粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流第三节 变压器课时练习

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

3.3变压器 课时练（解析版）

1．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器次级线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是（　　）

A．变压器初级线圈电压降低

B．变压器输入功率变小

C．小灯泡变亮

D．变压器输出功率不确定

2．如图所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在输出电压u＝220sin 100πt（V）的交流电源的两端，副线圈中接有理想电压表及阻值R＝50 Ω的负载电阻。已知原、副线圈匝数之比为11∶1，则下列说法中正确的是（　　）

A．电压表的示数为20 V

B．电流表的示数为4.4 A

C．原线圈的输入功率为16 W

D．通过电阻R的交变电流的频率为100 Hz

3．随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注，无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验。受电线圈安装在汽车的底盘上，如图所示，当电动汽车行驶到安装在地面的供电线圈装置上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法不正确的（　　）

A．无线充电技术与变压器的工作原理相同

B．只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电

C．受电线圈中交变电流的频率与供电线圈中交变电流的频率相同

D．受电线圈没有对准供电线圈（二者没有完全重合）时，也可以进行无线充电

4．如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个用来测高压电压，则下列说法正确的是（　　）

A．是测交流电压的仪器 B． 是测交流电流的仪器

C．a是电流表，b是电压表 D．a是电压表，b是电流表

5．如图所示，灯泡L1接在变压器初级电路中，灯泡L2、L3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都是额定电压为U0的同种型号灯泡，若三个灯泡都能正常发光，则（　　）

A．，U=3U0

B．，U=3U0

C．，U=2U0

D．，U=2U0

6．如图所示，在理想变压器的电路中接入三个定值电阻R1、R2、R3，导线电阻不计，电流表为理想交流电表，输入恒定的正弦交流电U，原、副线圈匝数比n1：n2=1：2，当S闭合时，三个电阻消耗功率相同，则（　　）

A．三个电阻大小之比为R1：R2：R3=1：64：64

B．三个电阻大小之比为R1：R2：R3=1：4：4

C．当开关S断开后，R2消耗的功率增加

D．当开关S断开后，电流表A的示数增加

7．如图乙所示，理想变压器的原线圈接有一只理想交流电流表和阻值为R1的电阻。用如图甲所示的发电机为变压器原线圈供电，发电机线圈电阻不计，面积为S，匝数为N，线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动。副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头，则（　　）

A．当线圈位于中性面位置时，电流表的示数为0

B．若以中性面位置为计时起点，则变压器的输入电压以U=NBSωcosωt规律变化

C．若只将滑动触头P向下滑动，电流表中的示数一定变大

D．若只将滑动触头Q向上滑动，线圈的输出功率可能变小

8．如图所示，理想变压器原副线圈分别与R1、R2连接，R1=R2。 现通过移动滑片P来改变原线圈的匝数。令原副线圈匝数分别为n1、n2，电压表、电流表均为理想电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为（V）。下列说法正确的是（　　）

A．理想变压器原副线圈上电流频率不相等

B．当滑片P向下移动时，原副线圈上电流之比变小

C．当滑片P向下移动时，电流表的示数一定变小

D．当移动滑片P使时，电压表的示数为88 V

9．如图1所示电路中，交流发电机的电动势随时间变化的e-t图像如图2所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1:20，R1=4Ω，R2最大阻值为10Ω，两个电压表均为理想交流电压表，发电机线圈电阻不计，下列说法正确的是（　　）

A．t=0时刻线圈处于中性面位置

B．1s内线圈中的电流方向改变50次

C．电压表V1的示数为100V

D．当滑动变阻器的滑片从最上端向下滑动过程中，R2消耗的最大功率为2500W

10．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和，输电线的等效电阻为R，电源电压保持不变，开始时开关K接通，当K断开时，以下说法正确的是（　　）

A．副线圈两端M、N的输出电压减小

B．通过灯泡的电流减小

C．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小

D．原线圈输入的电功率减小

11．用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流随时间变化的图象如图所示，则（　　）

A．变压器输入功率约为5.5W

B．输出电压的最大值是V

C．变压器原、副线圈的匝数比是2∶1

D．负载电流的函数表达式A

12．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈接交流电源和理想交流电压表、理想交流电流表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接。已知原线圈两端的电压表示数保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化。当闭合开关S接通抽油烟机时，下列说法正确的是（　　）

A．热水器两端电压的瞬时值表达式为

B．电压表示数为440V

C．热水器两端电压减小

D．变压器的输入功率减小

13．如图所示，理想变压器的原线圈接有交流电源，输入电压U不变，P为滑动变阻器的滑片，下列说法正确的是（　　）

A．将P向下滑，变压器的输出电压变大

B．将P向下滑，R两端的电压变小

C．将P向上滑，灯泡L1变亮

D．将P向上滑，灯泡L2变亮

14．如图所示，原、副线圈匝数比的理想变压器正常工作时，下列说法正确的是（　　）

A．穿过原、副线圈的磁通量之比为2∶1 

B．通过原副线圈的电流之比为1∶2

C．输入功率和输出功率之比为1∶1 

D．原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶1

15．如图为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为，原线圈接有交流电压；图中电压表和电流表均为理想电表，为负温度系数的热敏电阻（即当温度升高时，阻值减小），、为定值电阻，C为电容器，通电一段时间后，下列说法正确的是（　　）

