课时测评17 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（教科版）

课时测评17　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1－11题，每题4分，共44分) 1.一个接在交流电路中的理想变压器，它的初级线圈中的交流电和次级线圈中的交流电一定具有相同数值的物理量是 (　　) A．电流　　B．电压 C．匝数　　D．功率 答案：D 解析：理想变压器输入功率等于输出功率，初级线圈和次级线圈的电流、电压和匝数不一定相同，故A、B、C错误，D正确。 2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2的示数为 (　　) A．3 mA B．0 C．48 mA D．与负载R的阻值有关 答案：B 解析：当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，在原线圈中产生恒定不变的电流，铁芯中产生的磁场是不变的，则穿过副线圈的磁通量不变，不能在副线圈中产生感应电流，故B正确。 3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，A、B两端电压u1＝12sin (100πt) V。下列说法正确的是(　　) A．电流频率为100 Hz B．的读数为24 V C．的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W 答案：D 解析：根据u1＝12sin (100πt) V及U＝可知U1＝12 V，f＝＝50 Hz，A错误；根据＝得U2＝U1＝×12 V＝6 V，即的读数为6 V，B错误；I2＝＝ A＝1 A，即的读数为1 A，C错误；根据P1＝P2及P2＝＝ W＝6 W，可得P1＝6 W，D正确。 4．(2024·北京丰台高二期末)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电流表和电压表均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，A、B两端输入正弦式交变电压的有效值U1＝12 V。下列说法正确的是 (　　) A．电压表V的示数为24 V B．电流表A1的示数为0.5 A C．电流表A2的示数为2 A D．变压器输入功率为12 W 答案：B 解析：副线圈两端电压U2＝U1＝×12 V＝6 V，即电压表示数为6 V，故A错误；副线圈中的电流I2＝＝ A＝1 A，原线圈中的电流I1＝I2＝×1 A＝0.5 A，因此电流表A1示数为0.5 A，电流表A2示数为1 A，故B正确，C错误；变压器的输入功率P1＝U1I1＝12×0.5 W＝6 W，故D错误。 5．钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为1.2 A。图乙中用同一电缆线绕了3匝，则(　　) A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 A B．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 A C．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 A D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A 答案：C 解析：由于变压器工作原理是电磁感应现象，即通过原线圈的电流变化使副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流。根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数的关系，有n1I1＝n2I2，得I2＝I1，由题意可知当n1＝1匝时，I2＝1.2 A，故当n1＝3匝时，I2′＝3.6 A，故选项C正确。 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k1，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．k1U，k2I B．k1U， C．，k2I D．， 答案：B 解析：根据理想变压器的工作原理，由题图甲得＝＝k1，解得U1＝k1U；由题图乙得＝＝k2，解得I1＝，B正确，A、C、D错误。 7．如图所示，接入理想变压器中的四个规格相同的灯泡均正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　) A．1∶1∶1 B．3∶2∶1 C．6∶2∶1 D．2∶2∶1 答案：B 解析：灯泡均正常发光，可得UA＝UB＝UC＝UD，所以U2＝2U3。由变压器的电压比等于匝数比得＝＝＝，所以n2＝2n3。同理，灯泡正常发光，功率相等，即PA＝PB＝PC＝PD。由P＝I2R得IA＝IB＝IC＝ID，即I1＝I2＝I3。由U1I1＝U2I2＋U3I3得n1I1＝n2I2＋n3I3，即n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，故B正确。 8．(多选)(2024·重庆一中期末)某供电示意图如图所示，若变压器为理想变压器，所有电表视为理想电表，当开关S闭合时，各电表示数变化情况为(　　) A．A1示数增大 B．