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物理3 变压器精品同步达标检测题
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这是一份物理3 变压器精品同步达标检测题，文件包含33《变压器》分层练习原卷版-人教版高中物理选修二docx、33《变压器》分层练习解析版-人教版高中物理选修二docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
一、对变压器原理的理解
1. (2023·河北省唐山市·单元测试)图甲为原、副线圈匝数比n1:n2=2 : 1的理想变压器，R1为定值电阻，R2为光敏电阻(光照越强电阻越小)，L1为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压，下列说法正确的是( )
A. 图乙交变电压的表达式为u =2202sin50πt(V)
B. 在t =0.005s时，V1示数为220V，V2示数为110V
C. 电键S闭合后，电流表示数减小
D. 电键S闭合后，增加R2的光照强度，灯泡L1变暗
【答案】D
【详解】A.原线圈接入如图乙所示，T=0.02s，所以频率为f=1T=10.02Hz=50Hz，原线圈接入电压的最大值是2202，图乙交变电压的表达式为u=2202sin100πt(V)，故A错误；B. 所以原线圈接入电压的有效值是U=220V，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，V1示数为220V，V2示数加R1两端的电压为110V ，故B错误；C.电键S闭合后，负载电阻减小，副线圈的电流增大，原线圈电流增大，电流表示数增大，故C错误；D.R阻值随光强增大而减小，导致并联部分分压电压减小，电流减小，灯泡L1亮度变暗，故D正确。故选D。
(2023·广东省梅州市·月考试卷)某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为3:1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则下列说法不正确的是
A. 电源输出电压的频率为50 Hz
B. 若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率增大
C. 若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为12 V
D. 将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
【答案】D
【详解】A.由乙图可知，周期T=0.02s，频率f=50Hz，变压器不改变频率，所以电源输出电压的频率为50Hz，故A正确；C.原线圈输入电压的有效值为36V，副线圈输出电压U2=n2n1U1=13×36V=12V，故C正确；B.理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，在输入电压不变时，匝数比不变，副线圈输出的电压不变，灯泡两端并联一个电阻后，副线圈消耗功率变大，电源输出功率变大，故B正确；D.变压器是利用了电磁感应的互感原理，直流电流通过线圈的磁通量不随时间变化，不会产生感应电动势，小灯泡不会发光，故D错误。本题选错误的，故选：D。
3. (2022·广西壮族自治区防城港市·期末考试)理想升压变压器原、副线圈匝数比为n1:n2，原线圈ab端接入交变电压U1，副线圈cd端接有负载电阻R，关于此变压器说法正确的是
A. 原、副线圈磁通量的变化率之比为n 1:n 2
B. 断开开关，副线圈电流为零，副线圈两端电压也为零
C. 闭合开关，副线圈的输出功率小于原线圈的输入功率
D. 闭合开关，副线圈两端的电压与U1之比为n2:n1
【答案】D
【详解】A、磁感线同时穿过变压器的原副线圈，则原副线圈的磁通量的变化率相同，故A错误；B、副线圈两端的电压U2=n2n1U1与副线圈的电路情况无关，断开开关时，副线圈的电流为0，副线圈两端的电压恒为U2=n2n1U1，不为0，故B错误；CD、副线圈两端的电压与U1之比U2:U1=n2:n1，由变压器的特征知，变压器副线圈的输出功率与原线圈的输入功率相等，故C错误，D正确。
二、理想变压器基本规律的应用
4. (2023·江苏省苏州市·单元测试)理想变压器与电阻R及交流电流、电压表V和A按图示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为n1：n2=10：1，电阻R=11Ω，原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )
A. V表的读数为220VB. 通过R的电流为2A
C. A表的读数为2AD. 变压器的输入功率为40W
【答案】B
【详解】解：由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知，U1=220V，T=0.02s
A、根据原副线圈的电压比等于匝数之比，可知U2=110U1=22V，所以电压表的示数为22V，故A错误；B、根据欧姆定律得：I2=U2R=2A，故B正确，C、根据原副线圈的电流与匝数成反比，则I1=n2n1I2=110×2A=0.2A，故A表的读数为0.2A，故C错误；
D、副线圈功率P2=I2U2=44W，所以变压器的输入功率P1=P2=44W，故D错误。
故选：B。
(2023·广东省·专项测试)如图所示，理想变压器的原线圈接在u=2202sin(100πt)(V)的交流电源上，副线圈接有R=55Ω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．下列说法正确的是( )
A. 原线圈中电流表的读数为1AB. 原线圈中的输入功率为2202W
C. 副线圈中电压表的读数为1102VD. 副线圈中输出交流电的周期为50s
【答案】A
【详解】A.由瞬时值的表达式可得原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为110V，再由输入功率和输出功率相等可得220I1=U22R=110255110255，所以原线圈的电流的大小为1A，所以A正确；B.由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为U22R=110255W=220W，所以B错误；C.电压表的读数为电压的有效值，由A的分析可知，副线圈的有效值为110V，所以电压表的读数为110V，所以C错误；D.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T=2π100π0.02s，所以D错误。
