3.3.2 变压器的应用 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

人教版高中物理选择性必修第二册第三章交变电流——变压器的应用专项训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、知识提要 几种常见的变压器 1．自耦变压器 图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以____电压；如果把线圈的一部分作为原线圈，整个线圈作副线圈，就可以_____电压。 调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以连续或较大范围内调节输出电压U2。 2．互感器 分类 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 ____在高压电路中接在火线和零线间 ____在待测电路中接在火线上 副线圈的连接 连接_____表 连接______表 互感器的作用 测高电压，将高电压变为低电压( )变压器) 测大电流，将大电流变成小电流( )变压器) 利用的关系式 ＝_____(n1>n2) _____________(n1<n2) 二、电压互感器 3．（多选）交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路，电压互感器可以解决这一问题。电压互感器的工作原理如图所示，其原线圈的匝数较多，并联在电路中，副线圈的匝数较少，两端接在电压表上。关于电压互感器，下列说法正确的是（　　） A．原线圈电流的频率等于副线圈电流的频率 B．原线圈电流的频率小于副线圈电流的频率 C．原线圈的电流大于副线圈的电流 D．原线圈的电流小于副线圈的电流 4．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法正确的是（    ） A．当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电 B．充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M两端电压为 C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从a端流出 D．当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压 三、电流互感器 5．（多选）如图所示为钳形电流表的示意图，它的工作原理与变压器类似。当将它的钳口扣在通电导线上时，被测导线相当于变压器的原线圈，绕在铁芯上的线圈相当于副线圈，副线圈与一表头相连。图甲、乙分别为钳形电流表的实物图和内部结构图，已知副线圈匝数n=250，某次测量时电流表示数为6mA，电流互感器可看成理想变压器，电流表为理想电流表。则下列说法正确的是（　　） A．钳形电流表是把导线中的大电流变成了电流表中的小电流 B．通电导线中的被测电流为1.2A C．可以通过增加副线圈匝数来提高钳形电流表的灵敏度 D．若被测通电导线在钳形口绕3圈，电流表示数变为18mA 6．传统电流表测电流时需要把待测载流导线切断串入电流表，既麻烦又不安全。钳表是一种新型感应电流表，见图甲，机械开合器可以控制钳形铁芯（硅钢片制成）张开或闭合，钳口打开后夹入一根待测载流导线后，闭合钳口（见图乙）。铁芯钳子与表内固定硅钢片组成闭合磁路，如图丙所示，载流导线相当于在铁芯上缠绕了1匝原线圈，而在内部隐藏铁芯上缠绕了接有电流表的多匝副线圈，通过电流表的感应电流值，就可计算载流导线上电流I的大小。若钳表上连接电流表的副线圈缠绕了n=10匝，下列说法正确的是（　　） A．钳表既能测交流电流，又能测直流电流 B．钳表只能测火线上的电流，不能测零线上的电流 C．若图乙中电流表示数为5mA，则载流导线上待测电流I=50mA D．若图乙中钳表同时夹住零线和火线两根导线，则电流表的读数将加倍 7．用电流互感器检测电路中的强电流，以下符合电流互感器工作原理示意图的是（    ） A．   B．   C．   D．   8．（多选）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（     ） A．是一种降流变压器 B．能测量直流电路的电流 C．原、副线圈电流的频率不同 D．副线圈的电流小于原线圈的电流 9．