A2示数减小 C．V1示数增大 D．V2示数减小 答案：AD 解析：当开关S闭合时，副线圈的总电阻R副减小，故副线圈的电流I2增大，则原线圈的电流I1增大，而U、R不变，故原线圈两端的电压U1＝U－I1R，可知U1减小，故副线圈两端的电压U2也减小，故A1、A2示数都增大，V1、V2示数都减小。故选AD。 9．如图所示的理想变压器，原、副线圈上接有完全相同的五个灯泡，A、B两点间输入有效值恒为UAB的正弦交流电压。当开关S断开时，L1、L2、L3和L4四个灯泡的亮度相同。假定原、副线圈匝数分别为n1、n2，灯泡的阻值恒定，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合后五个灯泡均不损坏，下列说法正确的是 (　　) A．n1∶n2＝1∶3 B．开关S断开时，UAB∶UCD＝3∶1 C．开关S闭合时，UAB∶UCD＝13∶3 D．开关S闭合时，灯泡L1的亮度比S断开时暗 答案：C 解析：当开关S断开，A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，接通的4盏灯亮度相同，设灯泡的电流为I，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为3I，所以匝数比＝＝＝，故A错误；当开关S断开时，设副线圈的电压为U，则原线圈的电压为U1＝U＝3U，原线圈灯泡的电压为U，则UAB＝4U，则UAB∶UCD＝4∶1，故B错误；当开关S闭合时，设副线圈的电压为U4，则＝＝，原线圈的电压为U3＝3U4，此时设副线圈通过每个灯泡的电流为I0，则副线圈的电流为4I0，＝＝，则原线圈的电流为I′＝I0，原线圈灯泡两端的电压为U′＝I0×R＝U4，则UAB∶UCD＝∶1＝13∶3，故C正确；开关S闭合后，副线圈的电阻变小，电流变大，则原线圈的电流也变大，所以灯泡L1将变亮，故D错误。 10．(多选)(2024·河北邯郸统考期末)如图所示，左侧一单匝导电圆环半径r＝1.0 cm，导电圆环与一个理想变压器的原线圈相连，导电圆环的电阻不计，圆环中有垂直于圆环平面向里的磁场，磁感应强度B的变化率＝sin (10πt)T/s。变压器的副线圈两端与一个规格为“3 V 　1.5 W”的小灯泡相连，小灯泡正常发光，则下列说法正确的是 (　　) A．变压器原线圈上电压的最大值为0.01 V B．副线圈上交变电流的频率为50 Hz C．原、副线圈的匝数比为1∶300 D．导电圆环中电流的最大值为150 A 答案：CD 解析：变压器原线圈上电压的最大值U1m＝Em＝S＝×π×(1.0×10-2)2 V＝0.01 V，A错误；副线圈上交变电流的频率f＝＝ Hz＝5 Hz，B错误；原线圈电压的有效值U1＝ V＝0.01 V，原、副线圈的匝数比＝＝＝，C正确；副线圈电流的有效值I2＝＝ A＝0.5 A，则原线圈电流的有效值I1＝I2＝150 A，导电圆环中电流的最大值Im＝150 A，D正确。 11． (2024·浙江效实中学期中)如图为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n∶1，原线圈接电压为u＝U0sin ωt的正弦交流电压，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时理想电流表的示数为I，已知重力加速度为g，下列说法正确的是 (　　) A．电动机两端电压为IR B．原线圈中的电流为nI C．电动机消耗的电功率为 D．重物匀速上升的速度为 答案：C 解析：变压器原线圈输入电压为U1＝，副线圈输出电压为U2＝＝，即电动机两端电压为，电动机不是纯电阻电路，则两端的电压不等于IR，A错误；根据变压器原、副线圈电流关系得，原线圈中电流为，B错误；电动机消耗的电功率为P＝U2I＝，C正确；电动机的输出功率为mgv，线圈发热功率为I2R，电动机的消耗电功率等于输出机械功率与线圈热功率之和，即P＝I2R＋mgv，可得重物上升速度为v＝，D错误。 12．(16分)如图甲所示，原线圈电路中接有一量程为0～3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有一只理想交流电压表和可变电阻R以及若干个“6 V　6 W”的灯泡。输入端交流电压u的图像如图乙所示，副线圈电压表的示数为9 V。 (1)求变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2； (2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数； (3)为满足第(2)问中的要求，求可变电阻R应调到的电阻值。 答案：(1)3∶1　(2)9个　(3) Ω 解析：(1)根据题图乙可得原线圈两端电压的最大值U1m＝27 V，其有效值为U1＝27 V，根据U1∶U2＝n1∶n2，可得n1∶n2＝3∶1。 (2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2，为使副线圈接入的灯泡最多，则原线圈中允许通过的最大电流的有效值为3 A，根据U1I1＝U2I2，代入数据后可得I2＝9 A，正常发光时每个灯泡中电流为I灯＝＝1 A，所以最多允许接入的灯泡个数为n＝＝9(个)。 (3)可变电阻两端电压为UR＝U2－U额＝3 V，所以可变电阻的阻值为R＝＝ Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $