟预测）如图甲为某实验小组设计的家用微型变压器的原理图，原、副线圈的匝数比，a、b两端接入正弦交流电压，电压u随时间t的变化关系如图乙所示，和是两个完全相同的灯泡，灯泡上标有“55W  1A”字样，取，若两灯泡恰好正常发光，该变压器视为理想变压器，则图甲中R的阻值为（    ） A．220Ω B．110Ω C．55Ω D．11Ω 【答案】B 【详解】灯泡能正常发光，则变压器副线圈两端电压为 电流为 根据变压器原理，有 解得原线圈两端的电压和通过原线圈的电流为 a、b两端的电压为 根据欧姆定律，有 故选B。 14．（2024·吉林白城·二模）图甲为半波整流电路，在理想变压器的输出电路中有一只整流二极管，其具有单向导电性。原、副线圈的匝数比为，电阻，原线圈的输入电压随时间的变化关系如图乙所示，电表均为理想交流电表，则（　　） A．电压表V1、V2读数相同 B．电压表V2的读数为20V C．电流表A读数为2A D．原线圈的输入功率为20W 【答案】D 【详解】AB．由题图乙可知，原线圈输入电压的有效值为。根据原、副线圈匝数比与电压比的关系有 解得 由于二极管具有单向导电性，只有半个周期内能通过电流，故有 解得 故AB错误； CD．通过R的电流为 理想变压器输入功率等于输出功率，则有 原线圈虽然整个周期都有电压但是只有在副线圈有电流和功率时原线圈才有功率，电流表电流 可得 故C错误，D正确。 故选D。 三、变压器的动态分析 15．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，原线圈中串一定值电阻R1，副线圈连接定值电阻R2和滑动变阻器R，，电压表和电流表均为理想交流电表，a、b两端接有效值恒为U0的正弦交流电源。电压表的示数用U表示，电流表的示数用I表示，电压表示数的变化为ΔU，电流表示数的变化为ΔI，则在滑动变阻器R滑片向右调节的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数U不变 B．电压表示数与电流表示数的比值变大 C．电压表示数的变化与电流表示数的变化的比值不变 D．变压器的输出功率先增大后减小 【答案】BC 【详解】A．设变压器原、副线圈的电压分别为、，电流分别为、，正弦交流电源的输出电压 对理想变压器得 ， 根据欧姆定律可得 以上四式联立得 电压恒定，滑片调节电阻连入电路中的电阻增大，则副线圈电流减小，从而原线圈电流减小，则电阻上分压减小，正弦交流电源输出电压的有效值恒定，则原线圈电压增大，副线圈电压也增大，即电压表的示数U增大，故A错误； B．电压表示数与电流表示数的比值为电阻和滑动变阻器阻值之和，滑动变阻器电阻变大，则比值变大，故B正确； C．由A选项分析可得 整理得 则为函数的斜率，为，所以不变，故C正确； D．变压器的输出功率为 根据二次函数知识可知，当 时，变压器的输出功率最大，与 联立可得 当 即 时，变压器的输出功率最大，在滑动变阻器R滑片向右调节的过程中，电阻且一直增大，则电源的输出功率一直减小，故D错误。 故选BC。 16．（24-25高二上·全国·课后作业）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用表示，滑动变阻器相当于用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰时，下列说法正确的是（　　） A．输电线电阻消耗的功率增加，电流表示数均变大 B．电压表示数均不变，电压表示数均变大 C．电压表的示数之差与电流表的示数的比值变大 D．当时，用户的功率达到最大值 【答案】A 【详解】A．当用电进入高峰时，用电器增多，相当于变小，则电流表示数变大，根据理想变压器电流与匝数关系可知 匝数比不变时，电流表示数变大，输电线电阻消耗的功率增大，又由于 匝数比不变时，电流表示数变大，故A正确； B．发电厂输出的电压不变，可知电压表示数不变 匝数比不变，电压表示数也不变，由 变大，输电线损耗的电压变大，又 则电压表示数变小，由 可知，电压表示数也变小，故B错误； C．电压表的示数之差与电流表的示数的比值 即电压表的示数之差与电流表的示数的比值不变，故C错误； D．降压变压器和的等效电阻为 根据闭合电路欧姆定律可知，当时输出功率最大，即当 用户的功率达到最大值，故D错误。 故选A。 17．（2024·全国·模拟预测）如图所示，一理想自耦变压器的滑片可在原线圈上上下滑动，图中的是一个定值电阻，是可调电阻。在输入端输入电压有效值为的交流电压，变压器的滑片置于线圈某一位置，此时原、副线圈的匝数比为，变压器输出电压为，则下列说法正确的是（　　） A．仅将的电阻调小，消耗的功率变小 B．仅将的电阻调小，变压器的输出功率变小 C．当时，将的电阻调小，为维持输出电压不变，应将滑片下移 D．当时，将的电阻调小，为维持输出电压不变，应将滑片上移 【答案】D 【详解】A．变压器与可调电阻整体的等效电阻为 仅将的电阻调小，总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知原线圈电流变大，消耗的功率 变大。故A错误。 B．由于等效电阻与的大小关系未知，故变压器输出功率的变化无法确定。故B错误。 CD．输入电压 又 ，， 联立，可得 则关系式变形为 从负载电阻的表达式中可以得出在、、不变的情况下，一个特定的值会有两个不同的值与之对应，根据数学知识可知当时有最小值，当时，将的电阻减小，为维持输出电压不变，则将随之增大，即应将滑片上移。故C错误；D正确。 故选D。 18．（24-25高三上·湖北武汉·开学考试）小明同学自制了如图所示的理想自耦变压器，接在正弦交流电源上，原线圈Ⅰ铁芯上只绕一组线圈，P为线圈的滑动触头，初始时位于中间位置，副线圈Ⅱ、Ⅲ可通过移动触头P各取其中一部分，Ⅱ、Ⅲ部分的线圈匝数之和等于原线圈Ⅰ的匝数，副线圈Ⅱ接一滑动变阻器R，最大阻值为2R0，其滑片开始时置于中间位置，副线圈Ⅲ接一定值电阻R0，图中A1、A2、V1、V2均为理想电表，不计导线电阻，则（　　） A．仅将滑动变阻器滑片向上移动，电压表V1的示数不变 B．仅将滑动变阻器滑片向上移动，电压表V2的示数变大 C．仅将线圈触头P向下移动，电流表A1的示数变大，电压表V1的示数变大 D．仅将线圈触头P向上移动，电流表A1的示数变小，电压表V2的示数变大 【答案】C 【详解】AB．仅将滑动变阻器滑片向上移动，Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ线圈匝数比不变，所以电压比均不变，电压表V1的示数和电压表V2的示数均不变。故AB错误； D．仅将线圈触头P向上移动，n1不变，n2变小，n3变大，根据变压比有 ， 可知，电压表V1的示数变小，电压表V2的示数变大，因 ， 又 则 由数学知识可知，当 时，电流表A1的示数最小，即线圈触头P初始在中间位置时电流表A1的示数最小，仅将线圈触头P向上移动，电流表A1的示数变大。故D错误； C．同理，仅将线圈触头P向下移动，电流表A1的示数变大，电压表V1的示数变大。故C正确。 故选C。 19．（24-25高三上·安徽·阶段练习）如图所示为一简易发电机与理想变压器原线圈相接的简化图，发电机转子为电阻、面积的100匝矩形导线框，导线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动周期为0.02s。理想变压器原、副线圈匝数比，定值电阻，R是滑动变阻器（阻值变化范围为），电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　） A．增加发电机转速，电压表示数不变 B．时，理想变压器的输出功率最大 C．理想变压器的最大输出功率为 D．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1.20A 【答案】B 【详解】A．根据题意匝数N=100，线框面积S=20cm2，磁感应强度，角速度 设原、副线圈电流有效值分别为，根据交变电流电动势有效值 转速增加，角速度增大，则电动势有效值变大，原线圈有效电流变大，根据电流与匝数关系，可得副线圈电流 故增大，则副线圈电阻电压增大，故电压表示数变大，故A错误； B．将原线圈匝数部分等效为一个电阻，则根据能量守恒有 因为 整理得 则理想变压器的输出功率最大时，有 代入题中数据，解得 故B正确； C．以上分析可知，理想变压器的输出功率最大时，等效电阻等于内阻r，故最大输出功率为 代入题中数据，解得 故C错误； D．理想变压器的输出功率最大时，原线圈电流 则副线圈电流 故D错误。 故选 A。 20．（2024·云南·模拟预测）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。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$