（多选）某种钳形电流表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知匝，当用该表测交流电时（　　） A．电流表G中通过的是交变电流 B．若中通过的电流为，则导线中的被测电流为 C．若导线中通过的是矩形脉冲交流电，G中通过的电流是 D．若增加，则电流表示数变大 10．（多选）在变电站里，常用电压互感器或电流互感器监测电网上的高电压或强电流。如图所示为某互感器的示意图，上、下线圈的匝数分别为n1、n2，火线和零线之间的电压为U，火线中的电流为I。若将该互感器视为理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．该互感器为电流互感器 B．该互感器为电压互感器 C．流过电表的电流为I D．电表两端的电压为U 11．钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图所示。若原线圈与副线圈的匝数比为1:500，电流表A的示数为1A，则（　　）    A．钳形电流表能够用来测量直流电的电流 B．被测电路电流的有效值为500A C．被测电路电流的平均值为500A D．被测电路电流的最大值为500A 四、自耦变压器 12．（多选）如图所示，线圈abcd在匀强磁场中绕固定轴OO′匀速转动，产生的正弦式交流电通过自耦变压器给灯泡和滑动变阻器供电。已知线圈abcd的电阻不可忽略，自耦变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（   ） A．图示时刻线圈abcd中感应电流最大 B．将滑动变阻器的滑片Q向上移动，灯泡变亮 C．将自耦变压器的滑片P逆时针转动，自耦变压器的输入电流变大 D．将滑动变阻器的滑片Q向上移动，自耦变压器的输出功率一定减小 13．图甲为吸尘器的电路图，理想自耦变压器原线圈一端连接着图乙所示的正弦交流电。调节滑片P可形成四个不同挡位，1档吸尘力度最小，4档吸尘力度最大。当滑片P位于线圈图示位置时，原、副线圈的匝数比为1∶2，吸尘力度为2档，此时交流电源的输出功率为P0。已知电动机内阻为r，和电动机串联的电阻阻值为R。下列说法正确的是（　　） A．滑片P向上滑动，吸尘力度变大 B．当吸尘力度为2档时，流过电动机电流为 C．当吸尘力度为2档时，电动机的总功率为 D．当吸尘力度为2档时，吸尘器的机械功率为 14．如图，一理想的自耦调压变压器A、B之间的线圈总匝数为，在输入端间加上的交流电压，输出端C、B间串联一个“12V、6W”的灯泡和阻值为的定值电阻，要使灯泡能正常工作，则B、P间线圈的匝数为（　　） A． B． C． D． 15．（多选）如图为理想的自耦变压器，其中为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器上的滑片，若输入电压一定，则（　　） A．不动，向下滑动时，不变 B．不动，顺时针转动一个小角度时，和的比值增大 C．不动，顺时针转动一个小角度时，电流表读数在增大 D．顺时针转动一个小角度，同时向下滑动时，小灯泡的亮度可以不变 16．（多选）如图所示的理想自耦式变压器，在、间接入有效值恒定的正弦交流电压，滑片与线圈接触可转动，开始滑片置于滑动变阻器的正中间，灯泡的电阻恒定且始终安全，下列说法正确的是（　　） A．此变压器既可降压也可升压 B．仅将沿顺时针转动少许，灯泡变暗 C．仅将向上移动少许，的功率不一定增大 D．将沿逆时针转动少许，向上移动少许，灯泡一定变暗 17．如图所示为理想自耦变压器，其中为变压器上的滑动触头，在间接交变电源，副线圈接有定值电阻、小灯泡及光敏元件（光照越强，电阻值越小），光敏元件离小灯泡较远，可利用光敏元件特性根据日照的强度实现自动控制小灯泡的亮度，电流表为理想交流电表，不计导线的电阻。则（　　） A．保持不变，日照强度不变，当滑动触头顺时针转动一小角度，小灯泡变暗，电流表读数变大 B．保持不变，保持滑动触头位置不变，天色变暗，小灯泡的亮度变亮，变压器输入功率增大 C．保持不变，保持滑动触头位置不变，天色变亮，定值电阻消耗的功率变大 D．天色亮度不变，当滑动触头逆时针转动，可使电压减小 18．如图所示为一理想自耦式变压器，原线圈两端加220V交流电，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（　　） A．若P不动，F向下滑动，V1、V2示数都变小 B．若P不动，F向上滑动，灯泡消耗的功率变小 C．若F不动，P向上滑动，V1示数不变、V2示数增大 D．