3.3 变压器 同步练-2025-2026学年高二下学期人教版物理选择性必修第二册

3.3　变压器 一、单选题 1.利用变压器可以方便地改变交变电流的电压,使交变电流得到了广泛的应用,下列关于变压器的说法正确的是(　　) A.即使是直流,也可以直接通过变压器来改变电压 B.如果是升压变压器,则副线圈的匝数一定比原线圈的匝数多 C.如果是升压变压器,则副线圈中的电流一定比原线圈中的电流大 D.如果是升压变压器,则副线圈两端输出的功率一定比原线圈两端输入的功率大 2.如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin(100πt) V的交流电源上,副线圈接有R=55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的示数为1 A C.电压表的示数为110 V D.副线圈输出电流的周期为50 s 3.如图所示,理想变压器原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,原线圈的两端a、b接正弦式交流电源,电压表 V的示数为220 V,负载电阻R=44 Ω,电流表A1的示数为0.2 A。电表均为理想电表,下列判断正确的是(　　) A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1 B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1 C.电流表A2的示数为0.8 A D.电流表A2的示数为0.4 A 4.如图所示,理想变压器原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,原线圈的两端a、b接正弦式交流电源,电压表V的示数为220 V,负载电阻R=44 Ω,电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是(　　) A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1 B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1 C.电流表A2的示数为0.1 A D.电流表A2的示数为0.4 A 5.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,如图所示。电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab;cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd。为了使交流电流表能正常工作,则(　　) A.ab接MN、cd接PQ,Iab<Icd B.ab接MN、cd接PQ,Iab>Icd C.ab接PQ、cd接MN,Iab<Icd D.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd 6.如图甲所示,黑光灯利用紫色光引诱害虫飞近高压电网罩并击杀害虫。图乙是黑光灯高压电网罩的工作电路,变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压,当高压电网罩的电压峰值达到3 110 V时,可击杀害虫,则变压器的匝数比n1∶n2为(　　) A.1∶10 B.1∶20 C.22∶311 D.311∶22 7.某物理兴趣小组对变压器进行研究,实验电路图如图所示。接在学生电源交流挡位上的理想变压器给两个完全相同的小灯泡L1、L2供电,导线可视为超导体,电压表和电流表均为理想电表,开关处于断开状态。现闭合开关,其他条件不变的情况下,则(　　) A.小灯泡L1变暗 B.小灯泡L1变亮 C.电压表示数变大 D.电流表示数变大 8.某种燃气灶点火装置的原理图如图所示。转换器把直流电压转换为最大值为5 V的正弦交流电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,当钢针与金属板间的电压大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。对此,下列说法正确的是(　　) A.图中电压表的示数为5 V B.图中的变压器为降压变压器 C.该理想变压器的匝数比应小于 D.要使点火装置正常工作,转换器输出的一定为正弦式交变电流 二、多选题 9.图甲中的变压器为理想变压器,原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1。变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流,两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电流表、电压表均为理想电表。则(　　) A.电流表示数为0.2 A B.电流表示数为5 A C.电压表示数为4 V D.通过电阻R的交变电流的周期为4×10-2 s 10.图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦式交流电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,V为交流电压表。若工作时变压器副线圈两端电压的最大值达到15 000 V,在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.该转换器能将直流转化为交变电流 B.该变压器起到放大电流的作用 C.工作时电压表的示数为 V D.变压器原、副线圈的匝数比 11.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯泡L1、L2、L3,输电线的等效电阻为R,原线圈接有一个理想电流表。开始时,开关S接通,当S断开时,以下说法正确的是(　　) A.等效电阻R上消耗的功率变小 B.原线圈两端间的输入电压减小 C.原线圈中电流表示数减小 D.灯泡L1、L2变暗 三、非选择题 12.