高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 变压器综合训练题

课时跟踪检测（十三）  变压器的综合应用

组—重基础·体现综合

1．下列各图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的灯泡相同，规格都是“220 V　40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，台灯中消耗功率最小的是(　　)

解析：选C　题目中提供了4种控制电路，A、B、D选项图中3种电路均采用变阻器分压，工作时电阻上都有额外的功率损耗，台灯消耗的功率大于20 W，C选项图中用理想变压器改变电压，因没有额外的功率损耗，这时台灯消耗的功率就等于20 W，为最小值。故选项C正确。

2．(多选)如图所示，动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号(交变电流)，产生的电信号一般都不是直接送给扩音机，而是经过一个变压器之后再送给扩音机放大，变压器的作用是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失，关于话筒内的这个变压器，下列说法正确的是(　　)

A．一定是升压变压器，由P＝UI可知，升压后，电流减小，导线上损失的电能减少

B．一定不是升压变压器，由P＝可知，升压后，导线上损失的电能会增加

C．一定是降压变压器，由I1＝I2可知，降压后，电流增大，使到达扩音机的信号更强

D．一定不是降压变压器，由P＝I2R可知，降压后，电流增大，导线上损失的电能也会增加

解析：选AD　由题目所述“变压器的作用是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失”知，话筒输出线上的电流强度应尽量地小。升压变压器正好能提高副线圈中的电压而减小其电流强度，从而减少导线上损失的电能，故A、D项正确。

3．理想降压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6 V恒定直流电源，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变小时，以下说法正确的是(　　)

A．输出功率增大

B．A2读数增大

C．A1读数增大

D．A1读数不为零，且保持不变

解析：选D　根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此本题变压器原线圈接在6 V恒定直流电源上，副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确。

4．(2020·浙江1月选考)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、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为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.，

解析：选B　根据原、副线圈的电压、电流与线圈匝数关系可知＝＝k1、＝＝，由此可知U1＝k1U，I1＝，选项B正确。

5．如图甲、乙所示的电路中，当A、B接10 V交流电压时，C、D间电压为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V。现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，则A、B间和M、N间的电压分别是(　　)

A．10 V　10 V   B．10 V　4 V

C．4 V　10 V   D．10 V　0

解析：选B　题图甲所示是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的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，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流电压时，A、B间将得到10 V交流电压。题图乙所示是一个分压电路，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，M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端电压也是4 V。

6．如图所示，在A、B间接入u＝311sin 314t(V)的正弦式交流电，通过理想变压器和两个相同的理想二极管D1、D2给阻值R＝20 Ω的纯电阻供电，n1＝1 100匝，n2＝200 匝，Q为副线圈正中央抽头。为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，规定顺时针方向为电流正方向，设电阻R上消耗的电功率为P，则(　　)

A．U0＝56.6 V，P＝20 W   B．U0＝28.3 V，P＝20 W

C．U0＝40 V，P＝80 W   D．U0＝80 V，P＝80 W

解析：选A　在A、B间接入正弦式交流电，电压的有效值为220 V，变压器原线圈匝数n1＝1 100匝，副线圈匝数n2＝200 匝，根据电压与匝数成正比得副线圈电压有效值U2＝40 V，二极管的反向耐压值至少为U0，U0应是副线圈两端电压的最大值，所以U0＝40 V＝56.6 V，Q为副线圈正中央抽头，假设正向电流通过时，电阻与二极管D1构成回路，此时电压的有效值为20 V，反向电流通过时，电阻与二极管D2构成回路，此时电压的有效值也为20 V，则一个周期内R两端电压的有效值为U＝20 V，所以R消耗的电功率为P＝＝20 W，选项A正确。

7．如图甲所示，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环型铁芯上，若A、B间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个55 Ω的电阻(图中未画出)，则(　　)

A．该交流电的电压瞬时值表达式为

u＝220sin(25πt)V

B．该交流电的频率为50 Hz

C．流过电阻的电流约为4 A

D．电阻消耗的功率约为220 W

解析：选D　由题图乙可知正弦交流电的周期T＝0.04 s，则f＝＝25 Hz，ω＝2πf＝50π rad/s，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝220sin(50πt)V，A、B错误；从题图甲中可以看出，自耦变压器的副线圈的匝数约是原线圈匝数的，故副线圈两端的电压约为110 V，流过电阻的电流约为2 A，C项错误；电阻消耗的功率P＝U2I2＝220 W，D项正确。

8．有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯泡L1、L2为规格相同的两只小灯泡。当S断开时，灯泡L1正常发光。S闭合后，下列说法正确的是(　　)

A．灯泡L1、L2都能正常发光

B．原线圈的输入功率减小

C．原、副线圈的电流比增大

D．电阻R消耗的功率增大

解析：选D　当S断开时，L1正常发光，当S闭合后，副线圈电路总电阻减小，回路中总电流增大，R两端电压变大，灯泡L1、L2两端电压减小，两灯泡均不能正常发光，选项A错误；由P入＝P出＝可知，R总减小，U2不变，则P入变大，选项B错误；由＝可知，原、副线圈匝数比不变，则原、副线圈的电流比不变，选项C错误；电阻R的功率P＝I22R，因I2变大，R不变，则P变大，选项D正确。