若F不动，P向下滑动，灯泡消耗的功率变小 19．某理想自耦变压器如图所示，把A、B接在电压有效值为U的正弦交流电源上，滑片P与线圈接触可转动，滑片P'置于滑动变阻器R的正中间，灯泡L发光，认为灯泡L的电阻是定值，下列方法一定能使灯泡变暗的是（　　） A．仅把P沿顺时针方向移动少许 B．仅把P'向下移动少许 C．仅增大U D．仅减小电源的频率 20．（多选）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．通过电阻R的电流方向每秒钟改变10次 B．改变滑片P 的位置可以使电压表的示数为12V C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向平行 D．自耦变压器滑片 P 向上滑动时，电阻 R 热功率增大 21．如图所示是一种调压变压器的原理图，线圈AB绕在一个圆形的铁芯上，A、B端加上的交流电压，通过移动滑动触头来调节、端输出电压。当处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，现想将一个“”的灯泡接到输出端C、D，为了使灯泡正常发光，可以仅将P___________（选填“顺时针”或“逆时针”）旋转到合适位置，或仅将灯泡串联一个阻值为___________的电阻。 五、自耦变压器实验题 22．某挂扇内的一种自耦调压器的结构示意图如图所示，它可用来调整挂扇的转速，某同学要测量这种自耦调压器线圈的总匝数。 (1)在B、C端接入的交流电源，触头P正好在AB的中间，则测得A、B两端的电压可能是_____ 。 A．3.28V B．6.00V C．11.48V D．12V (2)若忽略漏磁、热损等影响，在A、B端接入电压有效值为U的交流电，用电压表测量出A、C两端的电压，触头P沿顺时针方向绕过n匝的过程中，电压表的示数由U1变为U2，则该自耦调压器的线圈总匝数为____________________ 。 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 $ 《人教版高中物理选择性必修第二册第三章交变电流——变压器的应用专项训练》参考答案 题号 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 AD A AD C B AD AB AC B AC 题号 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D C ABD BC C D A AC 1． 降低 升高 2． 并联 串联 电压表 电流表 电压 电流 【解析】1．略 2．略 3．AD 【详解】AB．电压互感器是一种变压器，不能改变电流的频率，A正确，B错误； CD．根据变压器原副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电压互感器原线圈的匝数较多，原线圈的电流小于副线圈的电流，C错误，D正确。 故选AD。 4．A 【详解】A．当线圈N接入恒定电流时，穿过线圈M的磁通量不变，不产生感应电动势，不能为电动汽车充电，故A正确； B．充电时，时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M线圈产生的感应电动势为，把看作电源，M两端电压为路端电压，小于，故B错误； C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，由楞次定律可知，感应电流磁感应强度向上，由安培定则，感应电流方向从a向b，即有电流从b端流出，故C错误； D．当线圈N接入周期性交变电流时，穿过线圈M的磁通量周期性变化，由法拉第电磁感应定律可知，线圈M两端产生周期性变化的电压，故D错误。 故选A。 5．AD 【详解】AB．被测导线相当于变压器的原线圈，则钳形电流表中原线圈匝数，根据理想变压器原、副线圈电流关系有 得，即钳形电流表是把导线中的大电流变成了电流表中的小电流，故A正确，B错误； C．由以上分析有，当一定时，增加副线圈匝数会减小，指针偏转角度变小，灵敏度降低，故 C错误； D．若被测通电导线在钳形口绕3圈，则，可得，故D正确。 故选AD。 6．C 【详解】A．钳表测电流利用了电磁感应现象，所以钳表不能测直流电流，故A错误； B．由于通过零线上的电流也是变化的，所以钳表也能测零线上的电流，故B错误； C．若图乙中电流表示数为5mA，根据 可得载流导线上待测电流为，故C正确； D．