2022届高考物理选择题专题强化训练：变压器的原理 原、副线圈电压、电流的关系(广东使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：变压器的原理 原、副线圈电压、电流的关系(广东使用)，共15页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共18小题；共72分）
1. 一台变压器的原线圈匝数为 600 匝，副线圈为 6000 匝，将原线圈两端接在 10 V 交流电源上，则在副线圈两端的输出电压为
A. 0 V B. 10 V C. 100 V D. 600 V

2. 如图所示，两种情况下变压器灯泡 L2 、 L3 的功率均为 P，且 L1 、 L2 、 L3 为相同的灯泡，匝数比为 n1:n2=3:1，则图（a）中 L1 的功率和图（b）中 L1 的功率分别为
A. P 、 P B. 9P 、 49P C. 49P 、 9P D. 94P 、 9P

3. 如图所示变压器可视为理想变压器，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接有一正弦交流电源。若两电阻消耗的电功率相等，则变压器原、副线圈的匝数之比为
A. 1:2B. 2:1C. 1:1D. 1:4

4. 用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题：在理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡 L1 和 L2 输电线的等效电阻为 R，原线圈输入有效值恒定的交流电压（如图），当开关 S 闭合时，以下说法正确的是
A. 通过 L1 的电流减小B. 原线圈输入功率减小
C. 副线圈输出电压减小D. R 两端的电压减小

5. 如图所示，L1 、 L2 是理想变压器的两个线圈．如果把它当作降压器，则
A. L1 接电源，原、副线圈两端电压之比为 1:5
B. L1 接电源，原、副线圈两端电压之比为 5:1
C. L2 接电源，原、副线圈两端电压之比为 5:1
D. L2 接电源，原、副线圈两端电压之比为 1:5

6. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈接有“220 V，440 W”的热水器、“220 V，220 W”的抽油烟机。如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是
A. 副线圈两端电压的瞬时值表达式为 u=2202sin50πt(V)
B. 电压表示数为 11002 V
C. 1 min 内抽油烟机消耗的电能为 1.32×104 J
D. 热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的 2 倍

7. 如图所示，一个理想变压器的原线圈的匝数为 50 匝，副线圈的匝数为 100 匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨的间距为 0.4 m，导轨上垂直于导轨由一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻 r=1，副线圈回路中电阻 R1=5 Ω，R2=15 Ω，图中交流电压为理想电压表，导轨所在空间由垂直于导轨平面，磁感应强度大小为 1 T 的匀强磁场，导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为 v=6sin10πt(m/s)，则下列说法中正确的是
A. R1 的功率为 0.2 W
B. 电压表的示数为 52 V
C. 水平外力为恒力
D. 变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 0.048 Wb/s

8. 一理想变压器的原副线圈的匝数比为 4:1，在副线圈的回路中接有伏特表和阻值 R=1 Ω 的定值电阻，如图（a）所示。原线圈一侧接在如图（b）所示的交流电上，交流电的前半个周期为正弦交流电后半个周期为恒定电流。伏特表的示数为
A. 2 VB. 2 VC. 4 VD. 8 V

9. 用电压为 U 的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为 U0 的同一小电珠供电，如图甲中 R 为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为 n1，n2，若电珠均能正常工作，则
A. 变压器可能是升压变压器
B. n1:n2=U0:U
C. 甲乙电路消耗功率之比为 U2:U02
D. R 两端的电压最大值为 2(U−U0)

10. 如图，L1 和 L2 是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若已知变压比为 1000:1，变流比为 100:1，并且知道电压表示数为 220 V，电流表示数为 10 A，则输电线的输送功率为
A. 2.2×103 W B. 2.2×10−2 W C. 2.2×108 W D. 2.2×104 W

11. 如图所示，灯泡 L1 接在变压器初级电路中，灯泡 L2 、 L3 、 L4 接在变压器次级电路中。变压器为理想变压器，交变电流电源电压为 U ， L1 、 L2 、 L3 、 L4 都是额定电压为 U0 的同种型号灯泡，若四个灯泡都能正常发光，则
A. n1n2=31 ， U=4U0 B. n1n2=41 ， 9U=4U0
C. n1n2=13 ， U=3U0 D. n1n2=14 ， U=3U0

12. 一理想变压器的原，副线圈的匝数比为 3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k，则
A. U=66 V，k=19B. U=22 V，k=19C. U=66 V，k=13D. U=22 V，k=13