A．表的示数和表的示数都减小

B．表的示数和表的示数都不变

C．通过的电流始终为零

D．变压器的输入功率增大

16．某机床上用的照明灯电压为36V。如果要用380V的电压降压得到，理想变压器的原线圈是1440匝，那么副线圈应该是多少匝？

17．某同学在探究变压器电压与匝数关系时，发现缺少电源，于是就用一个蓄电池代替。他能在实验中观察到什么现象？为什么？

18．如图所示，某理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，副线圈上接一只“220V 40W的灯泡。原线圈所接电源电压随时间的变化规律如图所示。若灯泡的灯丝电阻保持不变，灯泡的实际功率是多少？

19．自耦变压器是只有1个绕组的变压器，它的低压线圈是高压线圈的一部分。请观察图中的两种自耦变压器，哪种起升压作用，哪种起降压作用？为什么？与同学交流你的看法。

20．如图所示，有四个完全相同的灯泡，其中灯泡L1、L2与理想变压器的原线圈串联，灯泡L3、L4并联后接在副线圈两端，四个灯泡均正常发光。求变压器原副线圈的匝数比n1：n2。

 参考答案

1．D

【详解】

变压器线圈都可看作是一个电阻和一个理想线圈串联组成，所以次级线圈等效为有内阻的电源，当滑动变阻器触头向b滑动时，初级线圈电压等于理想交流电源电压且不变

由、组成的电路总电阻减小，变压器输出电流增大，变压器次级线圈电压

降低，小灯泡变暗；根据

变压器输出电流变大，则初级电流变大，输入功率变大；因不能确定次级等效内阻与外电阻的大小关系，不能确定输入功率的变化情况。

故选D。

2．A

【详解】

ABC．由表达式知原线圈电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端电压有效值为U2＝20 V，即电压表的示数为20 V；副线圈中的电流有效值为

I2＝＝A＝0.4 A

输出功率等于输入功率，为

P＝U2I2＝20×0.4 W＝8 W

根据电流与匝数成反比知，电流表示数为

I1＝·I2＝A＝A

故A正确，BC错误；D．交变电流的频率为

f＝＝50 Hz

故D错误。

故选A。

3．B

【详解】

A．无线充电技术与变压器的工作原理相同，都是电磁感应原理，选项A正确，不符合题意；

B．只有将供电线圈接到交流电源上，才能对蓄电池进行充电，选项B错误，符合题意；

C．电磁感应现象中不改变交变电流的频率，则受电线圈中交变电流的频率与供电线圈中交变电流的频率相同，选项C正确，不符合题意；

D．受电线圈没有对准供电线圈（二者没有完全重合）时，也可以发生电磁感应现象，也可以进行无线充电，选项D正确，不符合题意。

故选B。

4．C

【详解】

A．是测交流电流的仪器，故A错误；

B．是测交流电压的仪器，故B错误；

CD．a的原线圈与高压线串联，a是电流表，b的原线圈与高压线并联，b是电压表，故C正确，D错误。

故选C。

5．A

【详解】

设灯泡正常发光时电流为，所以原线圈电流

副线圈两灯泡并联

根据电流关系

根据电压关系

解得

故选A。

6．C

【详解】

AB．设原线圈电流为I1，则副线圈电流为

灯泡功率相等，则有

三个电阻大小之比为

R1：R2：R3=1：16：16

AB错误；

CD．副线圈电压为

设副线圈电阻为R，副线圈电流为

原线圈电流为

在原线圈电路有

电键断开，则副线圈电阻变大，则原线圈电压变大，电阻R1电压变小，所以原线圈电流为

变小，即电流表示数变小，R2消耗的功率为

即功率变大，C正确，D错误。

故选C。

7．C

【详解】

A．电流表的示数为有效值，所以当线圈位于中性面位置时，电流表的示数不为0，A错误；

B．交流发电机的输出电压的最大值为

若以中性面位置为计时起点，则发电机的输出电压为

由于原线圈接有电阻需要分压，设输出电压为，根据

解得原线圈的电压

副线圈的电流

根据

解得

则有

所以变压器的输入电压为

，

B错误；

C．由B分析可得原线圈中的电流

则电流表中示数为，若只将滑动触头P向下滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻R减小，则电流表中的示数一定变大，C正确；

D．由B分析可得，只将滑动触头Q向上滑动，副线圈的匝数增大，变压器输出电压不一定变大，则线圈输出功率不一定增大，D错误。

故选C。

8．D

【详解】

A．变压器不会改变交流电的频率，故理想变压器原副线圈上电流频率一定相等，A错误；

B．滑片P下移，n1减小，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数关系可知，原副线圈电流之比增大，B错误；