故选A。
6. (2023·江西省吉安市·期末考试)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2=5∶1，电阻R=20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电流，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是( )
A. 输入电压u的表达式u=202sin50πt(V)
B. 只断开S2后，L1、L2均正常发光
C. 只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D. 若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
【答案】D
【详解】A.由图乙知周期是0.02 s，ω=2π0.02rad/s=100πrad/s，所以输入电压u的表达式应为u=202sin100πt(V)，A错误；B.开始时副线圈中的电流等于灯泡的额定电流，只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，输出电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，则L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，B错误；C.只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，输出电压不变，则总功率减小，原线圈的输入功率与副线圈的输出功率，都减小，C错误；D.由U1U2=n1n2，若S1换接到2，电阻R两端电压有效值为U=4 V，R消耗的电功率为P=U2R=0.8W，D正确；
故选D。
理想变压器中的动态分析
(2023·河北省唐山市·单元测试)在如图所示的电路中，理想变压器输入端接在一交流恒流源上，使通过R0的电流有效值不变，R0、R1、R2为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表，当滑动变阻器的滑片P向下移动时
A. 电压表示数变大，电流表示数变小B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电压表示数变大，电流表示数变大D. 电压表示数变小，电流表示数变小
【答案】B
【详解】由题图可知，流过R0的电流不变，因此变压器输出端电流保持不变；滑动变阻器的滑片P向下移动时滑动变阻器接入电路的阻值变小，输出端总电阻减小，变压器输出电压减小；输入端电压减小，R0上电压不变，因此电压表示数变小；R1上电压不变，并联部分电压减小，R2上的电流减小，因此电流表示数变大，故B正确，ACD错误。
故选：B。
8. (2023·江苏省扬州市·期末考试)如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R两端并联一只理想电压表V2。说法正确的( )
A. 若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小
B. 若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
C. 若P不动，滑片F向下移动时，V1，V2的示数均变小
D. 若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大
【答案】B
【详解】解：AB、设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；
若F不动，根据变压比公式U1U2=n1n2，输入电压U1不变，则输出电压U2也不变；
滑片P向下滑动时，电阻R变大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小，故小灯泡的电流减小，其电压和功率均减小，故会变暗；电阻R的电压：UV2=U2-IRL，由于电流减小，故电压U增加，电压表V2读数增加；故A错误，B正确；
CD、若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式n1n2=U1U2，由于n2减小，故输出电压U2也减小；故灯泡消耗的功率减小，V2的示数也变小；故C错误，D错误；
故选：B。
(2023·江苏省扬州市·期末考试)如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上;右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R两端并联一只理想电压表V2。下列说法中正确的是( )
A. 若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小
B. 若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
C. 若P不动，滑片F向下移动时，V1，V2的示数均变小
D. 若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大
【答案】B
【详解】解：A、B、设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若F不动，根据变压比公式U1U2=n1n2，输入电压U1不变，则输出电压U2也不变；滑片P向下滑动时，电阻R变大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小，故小灯泡的电流减小，其电压和功率均减小，故会变暗；电阻R的电压：UV2=U2-IRL，由于电流减小，故电压U增加，电压表V2读数增加；故A错误，B正确；C、D、若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式n1n2=U1U2，由于n2减小，故输出电压U2也减小；故灯泡消耗的功率减小，V2的示数也变小；故C错误，D错误；故选：B。
(2023·湖北省鄂州市·月考试卷)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:1，原线圈接电压为 u=2202sin100πt((V))的交流电，电阻R1=2R2=10Ω，D1、D2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为
A. 3AB. 25AC. 10AD. 3
【答案】C
【详解】略
11. (2023·山东省青岛市·月考试卷)在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1︰2，三个定值电阻的阻值相同，电压表为理想电表。现在a、b端输入正弦交流电，电键S断开时，电压表的示数为U1，电键S闭合后，电压表的示数为U2，则U1U2的值为( )