图甲为一起重机的电路示意图,理想变压器的原线圈中接入如图乙所示的正弦式交变电流,照明灯的规格为“20 V　10 W”,电动机的内阻为r=0.5 Ω,装置工作时,质量为m=50 kg的物体恰好匀速上升,照明灯正常工作,电表均为理想电表,电流表的示数为10.5 A。 甲 乙 (1)求接入原线圈的交流电压的有效值和原、副线圈的匝数之比。 (2)求通过电动机的电流、电动机的发热功率和输出功率。 (3)若电动机的输出功率全部用来提升物体,求物体匀速上升的速率。 13.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OO'匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝,线圈面积S=0.05 m2,线圈转动的频率为50 Hz,线圈内阻不计,磁场的磁感应强度B= T。如果用此发电机带动两个标有“220 V　11 kW”的电机正常工作,需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器,电路如图所示。 (1)发电机输出电压的有效值为多少? (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少? 14.图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电流的uab-t图像如图乙所示。若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式。 (2)求只在ce间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I1。 (3)求ce和de间线圈的匝数比。 标准答案 一、单选题 1.答案:B 2.答案:B 3.答案:B 解析:理想变压器的输出功率等于输入功率,则UI1=R,解得I2= A=1.0 A,则电流表A2的示数为1.0 A,由于原、副线圈电流比等于匝数的反比,所以原线圈和副线圈的匝数比,选项B正确,A、C、D错误。 4.答案:B 解析:由变压器的输入功率等于输出功率可得I1U1=R,可解得I2=1.0 A,原线圈和副线圈的匝数比,故选项B正确,A、C、D错误。 5.答案:B 解析:电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少,根据电流关系Iabnab=Icdncd可知Iab>Icd,交流电流表应接在电流较小的一侧,选项B正确。 6.答案:A 解析:有效值为220 V的交流电压的峰值为U1=U有×=220 V×=311 V,根据变压器的工作原理可得,选项A正确,B、C、D错误。 7.答案:D 解析:变压器的输入电压U1不变,匝数比不变,根据可知,变压器的输出电压U2 不变,而电压表测量的就是U2,故电压表的示数不变,选项C错误。开关闭合前后,灯泡L1的电压一直等于U2,故灯泡L1的电压不变,亮度不变,选项A、B错误。S闭合后,副线圈的总电阻减小,而电压不变,则副线圈的电流I2变大,根据可知原线圈的电流变大,即电流表示数变大,选项D正确。 8.答案:C 解析:题图中电压表的示数为U1= V,选项A错误;由题意可知变压器副线圈的输出电压大于原线圈的输入电压,则变压器为升压变压器,选项B错误;根据理想变压器电压比等于匝数比可得,当时,便可以实现燃气灶点火,选项C正确;只要转换器输出变化的电流,点火装置就可以正常工作,故转换器输出的不一定为正弦式交变电流,选项D错误。 二、多选题 9.答案:AD 解析:原线圈电压为U1==200 V,根据变压器规律可知副线圈电压为U2==40 V,因为两电阻阻值相等,所以电压均分,则电压表示数为副线圈电压的一半,即20 V,选项C错误。副线圈电流为I2==1 A,则原线圈电流为I1==0.2 A,选项A正确,B错误。电压器不改变交变电流周期,所以通过电阻R的交变电流的周期为4×10-2 s,选项D正确。 10.答案:ACD 解析:该装置中的转换器将直流转化为交变电流,变压器副线圈的输出电压大于原线圈的输入电压,使得副线圈的电流减小,选项A正确,B错误。交流电压表示数是电压的有效值,电压表示数为U1= V= V,选项C正确。变压器原、副线圈的匝数比,选项D正确。 11.答案:AC 解析:电流表是理想的电流表,所以原线圈两端输入电压不变,当S断开后,副线圈上的总电阻增大,电流减小,根据P=I2R知等效电阻R上消耗的功率变小,选项A 正确,B错误。当S断开后,副线圈上的总电阻增大,电流减小,根据变压器原、副线圈电流关系n1I1=n2I2,可知输入电流也减小,选项C正确。由于电流减小,输电线上电压损失减小,总的输出电压不变,所以灯泡L1和L2两端电压增大,灯泡变亮,选项D错误。 三、非选择题 12.解:(1)原线圈电压有效值为U1==50 V,照明灯正常工作,则副线圈电压为U2=20 V,原、副线圈的匝数之比为。 (2)通过照明灯的电流为IL==0.5 A,通过电动机的电流为IM=I2-IL=10 A,电动机的发热功率为P热=r=50 W,电动机的输出功率为P输出=U2IM-P热=150 W。 (3)电动机的输出功率等于物体克服重力做功的功率,则有P输出=mgv 解得v=0.3 m/s。 13.解:(1)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动,产生正弦式交变电流,最大值Em=NBSω=1 100 V。根据正弦式交变电流的规律可知,输出电压的有效值U1==1 100 V。 (2)电机正常工作,副线圈两端电压U2=220 V,根据理想变压器电压和匝数关系可知,=5。 (3)理想变压器的输入功率和输出功率相等,P1=P2=22 kW。根据功率公式P1=U1I1,解得交流电流表示数I1=20 A。 14.解:(1)由题图乙知ω=200π rad/s,电压瞬时值uab=400sin 200πt(V)。 (2)电压有效值U1=200 V,理想变压器输入功率P1=P2,原线圈中的电流I1=,解得I1=0.28 A。 (3)设ab间匝数为n1,则,同理,由题意知,联立以上各式得,代入数据得。 学科网（北京）股份有限公司 $