第3章 专题强化 9 理想变压器的几种典型问题-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

练案[22] 第三章 专题强化9理 基础巩固练 知识点一理想变压器的动态分析 1.如图所示，某理想变压器原、副线圈的匝数均 可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正 弦交流电。在其他条件不变的情况下，为了使 变压器输入功率增大，可使 A.原线圈匝数n1增加 B.副线圈匝数n2减少 C.负载电阻R的阻值增大 D.负载电阻R的阻值减小 2.如图所示，理想变压器原线圈接在u= U sin(ol+p)的交流电源上，副线圈接三个 阻值相同的电阻R,不计电表内阻影响。闭合 开关S后 R R R A.电流表A2的示数减小 B.电压表V,的示数减小 C.电压表V,的示数不变 D.电流表A,的示数不变 3.(2025·永州高二检测)如图所示，一理想变 压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈 接有电阻R,、光敏电阻R2(阻值随光照增强而 减小)，开关K开始处于断开状态，不计电流 表的内阻，下列说法正确的是 想变压器的几种典型问题 A.仅增大U时，变压器的输入功率减小 B.仅增强光照时，变压器的输入功率减小 C.当开关K由断开到闭合，电流表的示数 变大 D.闭合开关K,当滑动触头P向上滑动时，电 阻R消耗的功率增加 知识点二两种常见的变压器 4.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一 个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑 动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副 线圈，在a、b间输入电压为U,的交变电流时， c、d间的输出电压为U2,在将滑动触头从M点 顺时针转到N点的过程中 ao -U, -U2 bo od A.U2>U1,U2降低 B.U2>U,U2升高 C.U2<U,U2降低 D.U,<U,U2升高 5.自耦变压器铁芯上只绕有 一个线圈，原、副线圈都只 取该线圈的某部分。一升 压式自耦调压变压器的电 路如图所示，其副线圈匝数 可调。已知变压器线圈总 匝数为1900匝，原线圈为1100匝，接在有效 值为220V的交流电源上。当变压器输出电 压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。 设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电 压的有效值为U2,且变压器是理想变压器，则 U2和U分别约为 () A.380V和5.3A B.380V和9.1A C.240V和5.3A D.240V和9.1A 6.如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同 的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副 线圈的匝数比为k,电压表读数为U,乙图中 变压器原、副线圈的匝数比为k2,电流表读数 为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电 流分别为 A.k U,kI B.ke U.I UI D.krka 综合提升练 7.（多选)如图甲为一自耦变压器，变压器的原 线圈A、B端输入电压如图乙所示，副线圈电路 中定值电阻R。=112,电容器C的击穿电压 为22V,移动滑动触头使电容器刚好不会被击 穿，所有的电表为理想电表，下列说法正确的 是 甲 /V 311 t/(×10-2s) -311 乙 A.电压表的示数为220V B.原、副线圈的匝数之比为10：1 C.电流表的示数等于通过电阻R。的电流 D.原线圈A、B端输人电压的变化规律为u= 311·sin(100mt)V 18 8.（多选)如图所示是一种理想自耦变压器示意 图，线圈缠绕在一个圆环形的铁芯上，P是可 转动的滑动触头。输入端AB接交流电压U, 输出端CD连接了两个规格相同的灯泡L,和 L2,Q为滑动变阻器的滑动触头。当开关S闭 合，P处于图示位置时，两灯均能发光。下列 说法正确的是 () L☒L,☒ R 。 R A.P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率 变大 B.P不动，将Q向右移动，两灯均变暗 C.Q不动，将P沿逆时针方向转动，变压器的 输入功率变小 D.P、Q都不动，断开开关S,L,将变亮 9.如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电 压表和电流表均为理想电表，a、b接在电压有 效值不变的交流电源两端，R,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A,的示数 增大了0.2A,电流表A2的示数增大了0.8A, 则下列说法正确的是 () A ob A.电压表V,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 10.(2025·山东德州市高二期中)互感器又称 仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的 统称。它能将高电压变成低电压、大电流变 成小电流，用于测量或保护系统。如图所示， T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、 b是交流电压表或交流电流表，若高压输电 线间电压为220kV,T,的原、副线圈匝数比 为1：100，交流电压表的示数为100V,交流 电流表的示数为1A,则 () 交流高压输电线 A.a是交流电压表，b是交流电流表 B.T,的原、副线圈匝数比为2200：1 C.高压线路输送的电流为1A D.高压线路输送的电功率为2×104kW 11.