A. 23B. 32C. 35D. 53
【答案】D
【解析】开关断开时原线圈的电流为I，则原线圈两端电压为U-IR
根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流强度为12I，副线圈两端电压为U1=12I·2R=IR
理想变压器的原、副线圈的电压比为：U-IRIR=U-U1U1=12，则U1=23U
设开关闭合时原线圈的电流为I'，则原线圈两端电压为U-I'R
根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流强度为12I'，副线圈两端电压为U2=12I'R
理想变压器的原、副线圈的电压比为：U-I'R12I'R=U-2U2U2=12
联立解得U2=25U，则U1U2=53，故D正确，ABC错误。
故选D
12. (2023·广东省中山市·单元测试)如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表．下列说法中正确的是
A. 只将S从a驳接到b，电流表的示数将减半
B. 只将S从a驳接到b，电压表的示数将减半
C. 只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D. 只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的14
【答案】C
【解析】B.只将S从a驳接到b，变压器初级线圈匝数减半，次级电压变为原来的2倍，所以B选项错；A.同时次级消耗的功率变为原来的4倍，初级消耗的功率也为原来4倍，但电压不变，电流表示数应为原来的4倍，故A选项错；C.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，变压器次级电阻变为原来的2倍，电压不变电流减半，初级电流也减半，故C选项正确；D.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电压不变电流减半，则根据P=UI和输入功率和输出功率相等，c、d两端输入的功率变为原来的一半，故D选项错误．
故选C。
13. (2023·广东省阳江市·单元测试)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，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接。开关S未闭合时测得副线圈两端的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是( )
A. 抽油烟机工作时，热水器的实际功率增大
B. 抽油烟机上电压的瞬时值表达式为u=2202sin100πt(V)
C. 原线圈两端电压表示数为1100V
D. 抽油烟机工作时，变压器的输入功率减小
【答案】C
【解析】A、接通开关，副线圈电阻减小，电流增大，R上的分压增大，热水器两端的电压减小，所以实际功率减小，故A错误；B、由图乙可知，交变电流的峰值是2202V，
ω=2πT=2π0.02=rad/s=100πrad/s，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=2202sin100πt，无法判断抽油烟机电压瞬时值，故B错误；C、由图乙知副线圈电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比知原线圈电压即电压表示数为1100V，故C正确；D、接通开关，电阻减小，电压不变，所以副线圈消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率增大，故D错误；
故选：C。
(2023·湖南省怀化市·期末考试)理想变压器电路如图所示，其中R为滑动变阻器，定值电阻10Ω，原副线圈匝数之比n1n2=2，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别用ΔI和ΔU表示。则关于ΔU和ΔI的比值，下列说法正确的是( )
A. ΔUΔI逐渐增大B. ΔUΔI逐渐减小
C. ΔUΔI不变且ΔUΔI=10ΩD. ΔUΔI不变且ΔUΔI=2.5Ω
【答案】D
【详解】
根据变压器的原理可得U1U2=n1n2=k，I2I1=n1n2=k
则有U1=kU2，I1=I2k
在原线圈电路中有U0=I1R0+U1
即U0=I2kR0+kU2
整理可得U2=1kU0-R0k2I2
则有ΔUΔI=R0k2=2.5Ω，故ABC错误，D正确。
15. (2023·湖南省郴州市·同步练习)一交流发电机产生的感应电动势图象如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是( )
A. 电压表示数为8.5V
B. 电阻中电流方向每秒钟改变5次
C. t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向平行
D. 当自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻消耗的功率增大
【答案】AC
【详解】A.根据图像可知Em=12V，有效值E=Em2=122V=8.5V，所以电压表示数为8.5V，故A正确；
B.根据图像可知周期T=0.2s，频率f=1T=5Hz，一个周期内电流方向改变两次，所以电阻中电流方向每秒钟改变10次，故B错误；
C.t=0.05s时电动势最大，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，故C正确；
D.当自耦变压器滑片P向上滑动时，根据U1U2=EU2=n1n2可知n1变大，则U2减小，根据欧姆定律I=UR可知副线圈的电流减小，根据P=I2R可知电阻消耗的功率减小，故D错误。
故选AC。
16. (2022·河北省)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1:n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t=0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电压为2πNBSz
B. 发电机输出交变电流的频率为2πnz
C. 变压器原、副线圈的匝数比为2πNBSnz:U
D. 发电机产生的瞬时电动势e=2πNBSnzsin(2πnz)
【答案】C
【详解】.发电机线圈的转速为nz，输出交变电流的频率为f=nz，B错误；