若图乙中钳表同时夹住零线和火线两根导线，由于零线和火线两根导线的电流大小相等，方向相反，则通过的副线圈的磁通量一直为0，电流表的读数为0，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】电流互感器应串联接入输电线路，根据电流跟匝数成反比，可知电流互感器是升压变压器，原线圈电流大，匝数少。 故选B。 8．AD 【详解】A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，故A正确； B． 电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，不能测量直流电路的电流，故B错误； C．电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同，故C错误； D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流，故D正确。 故选AD。 9．AB 【详解】A．导线中通有交变电流，电流表G中通过的是交变电流，故A正确； B．一根导线穿过铁芯，原线圈匝数 由变压器的变流比可知 解得 故B正确； C．变压器只能改变交流电流，不能改变直流电流，若导线中通过的是10A矩形脉冲交流电，由若干电流大小不变的直流电组成，G中通过的电流是0，故C错误； D．由变压器的变流比可知 则 若增加，则电流表示数变小，故D错误。 故选AB。 10．AC 【详解】ABD．原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，因此该互感器为电流互感器，故A正确，BD错误； C．火线中的电流为I，根据变流公式，通过电表的电流为，故C正确。 故选AC。 11．B 【详解】A．钳形电流表利用的是电磁感应中的互感原理，不能够用来测量直流电的电流，A错误； BCD．由变压器的基本原理可知 解得 电流表的示数为电流的有效值，故被测电路电流的有效值为500A，B正确，CD不正确。 故选B。 12．AC 【详解】A．图示时刻线圈平面与磁场平行，磁通量变化率最大，感应电动势最大，因线圈有电阻但此时电动势最大，感应电流最大，故A正确； B．滑片Q上移，滑动变阻器接入电阻减小，副线圈所在电路的总电阻减小。把自耦变压器及副线圈电路看作等效电阻，根据理想变压器的等效电阻公式 因为、不变，减小，所以减小，原线圈电路中，线圈产生的电动势E不变，线圈电阻r不可忽略，根据闭合电路欧姆定律 则增大，此时原线圈电压U1 = E－I1r减小，再根据 可知U2减小，灯泡的实际功率减小，灯泡变暗，故B错误； C．将自耦变压器的滑片P逆时针转动，副线圈匝数增大。根据闭合电路的欧姆定律有 副线圈所在电路的电阻不变，可知I1增大，则自耦变压器的输入电流变大，故C正确。 D．根据以上分析，线圈abcd的输出功率为 当时，线圈abcd的输出功率最大，即自耦变压器的输出功率最大，但因滑动变阻器和小灯泡的总电阻与线圈匝数比和线圈abcd的内阻未知，所以无法判断自耦变压器的输出功率的变化情况，故D错误。 故选AC。 13．D 【详解】A．滑片P向上滑动，变压器原线圈的匝数增大，原线圈两端的电压和副线圈的匝数不变，根据 可知变压器副线圈的电压减小，故电阻R和电动机的电压都会减小，所以电动机输入功率减小，故吸尘力度变小，故A错误； BC．由图乙可知原线圈中交流电压的最大值为，原线圈两端的电压为交流电压的有效值，则有 当吸尘力度为2档时，原、副线圈的匝数比为1∶2，根据 可得变压器副线圈的电压 因电动机是非纯电阻元件，不满足欧姆定律的使用条件，所以流过电动机电流 故电动机的总功率不能用 故电动机的总功率，故BC错误； D．由题知，交流电源的输出功率为P0，根据理想变压器原副线圈的功率相等，可知副线圈的功率也为P0，根据 解得 吸尘器的机械功率为，故D正确。 故选D。 14．C 【详解】灯泡正常发光，则 故 则副线圈两端的电压 根据，解得 则 故选C。 15．ABD 【详解】A．由题知输入电压一定，根据电压与匝数比有 不动，则匝数比一定，可知不变，与向下滑动时无关，故A正确； BC．不动，顺时针转动一个小角度时，副线圈接入的线圈匝数变小，根据 可知U1和U2的比值增大，变小；在副线圈回路中 可知通过副线圈的电流减小；根据电流与匝数的比有 可知变小，电流表读数在变小，故B正确，C错误； D．顺时针转动一个小角度时，变小，则R变小时，在副线圈回路中有 无法确定电流的变化，既电流可以不变，所以小灯泡的亮度可以不变，故D正确。 