3.3 变压器 达标训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第3节 变压器 达标训练 一、选择题: 1．在如图所示的电路中，电阻a、b、c、d的阻值均为r，其他电阻不计，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，M、N间输入的正弦式交变电流的电压有效值为U，则电阻a中的电流有效值大小为(　　) A. B. C. D. 2.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，两个标有“12 V 　6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的电表)的示数分别是(　　) A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 A C．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A 3.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，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．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为110 V D．副线圈输出交流电的周期为50 s 4．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶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＝220 sin 100πt(V)，则(　　) A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B．当t＝ s时，c、d间电压的瞬时值为110 V C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 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 5．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　) A．U2＞U1，U2降低 B．U2＞U1，U2升高 C．U2＜U1，U2降低 D．U2＜U1，U2升高 6.如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V。现把C、D间接4 V交流，P、Q间接4 V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压(　　) A．10 V　10 V B．10 V　4 V C．4 V　10 V D．10 V　0 7.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、副线圈的匝数之比为k1，电压表读数为U；乙图中变压器原、副线圈的匝数之比为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.， 8．(多选)如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开。当开关S接通时，以下说法正确的是(　　) A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大 C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中的电流增大 9.(多选)钳形电流表多用于大电流的估测。某钳形电流表如图所示，被测导线、铁芯、线圈构成一个电流互感器。按下手柄时，钳形电流表的铁芯可以被分开，把被测的载流导线放入后，松开手柄，铁芯闭合。导线中的交流在铁芯中产生交变磁场，电流表与套在铁芯上的线圈相连，可以间接得知导线中的电流。关于该钳形电流表，下列说法正确的是(　　) A．该钳形电流表属于升压变压器 B．该钳形电流表属于降压变压器 C．若载流导线在钳口多绕几圈，则钳形电流表的示数将偏大 D．若载流导线在钳口多绕几圈，则钳形电流表的示数将偏小 10.(多选)如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是(　　) A．变压器输入功率为484 W B．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D．变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝11∶3 11.(多选)如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是(　　) A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈 B．测量原、副线圈的电压，可用直流电压表 C．原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接“0、4”接线柱，副线圈电压大于原线圈电压 D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响 2． 实验题： 12.在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。 实验 序号 原线圈两端的 电压U1/V 副线圈两端 的电压U2/V 1 3.9 8.2 1∶2.1 2 5.9 11.8 1∶2.0 3 7.8 15.2 (1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。 (2)本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系为________(用题目中给出的字母表示)。 (3)该变压器是________变压器(选填“升压”或“降压”)。 13．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下： ①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上； ②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压； ③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡； ④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。 (1)以上操作的合理顺序是________(只填步骤前数字序号)。 (2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400。当将n1作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈两端电压U2＝4 V；原线圈与副线圈对调后，当U1′＝8 V时，U2′＝32 V。那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是________。 参考答案： 1.解析：B　设电阻c中的电流为I，则副线圈两端的电压U2＝Ir，流过副线圈的电流I2＝2I，由＝＝，得原线圈两端电压U1＝2Ir，流过原线圈的电流I1＝I，则流过电阻b的电流Ib＝＝2I，流过电阻a的电流Ia＝I1＋Ib＝3I，电阻a两端的电压Ua＝Iar＝3Ir，又U＝Ua＋U1＝5Ir，联立解得Ia＝，故选B。 2.解析：D　灯泡正常发光，所以U2＝12 V，根据 ＝代入数据解得U1＝240 V，两个灯泡均正常发光，I2＝2＝1 A，根据＝，代入数据解得I1＝0.05 A，故D正确。 3.解析：B　由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为220 V，故有效值U1＝220 V；由＝＝知，副线圈电压的有效值U2＝110 V，故输出功率P2＝＝220 W；再由输入功率等于输出功率知P1＝P2＝220 W，A错误。根据欧姆定律知I2＝＝2 A，由＝得I1＝1 A，故电流表读数为1 A，B正确。电压表的读数为有效值，即U2＝110 V，C错误。由交流电压的表达式可知ω＝100π rad/s，又T＝，解得T＝0.02 s，D错误。 4.解析：A　原、副线圈的匝数之比为10∶1，原线圈两端的电压有效值U1＝ V＝220 V，根据＝代入数据得U2＝22 V，则电压表的示数为22 V，故A正确；当t＝ s时，c、d间电压的瞬间值u＝220 sinV＝110 V，故B错误；当单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，副线圈输出电压不变，电流减小，即电压表示数不变，电流表示数减小，故C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈匝数减小，根据＝知U2变大，电压表和电流表的示数均变大，故D错误。 5.解析：C　a、b间原线圈的匝数大于c、d间副线圈的匝数，在滑动触头由M点移动到N点的过程中，副线圈的匝数进一步减小，由变压器工作原理＝知，U2＜U1，且U2降低，选项C正确。 6.解析：B　对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，相当于一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，相当于一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得到10 V交流。题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4 V直流时，M、N两端的电压也是4 V。故B正确 7.解析：B　由理想变压器的工作原理，对甲图，有＝＝k1，解得U1＝k1U；对乙图，有＝＝k2，解得I1＝。B正确，A、C、D错误。 8.解析：BCD　开关S接通时，变压器副线圈两端电压不变。并联灯泡L2，总电阻变小，由欧姆定律知，流过R的电流增大，等效电阻上的电压UR＝IR增大。副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1＝I2U2，得原线圈输入电流I1也增大。UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小。故A错误，B、C、D正确。 9.解析：AC　钳形电流表用于大电流的估测，输出电流很小，根据变压器的规律可知，钳形电流表实质上是一个升压变压器，故A正确，B错误；根据n1I1＝n2I2知，若将载流导线在钳口多绕几圈，即n1变大，I1、n2不变，则钳形电流表的示数I2将变大，即与原来示数相比偏大了，故C正确，D错误。 10.解析：BD　理想变压器的输入功率等于输出功率，P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，选项A错误；由＝得＝＝＝，选项D正确；由＝得I1＝I2＝×2.2 A＝0.6 A，选项B正确；根据I＝得通过副线圈的电流的最大值I2m＝I2＝ A≈3.1 A，选项C错误。 11.解析：AD　变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此要用可拆卸的变压器研究，探究线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，即先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响，故选项A、D正确；变压器不改变直流电压，选项B错误；原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误。 12.解析：(1)第三组数据为＝＝。 (2)线圈匝数之比＝＝，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是＝。 (3)从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。 答案：(1)1∶1.9　(2)＝　(3)升压 13.解析：(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。故合理的顺序是①③②④。 (2)两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400。当将n1作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈两端电压U2＝4 V；当原线圈与副线圈对调后，U1′＝8 V时，U2′＝32 V，此时U2′为原线圈的电压，而U1′为副线圈的电压。由以上数据可得＝。 答案：(1)①③②④　(2)＝ 学科网（北京）股份有限公司 $