A.线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，f=ω2π产生的为正弦交流电，最大值为Em=NBS⋅2π⋅nz
输出电压的有效值为E=Em2=2πNBSnz，故A错误；
C.变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=EU=2πNBSnzU，C正确；
D.发电机产生的瞬时电动势为e=Emsinωt=2πNBSnzsin(2πnz)t，D错误。
故选C。
17. (2022·湖南省)如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是( )
A. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
【答案】B
【详解】AB.由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为：U2=2IR1，则变压器原线圈的电压有效值为：U1=2U2=4IR1，设输入交流电的电压有效值为U0，则U0=4IR1+IR2，可得：I=U04R1+R2，保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I不断变大，根据欧姆定律：U1=4IR，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则R2两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知R1消耗的功率增大，故B正确，A错误；
CD.设原副线圈的匝数比为n，同理可得：U1=n2IR1，则U0=n2IR1+IR2，整理可得：I=U0n2R1+R2，保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对R2由欧姆定律可知：U=IR2，可知U不断变小，根据原副线圈的功率相等可知R1消耗的功率：P1=IU1=U0n2R1+R2⋅(U0-U0R2n2R1+R2)，整理可得：P1=U02n2R1+R22n2R1+2R2，
可知n=3时，R1消耗的功率有最大值，可知R1消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。
故选B。
18. (2022·浙江省)下列说法正确的是( )
A. 恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B. 小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C. 正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D. 升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
【答案】B
【详解】解：A、根据F=qvB可知，恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，故A错误；
B、根据磁场方向的规定可知，小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，故B正确；C、正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时线圈处于中性面，此时磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零、电流为零，故C错误；D、升压变压器中，如果不漏磁，则副线圈的磁通量变化率等于原线圈的磁通量变化率，如果漏磁，则副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率，故D错误。
故选：B。
19. (2022·山东省·)如图所示的变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt).单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12W。下列说法正确的是( )
A. n1为1100匝，Um为220V
B. BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4A
C. 若将R接在AB两端，R两端的电压为18V，频率为100Hz
D. 若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5A，周期为0.02s
【答案】D
【详解】解：A.因为变压器的输入电压为220V是有效值，根据U有=Um2可知，交流电压的最大值：Um=2202V。根据理想变压器的变压比规律得：n11=220V0.1V，解得原线圈匝数为n1=2200匝，A错误；B.根据题意可知，当原线圈输入220V时，BC间的电压应该为12V，故有：n1nBC=220V12V，解得：nBC=120。流过R的电流为：IBC=PUBC=12W12V=1A，B错误；
C.根据题意可知，若将R接在AB端，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知：ω=100π rad/s，根据f=1T=ω2π得：交流电的频率为：f=50Hz，C错误；D.根据题意可知，若将R接在AC端，AC间的电压应该为30V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC=UACR=3012A=2.5A，交流电的周期为：T=1f=2πω=0.02s。D正确。
故选D。
20.(2022·福建省)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为6V，定值电阻R1=R2=20Ω，小灯泡L1、L2的规格均为“6V 1.8W”，理想变压器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1.分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，( )
A. L1与L2一样亮B. L2比L1更亮
C. R1上消耗的功率比R2的大D. R1上消耗的功率比R2的小
【答案】BC
【详解】解：AB、小灯泡L1、L2的电阻为RL=UL2PL=Ω=20Ω
小灯泡L1的电流I1==A=0.15A；
设小灯泡L2的电流为I2，根据T2原副线圈的匝数比n3：n4=3：1，得T2原副线圈的电流之比==，则R2中电流为IR2=I2
T2原副线圈的电压之比==，则原线圈的电压U原=3I2RL，T1副线圈的电压为3U，则3U=IR2R2+U原，即3U=I2R2+3I2RL，解得：I2=0.27A
可得I2>I1，所以L2比L1更亮，故A错误，B正确；