C．设

原线圈电流为I，当滑片P向下移动时原线圈的匝数减少，设匝数比为k，则此时初级电压为 ，则根据匝数比可知，次级电压为

 可得

结合基本不等式可知，当k=1时，U2有最大值，故滑片P向下移动时，电流表示数不一定减小，C错误；

D．根据

可得

 解得

D正确。

故选D。

9．AD

【详解】

A．t=0时e=0，线圈四条边不切割磁感线，线圈与磁感线垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，A正确；

B．由图2可知交流电的周期为0.02s，线圈转一周电流方向改变2次，所以1s内电流方向改变100次，B错误；

C．发电机电动势的有效值为10V，根据

得电压表V1的示数为200V，不随时间而变化，C错误；

D．当滑动变阻器的滑片从最上端向下滑动时，R2接入电路的电阻值变大，电压表V1的示数不变，电路可以等效成电源电动势为U1，内阻为R1，外电路电阻为R2的闭合电路，由输出功率与外电路电阻关系可知，当R2=R1时，R2消耗的功率最大为

D正确。

故选AD。

10．CD

【详解】

原线圈电压不变，则副线圈两端M、N的输出电压

不变；当K断开时，次级电阻变大，次级电流减小，副线圈输电线等效电阻R上的电压减小，则灯泡两端电压变大，则通过灯泡的电流变大，根据P=IU可知，次级输出功率减小，则原线圈输入的电功率减小。

故选CD。

11．BC

【详解】

A．负载电流的有效值

变压器输出功率约为

则变压器输入功率约为3.9W，选项A错误；

B．输出电压的最大值是

选项B正确；

C．变压器原、副线圈的匝数比是

选项C正确；

D．因为

则负载电流的函数表达式

选项D错误。

故选BC。

12．BC

【详解】

A．图乙为副线圈上电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上电压，故A错误；

B．由交流电规律可知，副线圈上电压的有效值为220 V，由变压器变压关系

可知，原线圈电压有效值为440 V，电压表示数为440V ，故B正确；

CD．闭合开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率也增大，因此通过原副线圈的电流都增大，根据部分电路欧姆定律可知，R两端的电压增大，所以热水器两端电压减小，故C正确，D错误。

故选BC。

13．BC

【详解】

A．线圈的输入电压不变，线圈的匝数比不变，无论滑片P怎么移动，变压器的输出电压都不变，故A错误；

B．当滑动变阻器的滑片P向下滑时，导致总电阻增大，由于输出电压不变，则总电流减小，R两端的电压减小，故B正确；

CD．当滑动变阻器的滑片P向上滑时，导致总电阻变小，由于输出电压不变，则总电流变大，则R两端的电压变大，并联部分的电压变小，通过L2的电流减小，灯泡L2变暗，但总电流增大，可得出通过灯泡L1的电流变大，所以L1变亮，故C正确，D错误。

故选BC。

14．BCD

【详解】

AD．磁通量为

与匝数无关，所以穿过原、副线圈的磁通量之比为1∶1，在相同时间内原副线圈的磁通量的变化率也相同，故原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶1，A错误，D正确；

B．根据变压器原理可知

通过原、副线圈的电流之比为

B正确；

C．由于理想变压器没有功率损失，输入功率等于输出功率，可知输入功率和输出功率之比为1∶1，C正确。

故选BCD。

15．BD

【详解】

根据理想变压器的制约关系可知，当原线圈上无用电器时，原线圈输入电压不变，输出电压不变，故表的示数和表的示数都不变，随着通电一段时间，温度升高，热敏电阻的阻值减小，，所以电流变大，表的示数和表的示数都变大，电容器可以通过交流电，所以通过的电流不为零，输入电流增大，所以变压器的输入功率变大。

故选BD。

16．136匝

【详解】

由变压器工作原理电压与匝数成正比

解得

17．见详解

【详解】

无论如何调整副线圈或原线圈匝数，副线圈两端的电压总是0。因为蓄电池输出的是恒定电流，恒定电流通过变压器的原线圈时，电流的大小方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压。

18．10W

【详解】

根据电源电压的变化规律，可知原线圈上电压的有效值

根据变压器电压与线圈匝数的关系，可知副线圈上的电压有效值

已知 ， ，灯泡的电阻

所以，灯泡的实际功率

19．见解析

【详解】

根据变压器的线圈匝数之比等于电压之比可知，由于图（a）的原线圈匝数大于副线圈的匝数，则输入电压大于输出电压，故图（a）其降压作用。图（b）的原线圈匝数小于副线圈的匝数，则输入电压小于输出电压，故图（b）起升压作用。

20．2：1

【详解】

由于灯泡正常发光，可知变压器原副线圈中通过的电流之比为

I1：I2=1：2

又

解得

n1：n2=2： 1