课时测评13 变压器的工作原理及应用-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

课时测评13　变压器的工作原理及应用 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－5题，每题4分，6－13题，每题5分，共60分) 1.关于理想变压器的原理，以下说法正确的是(　　) A.通有正弦式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.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 答案：C 解析：通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，则磁通量Φ变化，故A错误；因理想变压器无漏磁，则原、副线圈的磁通量相等，故B错误；穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈中产生感应电动势，故C正确；原线圈中的电能转化为磁场能，副线圈中的磁场能转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，电流不通过铁芯，故D错误。故选C。 2.(2022·北京高考)某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22 000 V，输出电流为300 mA。该变压器(　　) A.原、副线圈的匝数之比为100∶1 B.输入电流为30 A C.输入电流的最大值为15 A D.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 答案：B 解析：原、副线圈的匝数之比为＝＝＝，故A错误；根据＝，可得输入电流为I1＝I2＝100×300×10－3A＝30 A，故B正确；输入电流的最大值为Im＝I1＝30 A，故C错误；变压器不会改变交流电的频率，则原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。故选B。 3.如图甲为某款手机充电器的铭牌信息，家庭电路两端电压随时间变化的关系如图乙所示，手机充电器工作时，可近似看成理想变压器，下列说法正确的是(　　) A.该充电器的最大输出功率为1 440 W B.该充电器在家庭电路中以最大功率使用时，原、副线圈的匝数之比为1∶20 C.该充电器原、副线圈中均以最小电压正常工作时，原线圈中的电流有效值为40 A D.家庭电路中偶尔会有瞬时的脉冲电压，该充电器允许的脉冲电压峰值约为339 V 答案：D 解析：该充电器的最大输出功率为Pm＝11×6 W＝66 W，选项A错误；该充电器在家庭电路中以最大功率使用时副线圈电压为11 V，原、副线圈的匝数之比为＝＝≈，选项B错误；该充电器原、副线圈中均以最小电压正常工作时，即原线圈电压为100 V，副线圈电压为5 V，电流为2 A，则有U1'I1＝U2'I2，可得原线圈中的电流有效值为I1＝0.1 A，选项C错误；充电器输入电压的有效值最大为240 V，对应峰值为240 V≈339 V，选项D正确。故选D。 4.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，A、B端输入电压u1＝12sin (100πt)V。下列说法正确的是(　　) A.电流频率为50 Hz B.电压表的示数为24 V C.电流表的示数为0.5 A D.变压器的输入功率为6 W 答案：AD 解析：根据u1＝12sin (100πt)V及U1＝可得U1＝12 V，f＝＝50 Hz，选项A正确；根据＝可得U2＝U1＝×12 V＝6 V，即电压表的示数为6 V，选项B错误；电流表的示数I2＝＝ A＝1 A，选项C错误；根据P1＝P2及P2＝＝ W＝6 W，可得变压器的输入功率为P1＝6 W，选项D正确。故选AD。 5.如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u＝220sin (100πt) V规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是(　　) A.接入风扇的交流电频率为100 Hz B.触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110 V C.触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大 D.触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快 答案：B 解析：由交流电源电压的表达式可知ω＝100π rad/s，所以T＝＝0.02 s，则交流电的频率为f＝＝50 Hz，自耦变压器不改变交流电的频率，所以接入风扇的交流电频率为50 Hz，故A错误；交流电源电压的有效值为U＝＝ V＝220 V，此电压加在线圈的A、B两端，所以触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为＝110 V，故B正确；触头P顺时针旋转时，B、C间的线圈匝数减少，电压减小，给风扇所加电压减小，风扇电流减小，自耦变压器的输出功率减小，风扇的转速减慢，输入功率减小，输入电压有效值不变，则A、B间输入电流减小，故C、D错误。故选B。 6.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220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则(　　) A.a是交流电压表，b是交流电流表 B.T2的原、副线圈匝数比为2 200∶1 C.高压线路输送的电流为1 A D.高压线路输送的电功率为2×104 kW 答案：B 解析：T1两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T2两端接在两根电线上，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T2原、副线圈匝数之比为220 000∶100＝2 200∶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I＝100 A，故C错误；高压线路输送的电功率为P＝UI＝220×100 kW＝2.2×104 kW，故D错误。故选B。 7.如图所示的变压器电路中，原、副线圈的匝数比为1∶3，在a、b两端加正弦式交流电，两个电阻的阻值分别为R0和R，当开关S闭合时，电阻R消耗的功率为P；断开开关S，电阻R消耗的功率为0.5P，则R0和R的关系正确的是(　　) A.R＝9(＋1)R0 B.R＝9(－1)R0 C.R＝3(＋1)R0 D.R＝3(－1)R0 答案：A 解析：设a、b两端的电压为U，当开关S闭合时，电阻R消耗的功率为P＝；断开开关S，设通过电阻R0的电流为I，则U＝IR0＋I·R，电阻R消耗的功率为0.5P＝R，联立解得R＝9R0。故选A。 8.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为100∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝311sin (314t)V，则(　　) A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为 3.11 V B.副线圈两端的电压频率约为50 Hz C.