CD、R1中电流为I1=0.15A，R2中电流为IR2=I2=×0.27A=0.09A，则I1>IR2，又R1=R2=20Ω，由P=I2R知R1上消耗的功率比R2的大，故C正确，D错误。
故选：BC。
一、对变压器原理的理解
1. (2023·河北省唐山市·单元测试)图甲为原、副线圈匝数比n1:n2=2 : 1的理想变压器，R1为定值电阻，R2为光敏电阻(光照越强电阻越小)，L1为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压，下列说法正确的是( )
A. 图乙交变电压的表达式为u =2202sin50πt(V)
B. 在t =0.005s时，V1示数为220V，V2示数为110V
C. 电键S闭合后，电流表示数减小
D. 电键S闭合后，增加R2的光照强度，灯泡L1变暗
【答案】D
【详解】A.原线圈接入如图乙所示，T=0.02s，所以频率为f=1T=10.02Hz=50Hz，原线圈接入电压的最大值是2202，图乙交变电压的表达式为u=2202sin100πt(V)，故A错误；B. 所以原线圈接入电压的有效值是U=220V，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，V1示数为220V，V2示数加R1两端的电压为110V ，故B错误；C.电键S闭合后，负载电阻减小，副线圈的电流增大，原线圈电流增大，电流表示数增大，故C错误；D.R阻值随光强增大而减小，导致并联部分分压电压减小，电流减小，灯泡L1亮度变暗，故D正确。故选D。
(2023·广东省梅州市·月考试卷)某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，原、副线圈的匝数比为3:1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为理想变压器，则下列说法不正确的是
A. 电源输出电压的频率为50 Hz
B. 若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率增大
C. 若小灯泡两端并联交流电压表，则此电压表示数为12 V
D. 将线圈a改接在学生电源的直流输出端，小灯泡也能发光
【答案】D
【详解】A.由乙图可知，周期T=0.02s，频率f=50Hz，变压器不改变频率，所以电源输出电压的频率为50Hz，故A正确；C.原线圈输入电压的有效值为36V，副线圈输出电压U2=n2n1U1=13×36V=12V，故C正确；B.理想变压器原副线圈的电压比等于匝数比，在输入电压不变时，匝数比不变，副线圈输出的电压不变，灯泡两端并联一个电阻后，副线圈消耗功率变大，电源输出功率变大，故B正确；D.变压器是利用了电磁感应的互感原理，直流电流通过线圈的磁通量不随时间变化，不会产生感应电动势，小灯泡不会发光，故D错误。本题选错误的，故选：D。
3. (2022·广西壮族自治区防城港市·期末考试)理想升压变压器原、副线圈匝数比为n1:n2，原线圈ab端接入交变电压U1，副线圈cd端接有负载电阻R，关于此变压器说法正确的是
A. 原、副线圈磁通量的变化率之比为n 1:n 2
B. 断开开关，副线圈电流为零，副线圈两端电压也为零
C. 闭合开关，副线圈的输出功率小于原线圈的输入功率
D. 闭合开关，副线圈两端的电压与U1之比为n2:n1
【答案】D
【详解】A、磁感线同时穿过变压器的原副线圈，则原副线圈的磁通量的变化率相同，故A错误；B、副线圈两端的电压U2=n2n1U1与副线圈的电路情况无关，断开开关时，副线圈的电流为0，副线圈两端的电压恒为U2=n2n1U1，不为0，故B错误；CD、副线圈两端的电压与U1之比U2:U1=n2:n1，由变压器的特征知，变压器副线圈的输出功率与原线圈的输入功率相等，故C错误，D正确。
二、理想变压器基本规律的应用
4. (2023·江苏省苏州市·单元测试)理想变压器与电阻R及交流电流、电压表V和A按图示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为n1：n2=10：1，电阻R=11Ω，原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )
A. V表的读数为220VB. 通过R的电流为2A
C. A表的读数为2AD. 变压器的输入功率为40W
【答案】B
【详解】解：由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知，U1=220V，T=0.02s
A、根据原副线圈的电压比等于匝数之比，可知U2=110U1=22V，所以电压表的示数为22V，故A错误；B、根据欧姆定律得：I2=U2R=2A，故B正确，C、根据原副线圈的电流与匝数成反比，则I1=n2n1I2=110×2A=0.2A，故A表的读数为0.2A，故C错误；
D、副线圈功率P2=I2U2=44W，所以变压器的输入功率P1=P2=44W，故D错误。
故选：B。
(2023·广东省·专项测试)如图所示，理想变压器的原线圈接在u=2202sin(100πt)(V)的交流电源上，副线圈接有R=55Ω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．下列说法正确的是( )
A. 原线圈中电流表的读数为1AB. 原线圈中的输入功率为2202W
C. 副线圈中电压表的读数为1102VD. 副线圈中输出交流电的周期为50s
【答案】A
【详解】A.由瞬时值的表达式可得原线圈的电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为110V，再由输入功率和输出功率相等可得220I1=U22R=110255110255，所以原线圈的电流的大小为1A，所以A正确；B.由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为U22R=110255W=220W，所以B错误；C.电压表的读数为电压的有效值，由A的分析可知，副线圈的有效值为110V，所以电压表的读数为110V，所以C错误；D.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T=2π100π0.02s，所以D错误。
故选A。
6. (2023·江西省吉安市·期末考试)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2=5∶1，电阻R=20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电流，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是( )
A. 输入电压u的表达式u=202sin50πt(V)