某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金 属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电 火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为 0.2T,手摇发电机线圈的面积为0.25m2,共 50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其 原、副线圈匝数比为1：100。下列说法正确 的是 钢 金属板 A.线圈转速等于2/s时，点火器可以产生 电火花 B.线圈转速等于4/s时，点火器可以产生电 火花 C.电压表的示数为5V时，点火器可以产生 电火花 D.电压表的示数为25V时，点火器可以产生 电火花 12.交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁 场中绕垂直于磁场的轴O0'匀速转动。一小 型发电机的线圈共220匝，线圈面积S= 0.05m2,线圈转动的频率为50Hz,线圈内阻 不计，磁场的磁感应强度B=巨T。为用此 发电机所发出的交流电带动两个标有 “220V11kW”的电动机正常工作，需在发 电机的输出端a、b与电动机之间接一个理想 变压器，电路如图所示。 189 ④ B (1)以图示位置作为计时起点，写出此交流 发电机的输出电压瞬时值的表达式； (2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？ (3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示 数为多大？12.D灯泡山恰能正常发光，故原线圈中的电流【=名A 1A,根据原、副线圈电流与匝数的关系得副线圈中的电流， -之=2A,所L上山中的电泼都为号A,则L山 L4不能正常发光，电流表的示数即副线圈中的电流，为2A, 放A,B错误；灯泡电阻R=少=6 P=6 2=6Ω，副线圈两端的 电压飞=子×6V=4V,根据原、刷线圈电压与匝数成正比 得原线圈两端的电压为8V,m、n两点间所加的电压Umm= (6+8)V=14V,故C错误；整个电路消耗的总功率P'= UL1=14×1W=14W,故D正确。 13.D变压器的输入电压为220V,原线圈的交流电的电压与 时间成余弦函数关系，故输人交流电压的最大值为220√2V, 根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为二=220Y, 10.1V 解得原线圈为2200匝，A错误；根据题图可知，当原线圈输 入220V时，BC间的电压应该为12V,故BC间的线圈匝数 关系有学-02=120，得C间的线圈重数为120恒，流 过R的电流为：=长品：1A,B错误：若格R接在 AB端，根据题图可知，当原线圈输入220V时，AB间的电压 应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电 的角速度为100mai,放交流电的频率为f=子=品 50Hz,C错误：若将R接在AC端，根据题图可知，当原线圈 输人电压为220V时，AC间的电压应该为30V,根据欧姆定 律可知，流过电阻R的电流为1。-装-沿A-25A,交流 电的周期为T==2如=0.02s,D正确。 f 练案[22] 基础巩固练 1.D2 U12n22 U1,P=2,可得P= = R,义因为P天=P 所以P人：及。减少原线圈匝数，增大副线图匝数以及减 小负载电阻R的阻值，均可使变压器的输入功率增大，选项D 正确。 2.A C.闭合S,总阻值减 B.原线圈两端电压不变， 小，副线圈电流变大 匝数不变，V,示数不变 两并联电阻分得的电压 变小，V,示数变小 R R R D.副线圈电流变大，匝 A.V,示数变小，该 数不变，则A示数变大 支路电流变小，A2 示数变小 25 3.C当U增大时，副线圈两端电压增大，所以副线圈中的电流 增大，输出功率变大，则输人功率变大，故A错误；当光照增强 时，光敏电阻阻值变小，副线圈中的总电阻变小，总电流变大， 由公式P=U,I,可知，副线圈的输出功率变大，变压器的输入 功率变大，故B错误：当开关K由断开到闭合时，副线圈中的 总电阻变小，总电流变大，即电流表的示数变大，故C正确；当 滑动触头P向上滑动时，原线圈匝数变大，副线圈电压变小， R,中的电流变小，所以消耗的功率变小，故D错误。 4.C =二，n>,知心，<U1;在将滑动触头从M点顺时 由U2 针旋转至N点的过程中，2减小，几1不变，U1不变，则U2降 低，C项正确。 5.B理想变压器的原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流 =P_2,00A=9.1A,负载两端电压即为副线圈电压，输 1=0=220 出电压最大时，最大为190匝，由=，可得，= nn 380V,B正确。 6.B设题图甲中高压线电压和题图乙中高压线电流分别为 U异、之，根据理想变压器中原、副线圈的电压和电流与线圈匝 数的关系可得，号=k、子=名，解得=kU,么=名B 0甲 正确。 综合提升练 7.AD电压表的示数等于交流电压的有效值，所以电压表的示 数为U1= ≈20V,A正确；电容器刚好不被击穿，所以副 √2 线圈电压的最大值为22V,有效值为U, 22V=112V,所 以原、刷线圈的匝数之比为=4=105，B错误：交变电流 n2-U2-1 能“通过”电容器，所以电流表的示数大于通过定值电阻R,的 电流，C错误；由u-t图像可知u=311·sin(10Oπt)V,D 正确。 8.ADP不动，副线圈两端电压不变，将Q向右移动，副线圈的 负载电阻变小，电流变大，两灯均变亮，输出功率变大，则变压 器的输入功率变大，A正确，B错误；Q不动，将P沿逆时针方 向转动，原线圈匝数减小，则副线圈两端电压增大，输出功率 变大，变压器的输入功率也变大，C错误：P、Q都不动，断开开 关S,副线圈两端电压不变，副线圈的负载电阻增大，电流减 小，R两端的电压减小，L1两端的电压增大，L,将变亮，D 正确。 