13. 如图所示，理想变压器电路原线圈匝数可调，调节触头为 S，副线圈电路中 r 为光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，滑动变阻器 R 与灯泡 L 并联在电路中，关于电路变化问题，下列说法正确的是
A. 保持 S 位置和光照强度不变，将 P 向上滑，灯泡 L 变暗
B. 保持 S 位置和光照强度不变，将 P 向下滑，电流表示数不变
C. 保持 P 位置和光照强度不变，将 S 向下滑，光敏电阻的功率变小
D. 保持 P 位置和 S 位置不变，使光线变暗，原线圈的输入功率变小

14. 如图所示，理想变压器原线圈接有效值不变的交流高压，降压后通过输电线给用电器供电，电键 S 最初闭合，当 S 断开时，图中电压表示数 U 和电流表示数 I 的变化为
A. 均变大B. U 不变，I 变小
C. 均变小D. U 变小，I 变大

15. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示。发电机的输出电压为 220 V，输电线总电阻为 r，升压变压器原、副线圈匝数分别为 n1 、 n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为 n3 、 n4（变压器均为理想变压器），要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，则
A. n2n1>n3n4
B. n2n1U0，在图乙中，根据电压与匝数成正比，知 n1>n2，所以该变压器是降压变压器，故A错误；
由乙图，根据电压与匝数成正比，得 n1:n2=U:U0，故B错误；
电珠均能正常工作，所以电流等于额定电流，甲电路消耗的功率 UI，乙电路消耗的功率 U0I，所以甲乙电路消耗的功率之比为 U:U0，故C错误；
R 两端电压的有效值 (U−U0)，因为是正弦交流电，所以 R 两端电压的最大值为 2(U−U0)，故D正确。
10. C
【解析】根据 U1U2=n1n2，n1n2=I2I1 得，U1=2.2×105 V，I1=1000 A，所以输电线的输送功率 P=U1I1=2.2×108 W，C正确.
11. A
12. A
【解析】由题意知：副线圈的电流为：I2=UR，
则原线圈的电流为：I1=13I2=U3R，
与原线圈串联的电阻的电压为：UR=I1R=U3，
由变压器的变比可知，原线圈的电压为 3U，所以有：U3+3U=220 V，
解得：U=66 V，
原线圈回路中的电阻的功率为：P1=I12R=U29R，
副线圈回路中的电阻的功率为：P2=U2R，
所以 k=P1P2=19，
选项A正确，BCD错误。
13. D
【解析】保持 S 位置和光照强度不变，将 P 向上滑，滑动变阻器 R 接入电路电阻增大，并联电路阻值增大，副线圈电压不变，副线圈电流减小，所以并联电路电压增大，灯泡 L 变亮，故A错误；
保持 S 位置和光照强度不变，将 P 向下滑，滑动变阻器 R 接入电路电阻减小，并联电路阻值减小，副线圈电压不变，副线圈电流增大，所以并联电路电压减小，通过灯泡电流减小，电流表示数变大，故B错误；
保持 P 位置和光照强度不变，将 S 向下滑，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，副线圈电流增大，光敏电阻的功率增大，故C错误；
保持 P 位置和 S 位置不变，使光线变暗，光敏电阻的阻值变大，副线圈电压不变，输出功率减小，原线圈的输入功率变小，故D正确。
14. B
15. A
【解析】由变压器的电压比匝数之比 n2n1=U2U1=U2200，n3n4=U3U4=U3220，又因为线路电压损失，即 U2>U3，所以 n2n1>n3n4。故A正确，B错误；
由于远距离输电，输电线电阻不能忽略，导致输电线路上电压损失，使功率损失，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压；升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。故CD错误。
16. A
【解析】因为原线圈上接有理想二极管，原线圈只有半个周期有电流，副线圈也只有半个周期有电流。U1m:U2m=n1:n2
所以副线圈电压的最大值为：U2m=1102 V；
设副线圈电压的有效值为 U2，则有：U22RT=0+U2m22R⋅T2，
解得：U2=552 V
副线圈的输出功率为：P2=U22R=110 W
原线圈的输入功率为：P1=P2=110 W，故A正确，B错误；
电流表读数为：I2=U2R=2 A，故C错误；
因为原线圈上接有理想二极管，原线圈中电流方向不变，原线圈中电流增大和减小时在副线圈中产生的感应电流方向相反，副线圈输出的电流方向改变，故D错误。
17. C
【解析】矩形线圈 abcd 绕垂直于磁场的 bc 边转动，图示位置为中性面位置，在中性面位置时，通过线圈的磁通量为 BS，故A错误。
线圈在图示位置，磁通量的变化率为零，故B错误。
将变阻器滑片 P 向上滑动时，副线圈电阻变小，但变压器的输入电压不变，匝数不变，则输出电压不变，电压表示数不变，故C正确。