B. 只断开S2后，L1、L2均正常发光
C. 只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D. 若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
【答案】D
【详解】A.由图乙知周期是0.02 s，ω=2π0.02rad/s=100πrad/s，所以输入电压u的表达式应为u=202sin100πt(V)，A错误；B.开始时副线圈中的电流等于灯泡的额定电流，只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，输出电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，则L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，B错误；C.只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，输出电压不变，则总功率减小，原线圈的输入功率与副线圈的输出功率，都减小，C错误；D.由U1U2=n1n2，若S1换接到2，电阻R两端电压有效值为U=4 V，R消耗的电功率为P=U2R=0.8W，D正确；
故选D。
理想变压器中的动态分析
(2023·河北省唐山市·单元测试)在如图所示的电路中，理想变压器输入端接在一交流恒流源上，使通过R0的电流有效值不变，R0、R1、R2为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表，当滑动变阻器的滑片P向下移动时
A. 电压表示数变大，电流表示数变小B. 电压表示数变小，电流表示数变大
C. 电压表示数变大，电流表示数变大D. 电压表示数变小，电流表示数变小
【答案】B
【详解】由题图可知，流过R0的电流不变，因此变压器输出端电流保持不变；滑动变阻器的滑片P向下移动时滑动变阻器接入电路的阻值变小，输出端总电阻减小，变压器输出电压减小；输入端电压减小，R0上电压不变，因此电压表示数变小；R1上电压不变，并联部分电压减小，R2上的电流减小，因此电流表示数变大，故B正确，ACD错误。
故选：B。
8. (2023·江苏省扬州市·期末考试)如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R两端并联一只理想电压表V2。说法正确的( )
A. 若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小
B. 若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
C. 若P不动，滑片F向下移动时，V1，V2的示数均变小
D. 若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大
【答案】B
【详解】解：AB、设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；
若F不动，根据变压比公式U1U2=n1n2，输入电压U1不变，则输出电压U2也不变；
滑片P向下滑动时，电阻R变大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小，故小灯泡的电流减小，其电压和功率均减小，故会变暗；电阻R的电压：UV2=U2-IRL，由于电流减小，故电压U增加，电压表V2读数增加；故A错误，B正确；
CD、若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式n1n2=U1U2，由于n2减小，故输出电压U2也减小；故灯泡消耗的功率减小，V2的示数也变小；故C错误，D错误；
故选：B。
(2023·江苏省扬州市·期末考试)如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上;右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R两端并联一只理想电压表V2。下列说法中正确的是( )
A. 若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小
B. 若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小
C. 若P不动，滑片F向下移动时，V1，V2的示数均变小
D. 若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大
【答案】B
【详解】解：A、B、设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若F不动，根据变压比公式U1U2=n1n2，输入电压U1不变，则输出电压U2也不变；滑片P向下滑动时，电阻R变大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小，故小灯泡的电流减小，其电压和功率均减小，故会变暗；电阻R的电压：UV2=U2-IRL，由于电流减小，故电压U增加，电压表V2读数增加；故A错误，B正确；C、D、若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式n1n2=U1U2，由于n2减小，故输出电压U2也减小；故灯泡消耗的功率减小，V2的示数也变小；故C错误，D错误；故选：B。
(2023·湖北省鄂州市·月考试卷)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=11:1，原线圈接电压为 u=2202sin100πt((V))的交流电，电阻R1=2R2=10Ω，D1、D2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为
A. 3AB. 25AC. 10AD. 3
【答案】C
【详解】略
11. (2023·山东省青岛市·月考试卷)在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1︰2，三个定值电阻的阻值相同，电压表为理想电表。现在a、b端输入正弦交流电，电键S断开时，电压表的示数为U1，电键S闭合后，电压表的示数为U2，则U1U2的值为( )
A. 23B. 32C. 35D. 53
【答案】D
【解析】开关断开时原线圈的电流为I，则原线圈两端电压为U-IR
根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流强度为12I，副线圈两端电压为U1=12I·2R=IR
理想变压器的原、副线圈的电压比为：U-IRIR=U-U1U1=12，则U1=23U
