高中沪科版 (2019)3.4 变压器为什么能改变电压练习题

【精品】第4节变压器为什么能改变电压-1同步练习

一．填空题

1．利用变压器可以将220V降为36V，供照明电路使用，已知变压器的原线圈是1140匝，若为理想变压器，则副线圈匝数为________匝，原线圈和副线圈中电流之比为________。

2．理想变压器的原．副线圈匝数比n1:n2=1:10，副线圈与阻值R=20的电阻相连。原线圈接在以速度v40m/s向右匀速运动的金属棒两端，金属棒的电阻可忽略不计，棒所切割磁场的边界变化规律为y，副线圈输出交流电的频率为_________；匀强磁场的磁感应强度B=0.25T，则交流电压表的示数为_________；电阻R上消耗的电功率为_________。

3．一理想变压器，原．副线圈匝数各为1210匝和33匝。在原线圈接入电压为220V 的交流电源，则该变压器副线圈的输出电压为_________ V。

4．图甲中的变压器为理想变压器，其原线圈接到有效值为的正弦交流电源上，副线圈与阻值为的电阻接成闭合电路，图乙中阻值为的电阻直接接到电压为的直流电源上，电阻消耗的电功率为__________；若发现与消耗的电功率恰好相等，则变压器原．副线圈的电压之比为___________。

5．如图所示，理想变压器上接有四个完全相同的灯泡，灯泡的额定电压为U，其中两个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。已知四个灯泡均正常发光。则该变压器原．副线圈的匝数比为_____________；交流电源的电压为_______________。

6．有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A．B，线圈外部还可以绕线．

(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A．B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A．B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．

(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线．一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________;A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示).

7．如图所示，理想变压器原．副线圈匝数比为：：1原线圈接200V交流电源，副线圈接额定功率为20W的灯泡L，灯泡正常发光，当电源电压降为180V时，求灯泡实际消耗功率与其额定功率之比______。

8．当变压器一个线圈的匝数已知时，可以用下面的方法测量其它线圈的匝数，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数，已知副线圈有800匝，把原线圈接到220V的线路中，测得副线圈的电压是55V，则原线圈的匝数______

9．如图所示，理想变压器的原线圈接在220V．50Hz的正弦交流电源上，线圈接有一理想二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大）和一阻值为10Ω的电阻，已知原副线圈的匝数比为2:1.则二极管的耐压值至少为_______V，电阻R上1s内产生的焦耳热为______J，电阻R上电流的有效值为_______A.

10．如图所示，变压器是改变 ________（填“交流”或“直流”）电压的设备。升压变压器的副线圈的匝数_________（填“大于”． “小于”或“等于”） 原线圈的匝数。

11．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1．R2．R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的.和为理想电压表，读数分别为U1和U2；．和为理想电流表，读数分别为I1．I2和I3.现断开S，U1数值不变，

①U2 示数___________（填“不变”“增大”“减小”）

②A1示数_______（填“不变”“增大”“减小”）

③A2示数___________（填“不变”“增大”“减小”）

④A3示数___________（填“不变”“增大”“减小”）

⑤R1消耗的功率___________（填“不变”“增大”“减小”）

⑥R3消耗的功率___________（填“不变”“增大”“减小”）

12．在“探究变压器原．副线圈电压与匝数的关系”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。

（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的关系为________（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．如图所示为远距离输电示意图。已知升压变压器原．幅线圈的匝数比n1∶n2=1∶10，原线圈的输入电压为U1，输入功率为P1，输电线上的电阻为r，变压器为理想变压器。则升压变压器原线圈的输出电压为_________，输电线上的损耗功率为_________。

14．一理想变压器原．副线圈匝数比：n1：n2=11：5：原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u。如图所示,副线圈仅接入一个10Ω的电阻。则该交变电压的周期是______；副线圈输出电压的有效值为______；流过电阻的最大电流为______。

15．如图所示,理想变压器的原．副线圈匝数之比为 ,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相．a．b两端加一定交流电压后,求两电阻消耗的电功率之比____________;若电源电压为U，则电阻B两端电压为____________

16．小岩同学将废弃不用的玩具电源拆开，发现内部有一个变压器，她想在不拆变压器绕线的前提下测量其初级线圈的直流电阻，先用多用电表欧姆挡测得阻值约400Ω，然后再用伏安法精确测量其直流电阻。现有器材如下：