9.D电压表V,的示数和α、b间电压的有效值相同，滑片滑动 时V,的示数不变，A项错误：电压表V,测量的电压为副线圈 两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V,示数 不变，V,示数为V,示数减去R。两端电压，两线圈中电流增 大，易知R两端电压升高，故V,示数减小，B项错误：理想变 压器U1l1=U2l2,则U△11=U2△12，△12>△11，故U2<U1,变压 器为降压变压器，C项错误；因1，增大，故知R减小，变阻器滑 片是沿c→d的方向滑动，D项正确。 0 10.BT,两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T,两 端接在两根电线上，因此b是交流电压表，故A错误：变压器 原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T,原、副线圈匝数 之比为220000：100=2200：1，故B正确；变压器原、副线 圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100A,故C 错误；高压线路输送的电功率为P=U1=220kV×100A= 2.2×104kW,故D错误。故选B。 11.B线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，设转速为n,则发 电机的最大电动势为E,=NBSo=NBS·2πn,发电机的最大 电动势等于变压器的输人电压的最大值，U1=E。,根据变压 然两境的重数北等于电压比，有高一会一长，佣针和金网 板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花，现令Um= 500V,联立各式解得U。=50V,n=0/s≈3.18s,故 线圈转速等于4/s时，副线圈的电压最大值超过了 5000V,能产生电火花，A错误，B正确：电压表的示数为原 线圈两端电压的有效值，刚点火时U,==25万V,5V 2 和25V均小于25/2V,则不能达到点火电压，C、D错误。 12.(1)u=1100√2cos(100mt)V(2)5:1(3)20A 解析：(1)因为w=2mf=100πad/s,矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生感应电动势的最大值E =NBSw=1100√2V 则输出电压瞬时值表达式为 u=11002cos(100mt)V。 (2)因为4=1102v=110V, 2 由2=220V知= 4=5 n2U2-10 (3)根据P,=P=2.2×104W,又P入=UI 解得1，=20A,则与变压器原线圈串联的交流电流表的示数 为20A。 练案[23] 基础巩固练 1.C输电线上损失的功率P知=fR=△D'=AU·1,AU指输 R 电线上损失的电压，而不是输电电压。当输送功率一定时，输 电电压越高，输电电流越小，由P损=PR知，输电线上损失的 功率越少，A错误；由P=PR知，输电导线电阻越大，输电线 上损失的功率越大，B错误；由P枫=PR知，输电电流越大，输 电线上损失的功率越大，C正确；由P=PR知，输电线上损 失的功率与电流的平方成正比，D错误。 之D验泡线功幸损耗P,=fR:亮=心，其中= -U,故B、C、D正确。 29 3.B由P=U得用500kV电压输电时输电线上输送的电流I =P_3×10A=6×10A,故A错误；由AU=h得输电线 Γ05×105 上的电压损失△U=6×103×2.5V=15×10V=15kV,故B 正确；输电线上损失的功率为AP=:,U为输电线上损失的 电压，故C错误：输电线上损失的功率△P=Pr=(6×103)2× 2.5W=9×107W,故D错误。 4.D理想变压器原、副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比， 有=L,由能量守恒定律可知P,=1,U=P,=,,因此有 有02西 1=2,A项错误，D项正确；输电线上损失的电压应为升压 12 n 变压器副线圈两端电压U2与降压变压器原线圈两端电压U? 之差，因此根据欧姆定律有1，= -U,B项错误；降压变压 R 器的输人功率P3=1,U3,因此有1U1=122R+12U3,C项错误。 5.C照明供电线路的用电器是并联的，晚上七八点钟用电高峰 时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，供电线 路上损失的电压越大，用户得到的电压越小。 6.AB因题图中变压器①、②均为理想变压器，则P1=P2,根据 1=可知，输电号线中的9电流-会-元A正确：镜电学教 上损失的功率△P=P2-P3=(U2-U?)13,B正确；①是升压 变压器，则n1<,②是降压变压器，则n>几4，所以凸>， C错误；变压器①的输出电流12和变压器②的输入电流13相 等，D错误。 综合提升练 7.BD直流输电电流由公式1=号计算得1=8,8×10Y 1.6x10V= 5000A,故A错误；导线允许的最大功率损耗为输送功率的 5%P损=0.05×8.0×10°W=4×10W,由P损=PR得导线总 阳值上限R学-号0兴 2=162,故B正确：家用交流电 表达式为220√2sin(100πt)V,其最大值为220√2V:频率为 号-1050比，散C错误；变压器原线圈电压U心，=10 ×10V,副线圈电压儿，=20V,匝数比%=4-10000 220 智由电流比与重数成反比可知子宁品放D正确。 故选BD。 交流发电机的输出电压U一定，1匝数比不变，根据 =亮，则，不变，放A错误；当用户的用电器增多时，用户消 耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输 电线上损失的功率为△P三（片）R,放C借误：输送功客 定时，根据P=,P辐=PR,则要减小线路的损耗，应增大输 送电压，又U一定，应增大升压变压器的匝数比，由= U,-1,R,U,增大，12减小，所以U3增大，用户电压U4不变，