设开关闭合时原线圈的电流为I'，则原线圈两端电压为U-I'R
根据电流之比等于匝数反比可得副线圈的电流强度为12I'，副线圈两端电压为U2=12I'R
理想变压器的原、副线圈的电压比为：U-I'R12I'R=U-2U2U2=12
联立解得U2=25U，则U1U2=53，故D正确，ABC错误。
故选D
12. (2023·广东省中山市·单元测试)如图所示，理想变压器原线圈c、d两端接入稳定的交流电压，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，滑动变阻器R的滑片处于变阻器正中间，电表均为理想电表．下列说法中正确的是
A. 只将S从a驳接到b，电流表的示数将减半
B. 只将S从a驳接到b，电压表的示数将减半
C. 只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电流表的示数将减半
D. 只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，c、d两端输入的功率将为原来的14
【答案】C
【解析】B.只将S从a驳接到b，变压器初级线圈匝数减半，次级电压变为原来的2倍，所以B选项错；A.同时次级消耗的功率变为原来的4倍，初级消耗的功率也为原来4倍，但电压不变，电流表示数应为原来的4倍，故A选项错；C.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，变压器次级电阻变为原来的2倍，电压不变电流减半，初级电流也减半，故C选项正确；D.只将滑动变阻器R的滑片从中点移到最上端，电压不变电流减半，则根据P=UI和输入功率和输出功率相等，c、d两端输入的功率变为原来的一半，故D选项错误．
故选C。
13. (2023·广东省阳江市·单元测试)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，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接。开关S未闭合时测得副线圈两端的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是( )
A. 抽油烟机工作时，热水器的实际功率增大
B. 抽油烟机上电压的瞬时值表达式为u=2202sin100πt(V)
C. 原线圈两端电压表示数为1100V
D. 抽油烟机工作时，变压器的输入功率减小
【答案】C
【解析】A、接通开关，副线圈电阻减小，电流增大，R上的分压增大，热水器两端的电压减小，所以实际功率减小，故A错误；B、由图乙可知，交变电流的峰值是2202V，
ω=2πT=2π0.02=rad/s=100πrad/s，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=2202sin100πt，无法判断抽油烟机电压瞬时值，故B错误；C、由图乙知副线圈电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比知原线圈电压即电压表示数为1100V，故C正确；D、接通开关，电阻减小，电压不变，所以副线圈消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率增大，故D错误；
故选：C。
(2023·湖南省怀化市·期末考试)理想变压器电路如图所示，其中R为滑动变阻器，定值电阻10Ω，原副线圈匝数之比n1n2=2，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，电流表、电压表示数变化量的绝对值分别用ΔI和ΔU表示。则关于ΔU和ΔI的比值，下列说法正确的是( )
A. ΔUΔI逐渐增大B. ΔUΔI逐渐减小
C. ΔUΔI不变且ΔUΔI=10ΩD. ΔUΔI不变且ΔUΔI=2.5Ω
【答案】D
【详解】
根据变压器的原理可得U1U2=n1n2=k，I2I1=n1n2=k
则有U1=kU2，I1=I2k
在原线圈电路中有U0=I1R0+U1
即U0=I2kR0+kU2
整理可得U2=1kU0-R0k2I2
则有ΔUΔI=R0k2=2.5Ω，故ABC错误，D正确。
15. (2023·湖南省郴州市·同步练习)一交流发电机产生的感应电动势图象如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是( )
A. 电压表示数为8.5V
B. 电阻中电流方向每秒钟改变5次
C. t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向平行
D. 当自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻消耗的功率增大
【答案】AC
【详解】A.根据图像可知Em=12V，有效值E=Em2=122V=8.5V，所以电压表示数为8.5V，故A正确；
B.根据图像可知周期T=0.2s，频率f=1T=5Hz，一个周期内电流方向改变两次，所以电阻中电流方向每秒钟改变10次，故B错误；
C.t=0.05s时电动势最大，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，故C正确；
D.当自耦变压器滑片P向上滑动时，根据U1U2=EU2=n1n2可知n1变大，则U2减小，根据欧姆定律I=UR可知副线圈的电流减小，根据P=I2R可知电阻消耗的功率减小，故D错误。
故选AC。
16. (2022·河北省)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为1:n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，t=0时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电压为2πNBSz
B. 发电机输出交变电流的频率为2πnz
C. 变压器原、副线圈的匝数比为2πNBSnz:U
D. 发电机产生的瞬时电动势e=2πNBSnzsin(2πnz)
【答案】C
【详解】.发电机线圈的转速为nz，输出交变电流的频率为f=nz，B错误；
A.线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，f=ω2π产生的为正弦交流电，最大值为Em=NBS⋅2π⋅nz
输出电压的有效值为E=Em2=2πNBSnz，故A错误；
C.变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=EU=2πNBSnzU，C正确；
D.发电机产生的瞬时电动势为e=Emsinωt=2πNBSnzsin(2πnz)t，D错误。
故选C。