电流表A1（量程20mA，内阻r1约为3Ω，读数记为I1）；

电流表A2（量程5mA，内阻r2=20Ω，读数记为I2）；

电压表V（量程15V，内阻RV约为15KΩ，读数记为U）；

定值电阻R1=580Ω；

定值电阻R2=1180Ω；

滑动变阻器R（0~1000Ω）；

蓄电池E（电动势6V，内阻很小）．开关．导线若干。

（1）小岩利用以上的部分器材设计了如图1所示的电路图，请指出此电路设计不妥当的地方：___________。

（2）请利用提供的器材在图2的方框中画出改进后的电路图，并标出各器材的代号_________。

（3）测量初级线圈的电阻表达式为RL=___________（本结果均用题中所给的字母表示）。

（4）关于实验操作下列说法正确的是___________。

A．如图2，闭合K1前，应将滑动变阻器划片滑至最左端

B．调整滑动变阻器电阻后立刻读出电表读数

C．实验结束拆除电路时应先断开K2，稍等一会儿再断开K1

17．如图所示是一个理想变压器，原线圈匝数为n1=1000匝，副线圈匝数为n2=200匝，将原线圈接在（V）的交流源上，电阻R=100，电流表A为理想电表。电流表上的示数为______A，变压器的输入功率为______W。

18．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，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A，副线圈中输出交流电的周期为_________S。

参考答案与试题解析

1．【答案】    (1). 187    (2). 9:55

【解析】由电压与匝数成正比知：副线圈的匝数匝，电流与匝数成反比可得

【点睛】对于变压器需要掌握公式．，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率

2．【答案】10Hz    20V    2kW   

【解析】【来源】天津市第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题

【详解】

[1]．原线圈产生的交流电的周期

则频率为

；

[2]．产生交流电的最大值

则交流电压表的示数为

[3]．变压器次级电压值

电阻R上消耗的电功率为

3．【答案】6

【解析】变压器的匝数与电压成正比，即，所以负线圈的输出电压为

4．【答案】121       

【解析】【来源】贵州省安顺市第三高级中学2020-2021学年高二（下）第一次月考物理试题

[1]分析图乙，设R2两端电压为U2，由电功率公式解得R2的功率

[2]设变压器副线圈的电压为U1，由题意可知，R1和R2的功率相等，则有

设变压器原线圈的电压为U，则有原．副线圈的电压之比为

5．【答案】  2:1  4U

【解析】【来源】 辽宁省抚顺市六校2017-2018学年高二下学期期末考试物理试题

设每只灯的额定电流为I，额定电压为U，因并联在副线圈两端的两只小灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为2I，原副线圈电流之比为1：2，所以原．副线圈的匝数之比为2：1．变压器次级电压为U，根据，则初级电压为2U，则交流电源的电压为2U+U+U=4U.点睛：本题解题的突破口在原副线圈的电流关系，注意明确四个灯正常发光为解题的关键。记住变压器原副线圈的匝数比与电压比及电流比的关系.

6．【答案】(1)A(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA；

【解析】

【详解】

(1)由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．

(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；

②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；

③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.

因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接．变压器输入输出电压都是交流电，所以要用交流电压档测输入和输出电压．根据变压器电压比等于匝数比，有: ,所以.

【点睛】

此题既要对多用表能正确使用，又要对变压器的原理熟练掌握，综合要求较高．

7．【答案】

【解析】【来源】湖南省益阳市2018-2019学年高二上学期期末物理试题

【分析】

根据灯泡正常工作，功率为额定功率，进而求出灯泡电阻，再根据变压器原副线圈电压．电流与线圈匝数的关系即可求解。

【详解】

理想变压器原．副线圈的匝数比为：：1，原线圈接200V交流电源，根据电压与匝数成正比得副线圈电压为：，副线圈接额定功率为20W的灯泡L，灯泡正常发光。所以灯泡电阻为：，当电源电压降为180V时，根据电压与匝数成正比得副线圈电压为：，灯泡实际消耗的功率为：，灯泡实际消耗功率与其额定功率之比为。