输入电压的有效值为 Em2=NBSω2，根据电压和匝数的关系可知，若原副线圈匝数比为 1:2，输出电压为 2NBSω，则电压表读数为 2NBSω，故D错误。
18. B
【解析】根据变压器原理可知，变压器输出电压由输入电压和线圈匝数决定，因匝数不变；故输出电压不变，电压表示数不变；因热敏电阻阻值减小，则总电流增大，则输入电流增大；故A错误，B正确；因输出电流增大，则由 P=I2R 可知，R0 的功率变大；故C错误；因输出电压不变，输出电流增大，则由 P=UI 可知，变压器的输出功率增大；故D错误
第二部分
19. B， D
20. A， C
21. A， C
22. B， C
【解析】理想变压器原副线圈匝数之比为 1:2，可知原副线圈的电流之比为 2:1，根据 P=I2R 可知 R1 与 R2 消耗的电功率之比为 2:1，故A错误；
设通过 R1 的电流为 I，则副线圈电流为 0.5I，初级电压：U−IR1=12−I；根据匝数比可知次级电压为 2(12−I)，则 2(12−I)0.5I=R2+12R3m=12 Ω，解得 I=3 A，故B正确；
若向上移动 P，则 R3 电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据 P=IU 可知电源输出功率将变大，电阻 R1 的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，故C正确，D错误。
23. A， D
【解析】根据变压器电压表等于匝数比 U1U2=n1n2，有 U1=n1n2U2=1001×220 V=22000 V，故A正确。
甲图是电压互感器。故B错。
乙图是电流互感器，电表是电流表。故C错。
只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比 I1I2=n2n1，有 I1=n2n1I2=101×10 A=100 A，故D正确。
24. A， C
25. B， C
【解析】电压互感器并联（相对于用户）在火、零线间，电流互感器串联在火、零线间，故A错误；
变压器原副线圈电压之比等于线圈匝数比，所以互感器原、副线圈的变压比为 1000:1，故B正确；
互感器次级不能短路（一般在初级和次级都串联熔断器），否则电流过大损坏设备甚至危及人身安全，故C正确；
与副线圈串联的应为电压表，D错误。
26. A， D
27. C， D
【解析】根据理想变压器的工作原理可知，只有交流才可以发生互感现象，电容器可以通过交流，故电流表 A1 的示数不为 0，故A错误。
电容器的耐压值为交变电流的最大值，根据理想变压器的电压和匝数的关系可知，副线圈 1 的输出电压最大值为 Um1=n1nUm=122 V，故电容器的耐压值至少为 122 V，故B错误。
原、副线圈中磁通量变化率相等，为 Umn=0.22 V，故C正确。
电容器可以通过交流，且交流频率越大，通过的电流越大，若将接入原线圈电压改为 uʹ=2202sin(200πt)，则电流表 A1 示数将增大，故D正确。
28. A， C
【解析】根据题意，闭合开关 S，三个灯泡均能正常发光，设通过灯泡 C 的电流为 I，C 两端的电压为 U，则：
U=I1RC=1.0×30=30 V
所以变压器的输入电压：U1=U0−U=120 V−30 V=90 V
灯泡 A 的额定功率为 30 W,A 两端的电压：U2=PRA=30×30 V=30 V
所以原副线圈的匝数比：n1n2=U1U2=90 V30 V=31，故A正确，B错误；
副线圈上的总电流：I2=n1n2⋅I1=31×1.0 A=3 A，所以流过 B 的电流：IB=I2−U2RA=3.0 A−3030 A=2 A，故C正确；
由欧姆定律可得，正常发光时 B 灯电阻为：RB=U2IB=302 Ω=15 Ω，故D错误。
29. A， D
【解析】输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，故A正确；
输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，所以B错误；
将电键 S 掷向 1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，所以C错误；
将电键 S 掷向 2 时，原线圈的匝数减小，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，所以D正确．
第三部分
30. A， C， D
【解析】变压器除了改变电压，还会改变电流。当次级线圈接通时，电流就按一定的比例会反馈到初级线圈上。I1 由 I2 与 I3 的反馈而成，因为 n1:n2:n3=3:2:1，设原线圈电压为 3U，则副线圈分别为 2U 和 U，根据输入功率等于输出功率知：3UI1=2UI2+UI3，又 I2=2I3，联立得：I1=53I3=56I2。设正常发光时电流为 I。
若 EL1 正常发光，那么 EL2 电流大于 I 将烧坏、 EL3 电流小于 I 不能正常发光，A正确；
若 EL2 正常发光，那么 EL1 和 EL3 电流都小于 I 不能正常发光，B错误，C正确；
若 EL3 正常发光，那么 EL2 电流大于 I 烧毁，D正确。