3.3 变压器 变压器两端电路动态分析 专项训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

人教版选择性必修第二册第三章交变电流——变压器两端电路的动态分析专项训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、变压器两端电路动态分析 1．如图所示，原线圈与定值电阻串联接在电压有效值恒定的正弦交流电上，原副线圈匝数分别为和，副线圈接入电阻箱。单匝线圈绕过铁芯连接理想交流电压表，电压表示数用U表示。调整阻值，下列说法正确的是（　　） A．当，匝，时，的功率为2.0W B．当变大时，的功率可能先增大后减小 C．当变大时，的功率可能先增大后减小 D．当变大时，U可能先增大后减小 2．通过变压器给用户供电的原理图如图所示。理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈和副线圈输电线的电阻分别用和表示，且，a、b端输入电压不变，电压表均为理想电表。当并入电路的用电器逐渐增加时，下列判断正确的是（　　） A．电压表的读数保持不变 B．电压表的读数逐渐变大 C．变压器的输出功率逐渐变大 D．电压表与的读数之比保持不变 3．（多选）如图所示，理想交流电流表、，定值电阻、，热敏电阻（其电阻值随温度升高而降低），分别接在理想变压器的原、副线圈上，为正弦交流电压源，其电压保持不变。若该电路所处环境温度上升，下列说法正确的是（　　） A．电流表、的示数均增大 B．热敏电阻两端电压一定增大 C．原、副线圈两端电压、均减小 D．理想变压器原线圈的输入功率一定增大 4．如图，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（　　） A．R的发热功率不变 B．电压表的示数变小 C．电流表的示数变大 D．电流表的示数变小 5．交流发电机产生的感应电动势如图所示，通过自耦变压器给一电阻R供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是（　　） A．改变滑片P的位置可以使电压表的示数为12V B．通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次 C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向垂直 D．自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻R热功率增大 6．（多选）如图所示的理想变压器电路中，四个灯泡完全相同，在端输入电压恒定的正弦式交流电。开关断开时，灯泡亮度相同，若四个灯泡电阻恒定不变且灯泡都不会烧毁，下列说法正确的是（　　） A．原、副线圈匝数比为 B．开关闭合时，的亮度都增大 C．开关闭合后，流过的电流变为原来的倍 D．开关闭合后，流过的电流变为原来的2倍 7．如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度B＝T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度ω＝10 rad/s在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为0.4 m2，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“4 W，100 Ω”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列说法不正确的是（　　） A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为e＝cos（10t） V B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为2∶1 C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大 D．若将自耦变压器触头向上滑动，灯泡会变亮 8．某款微型变压器（视为理想变压器）的结构简图如图所示，原、副线圈的总匝数分别为、。A为理想交流电流表，R为电阻箱。初始时，输入端a、b间接入正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值不为0，电流表的示数始终在量程范围内，下列说法正确的是（　　） A．滑动触头P向上移动，电流表A的示数变小 B．滑动触头P向下移动，电流表A的示数不变 C．调大电阻箱R的阻值，电流表A的示数变小 D．调大电阻箱R的阻值，电流表A的示数不变 9．如图所示，理想变压器原线圈匝数为，两个副线圈匝数分别为、，。原线圈回路接有正弦交流电和定值电阻、。副线圈回路中接有可变电阻，副线圈回路中接有一只阻值不变的灯泡。初始时滑片P位于中间，下列说法正确的是（　　） A．若P向上滑动，灯泡将变暗 B．若P向上滑动，电阻消耗的功率将减小 C．当时，理想变压器的输入功率为100W D．