第三章 3 变压器-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第二册（人教版） 3.变 基 础 知识点1变压器的工作原理 1.(多选)理想变压器在正常工作时，原 副线圈中相同的物理量是() A.交变电流的频率 B.每匝线圈中磁通量的变化率 C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应 电动势 2.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.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 D.原线圈的输入功率随着副线圈的输出 功率增大而增大 知识点2 理想变压器原、副线圈基本 关系的应用 ● 3.理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副 线圈匝数为660匝，若原线圈接在6V的 电池上，则副线圈两端电压为() A.36V B.6V C.IV D.0V 4.(多选)如图所示为一理想变压器和负载 电阻R,下列哪些做法可增加变压器的输 (66)练 压器 练)习 入功率( A.只减少副线圈匝数 B.只减少原线圈匝数 C.只增加副线圈匝数 第4题图 D.只减小R的阻值 5.如图，理想变压器原、 A 副线圈匝数之比为20： 1,原线圈接入一电压 为u=Uosin wt的交流电 第5题图 源，副线圈接一个R=5.52的负载电阻。 若U。=220V2V,w=100mrad/s,则下面 结论正确的是（) A.副线圈中电压表的读数为11V2V B.副线圈中输出交流电的周期为0.01s C.原线圈中电流表的读数为0.1A D.原线圈中的输入功率为11W 6.(多选)某理想变压器的原、副线圈按如 图所示电路连接，图中电表均为理想交流 电表，且R=R2,开关S原来闭合。现将 S断开，则电压表的示数U、电流表的示 数I、电阻R,上的功率P、变压器原线圈 的输入功率P的变化情况分别是() R2 第6题图 A.U增大 B.I增大 C.P减小 D.P减小 7.有一负载电阻为R,当它接到30V直流 电源上时，消耗的功率为P,现有一台理 想变压器，它的输入电压U=300 sin wt V, 若把上述负载接到此变压器副线圈的两 端，消耗的功率为0.5P,则变压器原、副 线圈的匝数比为() A.10:1 B.14.1:1 C.17.3:1 D.7.07:1 8.(多选)如图所 示，一理想变压 器由一个初级线 圈和两个次级线 圈组成，当此变 第8题图 压器工作时，初级和次级线圈的匝数、电 流、电压均在图中标出，则下列几组关系 式中正确的是() 入0品 B.I=m,1= 提 升 10.在如图所示的电路中，理想变压器的变 压比为2：1，四个灯泡完全相同，若已知 灯泡L3和L4恰能正常工作，那么() L,☒L 第10题图 A.L1和L2都能正常工作 B.L,和L2都不能正常工作 C.L和L2中只有一个能正常工作 第三章交变电流。 C.nl=n+nd3 D. I1-几tn3 2+13n1 山知识点3互感器 9.如图所示，M、N为两条交流输电线， 甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电 表的两种接线示意图，以下说法正确的是 () 第9题图 A.甲、乙两图中的电表均为交流电压表 B.甲、乙两图中的电表均为交流电流表 C.甲图中的电表是交流电压表，乙图中 的电表是交流电流表 D.甲图中的电表是交流电流表，乙图中 的电表是交流电压表 练 D.条件不足，无法判断 11.(多选)在绕制变压 器时，将两个线圈绕 在如图变压器铁芯的 第11题图 左右两臂上，当通以 交流电时，每个线圈产生的磁通量都只 有一半通过另一个线圈，另一半通过中 间的臂。已知线圈1、2的匝数比n:2= 2:1,在不接负载情况下() A.当线圈1输入电压220V时，线圈2 练(67 高中物理选择性必修第二册（人教版） 输出电压110V B.当线圈1输入电压220V时，线圈2 输出电压55V C.当线圈2输入电压110V时，线圈1 输出电压220V D.当线圈2输入电压110V时，线圈1 输出电压110V 12.实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变 压器，如图所示，该变压器可近似看作 理想变压器。某同学欲测量它的初级、 次级线圈匝数，先在闭合铁芯的上端铁 轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将 细铜线两端与理想交流电压表构成闭合 回路。 