9．一理想变压器的原线圈匝数n1＝100 匝，副线圈匝数n2＝30 匝、n3＝20 匝，一个电阻为48.4 Ω的小灯泡接在两个副线圈上，如图所示。当原线圈与u＝220sin ωt(V)的交流电源连接后，变压器的输入功率是(　　)

A．10 W   B．20 W

C．250 W   D．500 W

解析：选A　根据副线圈的接法可知，两个副线圈反向连接，两副线圈产生的电动势抵消一部分，相当于灯泡接在10 匝的副线圈上，根据题给表达式知，原线圈两端的电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比知灯泡两端的电压为U＝×220 V＝22 V，灯泡的功率P＝＝ W＝10 W，则输入功率也为10 W，故A正确。

10．(多选)如图甲所示，一理想变压器原线圈可通过移动滑动触头P的位置改变线圈接入电路的匝数，b为原线圈的中点，当P接a时，原、副线圈的匝数比为10∶1，线圈L的直流电阻不计，若原线圈所接电源电压如图乙所示，则(　　)

A．当P接a时，灯泡B两端的电压为22 V，频率为50 Hz

B．只将P由a向b滑动时，变压器的输入功率增大

C．只增大电源的频率，灯泡B变亮

D．只将滑动变阻器R的滑片M向上滑动时，灯泡B亮度不变

解析：选BD　由题图乙可知，T＝0.02 s，由f＝知频率为50 Hz，U1＝220 V，当P接a时，根据＝可知，U2＝22 V，但由于线圈L对交流有阻碍作用，所以灯泡B两端的电压小于22 V，选项A错误；只将P由a向b滑动时，n1减小，U2增大，变压器的输出功率增大，变压器的输入功率增大，选项B正确；只增大电源的频率，线圈L感抗变大，灯泡B变暗，选项C错误；只将滑动变阻器R的滑片M向上滑动时，R增大，由变压器输出电压、频率不变，可知灯泡B亮度不变，选项D正确。

组—重应用·体现创新

11．(2021·泰安高二检测)如图所示，理想变压器线圈 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的匝数比n1∶n2∶n3＝4∶2∶1，线圈Ⅱ接两只标有“6 V　6 W”的灯泡且正常发光。线圈Ⅲ接四只额定功率为3 W的灯泡且正常发光，则阻值为3 Ω的定值电阻R1的实际功率为(　　)

A．3 W   B．6 W

C．12 W   D．24 W

解析：选C　因为是理想变压器，所以有P1＝P2＋P3＝2×6 W＋4×3 W＝24 W；又＝，所以U1＝U2＝×6 V＝12 V，所以原线圈中的电流I1＝＝ A＝2 A，所以定值电阻R1的实际功率PR1＝I12·R1＝22×3  W＝12 W，故选C。

12．(多选)如图所示，理想变压器原线圈接u＝220sin 314t(V)的正弦式交流电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，所有电表均为理想电表，其中电压表V2的示数为22 V。下列说法正确的是(　　)

A．副线圈中电流的频率为50 Hz

B．变压器原、副线圈的匝数比为10∶1

C．滑动变阻器的滑片P向下滑动过程中，V2示数不变，A2示数变大

D．滑动变阻器的滑片P向上滑动过程中，R0消耗的功率减小，变压器的输入功率增大

解析：选AC　副线圈中电流的频率等于原线圈中电流的频率，为f＝＝50 Hz，故A正确；输入电压的有效值U1＝ V＝220 V，根据原、副线圈两端电压比等于匝数比可得，变压器原、副线圈的匝数比＝＝＝，故B错误；滑动变阻器的滑片P向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻值变小，输入电压及匝数比不变，则输出电压不变，即V2示数不变，根据欧姆定律可得，副线圈中电流I2＝变大，即A2示数变大，故C正确；滑动变阻器的滑片P向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻值变大，输入电压及匝数比不变，则输出电压不变，R0消耗的功率P0＝2R0减小，输出功率P2＝减小，所以变压器的输入功率减小，故D错误。

13．如图所示，理想变压器原线圈接正弦交变电压和一个电流表，原、副线圈的匝数比为n，输出端接一电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电流表的示数为I，电动机带动一重物匀速上升。下列判断正确的是(　　)

A．电动机两端电压U′＝nU

B．电动机两端电压U′＝nIR

C．电动机消耗的功率P＝

D．电动机的输出功率为P＝UI－n2I2R

解析：选D　根据电压与匝数成正比，n＝，解得电动机两端的电压为U′＝，故A错误。根据电流与匝数成反比，n＝，解得I2＝nI，电动机是非纯电阻，不能用欧姆定律求电动机两端的电压，故B错误。电动机消耗的功率P＝U′I2＝·nI＝UI，故C错误。电动机线圈的热功率为(nI)2R＝n2I2R，电动机的输出功率为P＝UI－n2I2R，故D正确。