当时，消耗的电功率最大，且 10．如图甲所示电路中，变压器为理想变压器，电压表与电流表均为理想电表，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电源接入如图乙所示的交流电。则（　　） A．交流电源电压有效值为 B．电阻R上的电流方向每秒钟改变50次 C．滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数增大 D．滑动变阻器的滑片向下移动，电流表的示数增大 二、变压器两端电路动态分析情境创新题 11．（多选）图甲为风力发电的简易模型，发电机与一理想变压器的原线圈相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，某一风速时，变压器原线圈两端的电压随时间变化的关系图像（余弦函数）如图乙所示，发电机的内阻忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．若仅断开开关S，电压表的示数为 B．若仅断开开关S，则通过滑动变阻器的电流会减小 C．若保持开关S闭合，仅将滑动变阻器的滑片P向下移动，小灯泡会变暗 D．若保持开关S闭合，仅增大风速，电压表的示数会增大，变压器的输入功率也会增大 12．（多选）我国“东数西算”工程致力于实现数据算力的跨区域优化配置，某西部数据中心为提升供电稳定性，实现服务器负载状态可视化，采用了智能供电系统，其核心电路简化如图所示：理想自耦变压器左端接交流电源（电压有效值），为定值电阻，初始时开关S断开，滑片P置于线圈中间位置，副线圈电路中的智能负载电阻R3（对应服务器）处于半负载状态，并联的指示灯L正常发光。已知，服务器高负载时，半负载时，低负载时。电流表为理想交流电表，忽略导线电阻，不考虑电流变化对指示灯电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片P下移，电流表的示数减小 B．仅将服务器从半负载状态切换至低负载状态时，消耗的功率变小 C．仅将服务器从半负载状态切换至高负载状态时，指示灯L会变亮 D．仅将开关S闭合，R2两端电压为8.8V 13．图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。那么出现火情时（　　） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．热敏电阻两端电压升高 C．原线圈输入功率变小 D．滑片下移一点可以降低报警温度 14．如图所示为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至，为动力系统供电。若某次高铁进站过程，保持不变，仅通过调整动力系统的负载，使得电流减小到原来的一半。下列说法正确的是（　　） A．电流大于电流 B．电流的频率将减小到原来的一半 C．电压将增大 D．电阻的热功率将减小到原来的一半 15．某兴趣小组设计了模拟风力发电、输电的装置。如图所示，风轮带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。已知矩形线圈电阻为r=0.5Ω，磁感应强度B=1T。升压变压器原副线圈匝数比为1：4，输电线的总电阻为，用户用电器可等效为R=5Ω的电阻，电表为理想电表，变压器为理想变压器，其余电阻不计。闭合开关后，电压表的示数为16V，电流表的示数为0.5A。则（　　） A．矩形线圈的电动势为4V B．降压变压器的原副线圈匝数比为4：1 C．用户用电器增多时，电压表示数不变 D．若矩形线圈转速变为原来的2倍，R的功率变为原来的4倍 16．（多选）为预防基孔肯雅热，我市许多社区安装了如图甲所示的灭蚊器来击杀蚊子，该灭蚊器工作电路的简化图如图乙所示，当接入有效值为的交变电压时，变压器输出电压瞬时值为，从而能快速击杀蚊子。下列说法正确的是（　　） A．输出电压的有效值为 B．输出电压的频率为 C．原副线圈的匝数比 D．若仅增大，变压器能输出更高的电压 17．某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为滑动变阻器，为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻的电流过低时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器的阻值 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《人教版选择性必修第二册第三章交变电流——变压器两端电路的动态分析专项训练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C AC C B AC C C D D 题号 11 12 13 14 15 16 17 答案 ACD BD D C D AC B 1．B 【详解】A．时，磁通量的变化率为0.2V，则两端的电压有效值为，的功率为，A错误； B．变压器和等价于的电阻，，的功率最大，所以变大时，的功率可能先增大后减小，故B正确； C．