17. (2022·湖南省)如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是( )
A. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
【答案】B
【详解】AB.由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为2I，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为：U2=2IR1，则变压器原线圈的电压有效值为：U1=2U2=4IR1，设输入交流电的电压有效值为U0，则U0=4IR1+IR2，可得：I=U04R1+R2，保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I不断变大，根据欧姆定律：U1=4IR，可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则R2两端的电压不断变小，则电压表示数U变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知R1消耗的功率增大，故B正确，A错误；
CD.设原副线圈的匝数比为n，同理可得：U1=n2IR1，则U0=n2IR1+IR2，整理可得：I=U0n2R1+R2，保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n不断变大，则I变小，对R2由欧姆定律可知：U=IR2，可知U不断变小，根据原副线圈的功率相等可知R1消耗的功率：P1=IU1=U0n2R1+R2⋅(U0-U0R2n2R1+R2)，整理可得：P1=U02n2R1+R22n2R1+2R2，
可知n=3时，R1消耗的功率有最大值，可知R1消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。
故选B。
18. (2022·浙江省)下列说法正确的是( )
A. 恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B. 小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C. 正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D. 升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
【答案】B
【详解】解：A、根据F=qvB可知，恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，故A错误；
B、根据磁场方向的规定可知，小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，故B正确；C、正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时线圈处于中性面，此时磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零、电流为零，故C错误；D、升压变压器中，如果不漏磁，则副线圈的磁通量变化率等于原线圈的磁通量变化率，如果漏磁，则副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率，故D错误。
故选：B。
19. (2022·山东省·)如图所示的变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt).单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12W。下列说法正确的是( )
A. n1为1100匝，Um为220V
B. BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4A
C. 若将R接在AB两端，R两端的电压为18V，频率为100Hz
D. 若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5A，周期为0.02s
【答案】D
【详解】解：A.因为变压器的输入电压为220V是有效值，根据U有=Um2可知，交流电压的最大值：Um=2202V。根据理想变压器的变压比规律得：n11=220V0.1V，解得原线圈匝数为n1=2200匝，A错误；B.根据题意可知，当原线圈输入220V时，BC间的电压应该为12V，故有：n1nBC=220V12V，解得：nBC=120。流过R的电流为：IBC=PUBC=12W12V=1A，B错误；
C.根据题意可知，若将R接在AB端，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知：ω=100π rad/s，根据f=1T=ω2π得：交流电的频率为：f=50Hz，C错误；D.根据题意可知，若将R接在AC端，AC间的电压应该为30V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC=UACR=3012A=2.5A，交流电的周期为：T=1f=2πω=0.02s。D正确。
故选D。
20.(2022·福建省)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为6V，定值电阻R1=R2=20Ω，小灯泡L1、L2的规格均为“6V 1.8W”，理想变压器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1.分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，( )
A. L1与L2一样亮B. L2比L1更亮
C. R1上消耗的功率比R2的大D. R1上消耗的功率比R2的小
【答案】BC
【详解】解：AB、小灯泡L1、L2的电阻为RL=UL2PL=Ω=20Ω
小灯泡L1的电流I1==A=0.15A；
设小灯泡L2的电流为I2，根据T2原副线圈的匝数比n3：n4=3：1，得T2原副线圈的电流之比==，则R2中电流为IR2=I2
T2原副线圈的电压之比==，则原线圈的电压U原=3I2RL，T1副线圈的电压为3U，则3U=IR2R2+U原，即3U=I2R2+3I2RL，解得：I2=0.27A
可得I2>I1，所以L2比L1更亮，故A错误，B正确；
CD、R1中电流为I1=0.15A，R2中电流为IR2=I2=×0.27A=0.09A，则I1>IR2，又R1=R2=20Ω，由P=I2R知R1上消耗的功率比R2的大，故C正确，D错误。
故选：BC。
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