8．【答案】3200

【解析】【来源】山西省运城市永济涑北中学2019-2020学年高二3月月考物理试题

【分析】

【详解】

[1]由变压器的匝数之比等于电压之比

可得

解得

n1=3200

9．【答案】    605       

【解析】【来源】安徽省安庆市第一中学2017-2018学年高二第二学期第一次月考物理试题

【详解】

理想变压器原副线圈匝数比2:1，根据变压器电压关系：，而二极管的耐压值为最大值，所以耐压值为；

频率为50Hz，周期是0.02s，1s有50个周期，由于二极管的单向导电性，所以只有0.5s，有电流通过电阻，故产热：

设电流有效值为I，根据焦耳定律：，代入数据解得：

10．【答案】交流    大于   

【解析】【来源】辽宁省2018学业水平考试物理真题

【详解】

变压器是改变交流电压的设备。升压变压器的副线圈的匝数大于原线圈的匝数。

11．【答案】    (1). 不变    (2). 减小    (3). 减小    (4). 增大    (5). 减小    (6). 增大

【解析】理想变压器的电压与匝数程正比，由于理想变压器原线圈接到电压不变，则副线圈电压不变，所以的示数也不变，
当s断开之后，并联电路的电阻变大，副线圈的电阻也就变大，由于副线圈电压不变，所以副线圈的总电流减小，即的示数变小，由于电流与匝数成反比，当副线圈的电流减小时，原线圈的电流也就要减小，所以的示数变小，由于副线圈的总电流减小，的电压减小，根据可得消耗的电功率变小，并联电路的电压就会增大，所以的电流就会增大，即电流表的示数变大，根据可知消耗的电功率增大，

【点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法．

12．【答案】1：1.9    ＝    升压   

【解析】

（1）[1]由第三组数据可得

＝≈

（2）[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为

＝

（3）[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。

13．【答案】    (1).     (2).

【解析】根据，则；升压变压器的次级电流：；输电线的功率损失： .

点睛:理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损.

14．【答案】2×10-2s    100V    10A   

【解析】【来源】江苏省震泽中学2019-2020学年高二上学期第二次月考物理试题

【详解】

[1]．由图象可知，交变电流的周期是T=2×10-2s.

[2][3]．原线圈中电压的最大值为220V，所以电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，最大值为100V，副线圈的电阻为10Ω，所以流过电阻的电流的最大值是

15．【答案】1：9      0.3u（或3/10u）   

【解析】【来源】沈阳市市级重点高中联合体高二物理期末考试试题

根据变压器原．副线圈电流比，设流过A电阻的电流I1=I，则流过B电阻的电流为I2=3I，根据P=I2R，所以功率比PA:PB=1：9．
两电阻两端电压比等于电流之比，即UA:UB=1：3；对变压器的原副线圈：，解得UB=0.3U

16．【答案】电压表量程过大（电压表没有改装）            C   

【解析】【来源】2021届吉林省东北师范大学附属中学高三（下）第五次模拟理综物理试题

（1）[1]此电路设计不妥当的地方是电压表的量程过大；

（2）[2]因给定的电压表量程过大，则可以用已知内阻的电流表A2与定值电阻R2串联，这样相当于一个量程为

的电压表，则电路如图

（3）[3]根据电路的结构可得，测量初级线圈的电阻表达式为

（4）[4]A.如图2，闭合K1前，应将滑动变阻器划片滑至最右端，A错误；

B.调整滑动变阻器电阻后，应该等电路稳定后读出电表读数，B错误；

C.实验结束拆除电路时应先断开K2，稍等一会儿再断开K1，以防止在线圈中产生的自感电动势损坏电表，C正确。

故选C。

17．【答案】0.4    16   

【解析】

[1]原线圈电压有效值为

则次级电压有效值

电流表上的示数为

[2]次级消耗的功率为

P2=I2U2=16W

则变压器的输入功率为16W。

18．【答案】110    １    0.02   

【解析】【来源】四川省内江市第六中学2019-2020学年高二（下)期中物理试题

【分析】

【详解】

[1]．由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为

根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为

电压表的读数为电压的有效值，所以电压表的读数为110V；
[2]．由输入功率和输出功率相等可得

所以原线圈的电流的大小为1A，电流表的读数为1A；
[3]．变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为