铁轭 第12题图 (1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压 而成的，而不是采用一整块硅钢， 这是因为() A.增大涡流，提高变压器的效率 B.增大铁芯中的电阻，以产生更多 的热量 C.减小涡流，提高变压器的效率 D.增大铁芯中的电阻，以减小发 热量 (2)在次级线圈左右两端的接线柱上输 入12V低压交流电压，理想交流电 压表示数为60V,则次级线圈的匝 68)练 数为 匝；在初级线圈左右 两端的接线柱上输入12V低压交流 电压，理想交流电压表示数为30V, 则初级线圈的匝数为 匝。 (3)若初级线圈左右两端接线柱接 入的交变电压瞬时表达式为u= 311sin100mt(V),则与次级线圈左 右两端接线柱直接相连的理想交流 电压表的示数为 V(结果 保留到整数位)。 13.如图所示为由一个原线圈m1和两个副线 圈n2、n3组成的理想变压器，已知n1:n2: n3=4:2:1,电阻R=32,副线圈2接2 个“6V6W”灯泡，副线圈3接4 个3W的灯泡，所有灯泡均正常发光， 求电源的输出功率。 )风 第13题图误；输出功率为户R=18W,放D正确。 10.(1)e =NBSwcosot (2) NBSoR V2(R+r) NBSw (3)NBSom V2 (R+r) 4(R+r) 【解析】(1)从中性面开始，电压为余弦函数： e=E cos wt=NBSwcos wt (2)产生的感应电动势的最大值为Em=NBSw,电动 势的有效值为E=Em=NBSw v2v2 由闭合电路欧姆定律得，回路中电流的有效值为 I=E=NBS0 R+r v2 (R+r) 电压表的读数U=R=NBSoR V2 (R+r) (3)线周转过0所用的时间：4=2”，外力对 线框做的功等于电路中产生的热量：Q=P(R+r)△1= [V限nx-W [V2 (R+r) 提升练习 11.D【解析】交流电器设备上所标的电压和电流值 是交流电的有效值，故A错误；用电表测量的电流、电 压均为交流电的有效值，故B、C错误：有效值是在热 效应基础上建立的，即跟交变电流有相同的热效应的直 流电的数值是交流电的有效值，故D正确。 12.AC【解析】由题图乙可知交流电电流的最大值 是1=10V2A,则有效值为E=10Y2A=10A: V2/2 由于电流表的示数为有效值，故示数I=10A,故A正 确；角速度o=27=100mds,故B错误；0.01s时线 圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线 圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场 方向平行，故C正确；由楞次定律可判断出0.02s时流 过电阻的电流方向自左向右，故D错误。 13.BD【解析】-2严-20ads,故A错误：交流 发电机电动势的最大值E=nBw=nD.2严=-200V,故B 正确；电动势的有效值为E=Em=100V2V,故C v2 错误；由闭合电路欧姆定律，电流的有效值为1=E三 R+T V2A,故D正确。 参考答案与解析。 14.BC【解析】线框中产生感应电动势最大值Em BSw,线框转过时的感应电流为I=lsin工=BSw· 6-R n君兴，悠应电动势有效值6七，感应电流 v2 的有效值为I=号=B0。=V21,故A错误；B R V2R V2R =V21,则磁通量的最大值中=BS=2R,故B正确； 从中性面开始转过T的过程中，通过导线框横面的电荷 量为=△公=，故C正确；线框转动一周的过程 中，产生的热量Q=R1=4mBL,故D错误。 15.B【解析】电压表的示数为交流电压的有效值， 由交流电的热效应可得，在一个周期T=01s时间内， 有发.20Vx号·解得该交流电压的有效值为U R 110V/2V,B正确。 *16.(1)e=314cos100mtV(2)0.1C(3)2.7× 105J(4)98.6J 【解析】(1)从线圈垂直中性面处开始计时，则感 应电动势的瞬时值表达式为e=NBSwcos wt,.其中w= 2m,S=hl2, 代入数值解得e=314cos100mtV。 (2)线圈由图示位置转T过程中通过导线截面的 电荷量为 9=1△r= E、4y=AD△y=NAΦ-NB-0.1C。 (R+r) (R+r)△t R+rR+r ,NBSω2 (3)总电热为Q=F(R+r=R+7 E v2 R+T _=3.0x105J 电阻R上产生的电热为QQ=2.7×10 (4)根据能量守恒，外力做功等于放出电热， NBSω2 W=0=rR+r)T-Y3.1=98.6J。 