当变大时，设正弦交流电有效值为U0，由于，则I1减小，所以的功率减小，故C错误； D．变大时，变小，则原线圈的电压变大，变大，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】AB．根据等效电源法可得， 当并入电路的用电器逐渐增加时，减小，减小，增大，减小，则电压表的读数减小。 根据原、副线圈的电压、电流与匝数的关系可知，副线圈中电流增大，副线圈电压减小，两端电压增大，的示数减小，故A错误，B错误； C．由于，，所以 根据等效电源法及电源的输出功率随外电路电阻变化的关系可知，减小时，外电路电阻减小，由于外电路电阻始终大于等效电源内阻，所以电源的输出功率增大，即变压器的输出功率逐渐变大，故C正确； D．根据原、副线圈的电压与匝数的关系有，其中， 所以 由于增大，减小，则增大，减小，增大，故D错误。 故选C。 3．AC 【详解】A．将变压器与负载等效为一个电阻，则有 环境温度上升时，热敏电阻R阻值减小，等效电阻减小，由于 可知电流表的示数增大，根据，可知电流表的示数增大，故A正确； C．结合上述有 由于回路电流增大，则减小；根据可知，减小，故C正确； B．根据 由于减小，增大，则热敏电阻两端的电压会减小，故B错误； D．理想变压器原线圈的输入功率 结合上述有 可知当时，变压器输入功率达到最大值，由于与阻值大小关系不确定，则当环境温度上升时，热敏电阻R阻值减小，等效电阻减小，变压器输入功率可能增大，也可能先增大后减小，还可能一直减小，故D错误。 故选AC。 4．C 【详解】AC．闭合开关S后，负载电阻减小，匝数为n4的线圈输出功率变大，匝数为n1的线圈输入功率也变大，a、b两端电压有效值不变，由 可知电流表A1的示数变大，根据 因比值不变，I1变大，I2变大，所以R的发热功率变大，故A错误，C正确； B．根据理想变压器电压比等于匝数比 可知输出电压U2不变，电压表的示数不变，故B错误； D．根据理想变压器电流与匝数关系可得， 由于匝数均保持不变，I1增大，所以I2、I4增大，故电流表A2的示数变大，故D错误。 故选C。 5．B 【详解】A．由正弦式交流电的图像可知，电动势的最大值为 则电动势有效值为 即电压表的示数为，故A错误； B．由正弦式交流电的图像可知，周期为0.2s，一个周期电流方向改变两次，则发电机线圈中电流方向每秒钟改变10次，故B正确； C．由正弦式交流电的图像可知，在时，电动势最大，此时磁通量变化率最大，磁通量为零，则发电机线圈平面与磁场方向平行，故C错误； D．自耦变压器滑片P向上滑动时，原线圈匝数增大，根据 可知，电阻R两端电压减小，根据 可知电阻R热功率减小，故D错误。 故选B。 6．AC 【详解】A．根据题意，设灯泡电阻为，开关断开时，副线圈负载电阻为，原线圈等效电阻为 由于灯泡亮度相同，设通过3个灯泡的电流均为，根据变压器匝数与电流关系可得，通过原线圈的电流为 根据欧姆定律有 联立解得，故A正确； BCD．开关闭合时，副线圈负载电阻为 则原线圈等效电阻为 由于端输入电压恒定，则通过电流不变，亮度不变，通过原线圈的电流变为 则通过副线圈的电流变为 可知，流过的电流变为原来的倍，故BD错误，C正确。 故选AC。 7．C 【详解】A．输入电压的最大值为 图中位置穿过线圈的磁通量为0，线圈产生的感应电动势最大，则线框中感应电动势的瞬时值为，故A正确； B．变压器输入电压的有效值为 灯泡正常发光，所以 根据理想变压器的变压比得此时原副线圈的匝数比为，故B正确； C．若将滑动变阻器滑片向上移动，电阻变大，自耦变压器输出电流减小，根据理想变压器电流的制约关系可知，输入电流减小，电流表示数减小，故C错误； D．若将自耦变压器触头向上滑动，副线圈匝数变大，根据可知，U2变大，则灯泡会变亮，故D正确。 本题选不正确选项，故选C。 8．C 【详解】A． 设为副线圈接入匝数，根据理想变压器电压比 得副线圈电压 滑动触头P向上移动，增大，则增大，不变，由 可知增大，A错误； B．滑动触头P向下移动：减小，则减小，减小，电流表示数变小，B错误； CD．调大电阻箱的阻值时，P不动，不变，因此不变；由 增大，可知减小，电流表示数变小，C正确，D错误。 故选C。 9．D 【详解】AB．将理想变压器及两副线圈回路视为等效电阻，由， 有 令， 作出等效电路图如图所示 P上滑，变大、变大，根据串反并同，灯泡将变亮，消耗的功率将增大，故AB错误； C．将交流电源、、作等效电源1处理，则， 时，， 则 输入功率为，故C错误； D．将等效电源1、作等效电源2处理，则有， 时，，消耗的电功率最大，，故D正确。 故选D 。 10．D 【详解】A．由乙图可知，交流电源电压的最大值为 故交流电源电压的有效值为，故A错误； B．由乙图可知，交流电源的周期，在一个周期内，电流方向改变2次，因此每秒电流方向改变的次数为次 变压器不会改变交流电的周期和频率，所以电阻R上的电流方向每秒钟也改变100次，故B错误； C．根据 因原线圈的电压一直保持不变，可知副线圈的电压也保持不变，与滑动变阻器的滑片向下移动无关，故C错误； D．