故选ABD。 16．BC 【详解】A．此理想自耦式变压器只能改变副线圈的匝数，且副线圈的匝数总小于等于原线圈的匝数，只能作为降压变压器，故A错误； B．仅把沿顺时针转动少许，副线圈的匝数减小、电压降低，负载电阻不变，电流变小，灯泡变暗，故B正确； C．仅把向上移动少许，原、副线圈匝数比不变，副线圈两端电压不变，接入回路阻值增大，则副线圈的电流减小，可知R的功率不一定增大，故C正确； D．把沿逆时针转动少许，副线圈的电压增大，向上移动少许，负载的电阻增大，灯泡的电流不一定变小，则灯泡的亮度不一定变暗，故D错误。 故选BC。 17．C 【详解】A．保持不变，日照强度不变，副线圈中电阻不变，当滑动触头顺时针转动一小角度，变小，由电压与匝数关系 可知变小，副线圈中电流变小；根据可知减小； 根据，其中不变，则变小，故错误。 B．保持不变，保持滑动触头位置不变，因匝数比未变，不变，天色变暗，光敏电阻阻值增大，并联电路两端电压增大，小灯泡变亮，副线圈总电阻增大，变小；根据可知减小；根据可知减小，故错误。 C．保持不变，保持滑动触头位置不变，因匝数比未变，不变，天色变亮，光敏电阻阻值变小，副线圈中电流增大，定值电阻消耗的功率变大，故正确。 D．电压是电源电压，输入电压，与匝数无关，故D错误。 故选C。 18．D 【详解】A．若P不动，F向下滑动，原线圈电压U1由交流电源决定，故V1示数不变，根据原、副线圈电压比等于匝数比有 由于副线圈匝数n2减小，可知副线圈两端电压U2减小，由于副线圈电阻都不变，可知V2示数变小，故A错误； B．若P不动，F向上滑动，根据 可知副线圈两端电压U2增大，由于副线圈电阻都不变，可知副线圈电流增大，灯泡消耗的功率变大，故B错误； C．若F不动，P向上滑动，根据 可知原线圈电压U1、副线圈两端电压U2不变，滑动变阻器接入电路电阻减小，可知副线圈电流增大，可知灯泡两端电压增大，滑动变阻器两端电压减小，即V2示数变小，故C错误； D．若F不动，P向下滑动，根据 可知原线圈电压U1不变，副线圈两端电压U2不变，滑动变阻器接入电路电阻增大，副线圈电流减小，故灯泡消耗的功率变小，故D正确。 故选D。 19．A 【详解】A．要使灯泡变暗，可以减小副线圈的电压，根据变压器电压匝数关系有 可知，可以减少副线圈的匝数，即把P沿顺时针方向移动少许，故A正确； B．仅把向下移动少许，结合上述可知，副线圈两端的电压不变，接入的阻值减小，则通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故B错误； C．仅增大，结合上述可知，副线圈两端的电压增大，则通过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故C错误； D．仅减小电源的频率，输入电压不变，结合上述可知，副线圈电压不变，则通过灯泡的电流不变，灯泡的亮度不变，故D错误。 故选A。 20．AC 【详解】A．由图可知，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A正确； B．电动势有效值为，则电压表的示数为，故B错误； C．由图可知，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正确； 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，电阻 R 热功率减小，故D错误。 故选AC。 21． 顺时针 196 【详解】[1]由题知，原线圈AB两端电压的有效值为 根据电压与匝数的比值关系 解得副线圈CD两端的电压为 可知大于灯泡的额定电压12V，所以为了让灯泡能正常发光，则需要减小副线圈CD两端的电压，根据电压与匝数的比值关系 因、不变，故应减小，所以应将P顺时针旋转到合适位置。 [2]设仅将灯泡串联一个阻值为的电阻，此时副线圈两端的电压不变，仍为 此时流过灯泡的电流为 故该电阻的阻值为 22．(1)C (2) 【详解】（1）由题可知，原线圈输入交流电的有效值为 触头P正好在A、B的中间，则原、副线圈的匝数比 若该自耦调压器为理想变压器，根据原、副线圈的变压比可知 解得副线圈两端的电压 考虑到有漏磁、热损等影响，则副线圈所测得的电压应小于12V，可能为11.48V。 故选C。 （2）若忽略漏磁、热损等影响，设总匝数为N，电压表示数为U1时，该自耦调压器副线圈的匝数为N1，则由题意得， 解得 学科网（北京）股份有限公司 $