R+r n >"3.变压器 基础练习 1.ABC【解析】由变压器的工作原理可知，原、副 线圈中交变电流的频率相同，故A正确；理想变压器的 磁感线全部在铁芯内，通过原、副线圈的磁通量时刻相 等，因此每匝线圈中磁通量的变化率相同，故B正确； 67 高中物理选择性必修第二册（人教版） 由能量守恒可知，原线圈的输人功率和副线圈的输出功 率相等，故C正确；原线圈的感应电动势和副线圈的感 应电动势由输入电压和匝数比决定，当原、副线圈匝数 不同时，电动势不同，故D错误。 2.D【解析】正弦交变电流的电流值时刻变化，因 此产生的磁通量时刻变化，故A错误；理想变压器的磁 感线全部在铁芯内，通过原、副线圈的磁通量时刻相 等，故B错误；副线圈中的电流是通过感应产生的，故 C错误；由能量守恒可知，原线圈的输人功率和副线圈 的输出功率相等，故D正确。 3.D【解析】因为电池是稳恒直流电源，变压器不 能改变直流电压，故D正确。 4.BCD【解析】变压器的输入功率等于输出功率， 输出功率为P=,若使功率变大，则应当增大，或 R 减小R,故D正确；由-L可知，增大，可以增大 U2 n2 n2或减小n1,故B、C正确。 5.C【解析】原线圈电压最大值为220√2V,所 以原线圈电压的有效值为220V,则副线圈电压的有效 值为11V,电压表显示有效值为11V,故A错误；原 线圈中电流的周期为T=2π-0.02s,变压器不改变周 期，放B错误：副线图中电流为站A2A,则原 线圈中电流为0.1A,故C正确；P=P=R=22W,故 D错误。 6.AD【解析】当S断开时，负载减少，总电阻增 大，原、副线圈中电流都减小，故B错误；电流减小， R,两端电压U增大，消耗的功率P增大，故A正确， C错误；副线圈电压不变，电流减小，输出功率减小， 则输入功率P减小，故D正确 7.A 8.AC【解析】根据变压器的电压与匝数关系可知 =L，乐=L,A正确；变压器的输入功率等于输 U2n’n 出功率，可得Ul=Ul+U,解得n山=+n3,C正 确，B、D错误。 9.C【解析】交流电压表需要将电压降低后使用， 交流电流表需要将电流减小使用，由变压器原、副线圈 匝数与电压和电流的关系可知，甲图中的电表为交流电 压表，乙图中的电表是交流电流表，故C正确。 提升练习 10.A【解析】根据电流与线圈匝数的关系进行分 68 析，由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡L、L4,每 个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副 线圈中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍；根据原 副线圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于 副线圈中电流的二分之一，即恰好等于灯泡L1、L2的额 定电流，从而判定L1、L2都能正常发光。 11.BD【解析】在不考虑原、副线圈内电阻的情况 下，变压器原、副线圈电压之比乐等于原、副线圈中 U. 产生的感应电动势之比会，当线圈1输入电压心时， △Φ nnA=2x2=4 Uz E:ne At 。4=宁x行=千。当给线圈2输 △Φ， 人电压时，光=会A0=Aw=之×子1。 △ 所以B、D正确。 12.(1)C(2)2040(3)110 【解析】(1)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而 成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了减小涡流，提 高变压器的效率。C正确。 （2)根据=出，代人数值号，解得=20 U3 n3 匝；根据-，代人数值2-，解得n=40匝。 U'3n3 30100' 311 (3)根据=业，代人数值Y2=0,解得，≈ U'2n2 U'2209 110V。 13.36W 【解析】设理想变压器原线圈的输人功率为P,输 入电压为U,则P=P+P=24W,U=U=12V, 2 原线圈中的电流1元-2A 电阻R消耗的功率为P=R=12W, 电源的输出功率为PP+P=36W。 物鞋 4.电能的输送 基础练习 1.B【解析】输送电能的基本要求是可靠、保质、 经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可 以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。 实际输电时应考虑各种因素。故B符合题目要求。