当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈的输入功率变小 D.当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小 答案：B 解析：由＝可得U2＝，因为U1＝ V，所以U2＝× V≈2.20 V，A错误；由瞬时值表达式可得ω＝314 rad/s，则频率f＝＝ Hz≈50 Hz，B正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，n1减小，则U2增大，电压表示数变大，I2＝增大，副线圈的输出功率P出＝U2I2增大，则原线圈的输入功率增大，C、D错误。故选B。 9.(2025·广东深圳高二期末)如图甲所示的电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图乙所示，将3 V直流电压通过转换器转变为正弦式交变电压u＝3sin (10 000πt) V，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2 100 V 时可击杀蚊虫，正常工作时(　　) A.交流电压表的示数为3 V B.电击网上的高频电压的频率为10 000 Hz C.副线圈与原线圈的匝数比需满足≥700 D.将3 V直流电压连接在变压器的原线圈两端，电蚊拍也可以正常工作 答案：C 解析：交流电压表的示数为有效值，由u＝3sin (10 000πt) V可知，电压的峰值为U1m＝3 V，电压表的示数为U1＝＝ V，故A错误；由u＝3sin (10 000πt) V可知ω＝10 000π rad/s，原线圈电流频率为f＝＝5 000 Hz，理想变压器不改变交流电的频率，则电击网上的高频电压的频率为5 000 Hz，故B错误；理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比，即＝，副线圈电压峰值达到2 100 V时可击杀蚊虫，即U2m≥2 100 V，联立解得≥700，故C正确；理想变压器不能改变恒定电流的电压，则将3 V直流电压连接在变压器的原线圈两端，电蚊拍不能正常工作，故D错误。故选C。 10.(多选)(2025·广东汕尾高二期末)如图为某电吹风的电路图，扇形金属触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风、吹冷风三种工作状态。变压器为理想变压器，当P使b、c接触时，标有“6 V　6 W”的小风扇正常工作，下列说法正确的是(　　) A.该时刻电吹风吹的是冷风 B.该时刻小风扇两端电压最大值为6 V C.该时刻流过小风扇的电流小于1 A D.变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝110∶3 答案：AD 解析：P使b、c接触时，只有小风扇工作，电吹风吹的是冷风，故A正确；该时刻小风扇两端电压有效值为6 V，故B错误；该时刻流过小风扇的电流I＝＝1 A，故C错误；变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝220 V∶6 V＝110∶3，故D正确。故选AD。 11.(多选)(2025·湖北黄冈高二月考)如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦式交流电，副线圈接入最大阻值为R的滑动变阻器和阻值也为R的定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中(　) A.电流表A示数减小 B.电压表V示数减小 C.定值电阻R消耗的电功率减小 D.原线圈的输入功率先减小后增大 答案：AC 解析：根据＝可知副线圈电压保持不变，即电压表V示数不变，故B错误；分析副线圈电路可知，定值电阻与滑动变阻器下半部分并联后，再与滑动变阻器上半部分串联，设滑动变阻器下半部分的电阻为R下，则副线圈中的总电阻为R副＝(R－R下)＋＝R－，可知当滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，R下减小，副线圈的阻值R副增大，根据I2＝可知副线圈的电流减小，由＝可知原线圈的电流减小，即电流表A示数减小，故A正确；在滑动变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，滑动变阻器下半部分和定值电阻并联电路的电压U并减小，定值电阻消耗的电功率P定＝减小，故C正确；原线圈的输入功率P入＝U1I1，随着原线圈电流的减小而减小，故D错误。故选AC。 12.(多选)(2025·广东佛山高二月考)某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为U0。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。则下列说法正确的是(　　) A.原线圈中电流的周期为0.04 s B.当开关K断开时，原线圈的输入功率为 C.定值电阻R的阻值为 D.当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大 答案：BC 解析：由题图乙可知副线圈中电流的周期为0.02 s，变压器不改变交变电流的周期，A错误；由题图乙可知，当开关K断开时，副线圈中电流的有效值为，此时原线圈的输入功率为P1＝P2＝，B正确；副线圈的输出电压由原线圈的输入电压和变压器原、副线圈的匝数比决定，所以开关K闭合后，副线圈的输出电压不变，D错误；由题意可知，当开关K闭合后，定值电阻R消耗的功率为电动机消耗功率的2倍，有＝2×，解得R＝，C正确。故选BC。 13.(多选)(2025·安徽巢湖高二月考)如图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r＝2 Ω、面积20 cm2的100匝矩形导线框，导线框在磁感应强度为 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动周期为0.02 s。理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶4，定值电阻R0＝15 Ω，R是滑动变阻器(阻值变化范围为0～50 Ω)，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.R＝17 Ω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Pm＝150 W D.理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1.25 A 答案：BD 解析：根据题意知匝数N＝100匝，导线框面积S＝20 cm2，磁感应强度B＝ T，角速度ω＝＝ rad/s＝100π rad/s，设原、副线圈电流有效值分别为I1、I2，根据交变电流电动势有效值E＝＝，转速增加，即角速度ω增大，则电动势有效值变大，原线圈电流有效值I1变大，根据电流与匝数的关系，可得副线圈电流I2＝I1增大，则副线圈电压增大，电压表示数变大，故A错误；将原线圈等效为一个电阻Rx，则根据能量守恒有Rx＝，因为＝，整理得Rx＝，则理想变压器的输出功率最大时，有r＝Rx＝，代入题中数据解得R＝17 Ω，故B正确；由以上分析可知，理想变压器的最大输出功率为Pm＝r，代入题中数据解得Pm＝50 W，故C错误；理想变压器的输出功率最大时，原线圈电流I1＝＝5 A，则副线圈电流I2＝I1＝1.25 A，故D正确。故选BD。 学科网（北京）股份有限公司 $