滑动变阻器的滑片向下移动，的有效阻值减小，故并联电路的总电阻减小，根据 可知副线圈中的电流增大，即电流表的示数增大，故D正确。 故选D。 11．ACD 【详解】A．若仅断开开关S，电压表测量变压器原线圈两端电压的有效值保持不变，则 电压表测量变压器副线圈两端的电压，根据 可知电压表的示数，A项正确； B．若仅断开开关S，副线圈负载总电阻会增大，因不变，故不变，通过副线圈的总电流会减小，定值电阻两端的电压会减小，滑动变阻器两端的电压会增大，故通过滑动变阻器的电流会增大，B项错误； C．若保持开关S闭合，仅将滑动变阻器的滑片向下移动，副线圈负载总电阻会减小，通过副线圈的电流会增大，定值电阻两端的电压会增大，小灯泡两端的电压会减小，故小灯泡的实际功率会降低，会变暗，C项正确； D．若保持开关S闭合，仅增大风速，永磁体转得更快，电源的电动势增大，原线圈两端的电压增大，副线圈两端的电压增大，通过副线圈的电流增大，变压器输出功率增大，其输入功率也增大，D项正确。 故选ACD。 12．BD 【详解】A．断开开关，等效电阻，若仅将滑片P下移，原副线圈匝数比变小，等效电阻变小，电流表示数变大，故A错误； B．仅将服务器从半负载状态切换至低负载状态时，变大，等效电阻变大，原线圈电流变小，消耗的功率变小，故B正确； C．仅将服务器从半负载状态切换至高负载状态时，变小，其与指示灯并联电阻变小，使得指示灯所分电压变小，指示灯应变暗，故C错误； D．仅将开关S闭合，可根据等效电阻计算公式，计算得到，等效电阻与并联电阻为，原线圈电压 副线圈电压，, 两端电压为8.8V，故D正确。 故选BD。 13．D 【详解】A．理想变压器副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，原线圈输入电压不变、匝数比不变，因此副线圈两端电压恒定不变，故A错误； B．出现火情时温度升高，热敏电阻阻值减小，副线圈总电阻减小，总电流增大。定值电阻和滑动变阻器​的总电压随增大而升高，因此​两端电压减小，故B错误； C．原线圈输入功率等于副线圈输出功率，总电阻减小、不变，因此输出功率增大，原线圈输入功率也增大，故C错误； D．降低报警温度，即温度更低、​更大时就能触发报警。滑片下移后，接入电路的阻值减小，因此更大时，即温度更低时就能让电流达到临界触发报警，降低了报警温度，故D正确。 故选D。 14．C 【详解】A．对于理想变压器输入和输出功率相等，即 理想变压器输入和输出电压关系为 由于牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压，故，，A错误； B．对于理想变压器，输入与输出电流频率不变，B错误； C．由于发电厂输出电压不变，因此牵引变电所输出电压不变 对于理想变压器输入和输出电流关系为 电流减小到原来的一半，则电流减小到原来的一半，电阻的分压降低，故电压将增大，C正确； D．对于理想变压器输入和输出电流关系为 电流减小到原来的一半，则电流减小到原来的一半 电阻的热功率为 电流减小到原来的一半，则热功率减小至原来的，D错误。 故选 C。 15．D 【详解】A．由题意可知，由理想变压器两端电压与匝数的关系可得，升压变压器的输入电压为 由理想变压器两端电流与匝数的关系可得，升压变压器的输入电流为 由闭合回路欧姆定律可得，发电机产生的感应电动势的有效值为，故A错误； B．根据题意可知，降压变压器的输入电压为 输入功率为 则用户用电器的总功率为 解得 则降压变压器的原副线圈匝数比为，故B错误； C．用户用电器增多时，总负载电阻减小，这会导致输出电流增大，进而导致输电电流和发电机输出电流都增大，发电机产生的感应电动势的有效值不变，则升压变压器的输入电压变小，则升压变压器的输出电压变小，即电压表示数变小，故C错误； D．若矩形线圈转速变为原来的2倍，发电机产生的感应电动势的有效值变为原来的2倍，整个电路中，除发电机外，所有电阻和变压器匝数比都是固定的，可以将发电机外的整个电路看作一个总的负载，根据闭合电路欧姆定律可知，与成正比，则与成正比，负载功率，则R的功率变为原来的4倍，故D正确。 故选D。 16．AC 【详解】A．输出电压的有效值为，故A正确； B．输出电压的频率为，故B错误； C．原副线圈的匝数比，故C正确； D．根据可知，若仅增大，变压器能输出电压更低，故D错误。 故选AC。 17．B 【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误； B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，则原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率变大，故B正确； C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻R1的电流达到某一值时，报警装置就会报警，故C错误； D．若要调高预设的报警温度，即热敏电阻的阻值较小，要保持流过R1的电流不变，则可增大滑动变阻器R0的阻值，故D错误。 故选B。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $