28变压器 高考物理一轮复习经典题汇编含解析

变压器

一．选择题（共10小题）

1．如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．原、副线圈匝数之比为9：1

B．两灯泡的额定功率相等

C．此时a的电功率大于b的电功率

D．a和b两端电压的频率之比为1：9

2．如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交变电流的电压有效值U0=220V，n0=2200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、550匝、1100匝、2200匝．电动机M的内阻r=4Ω，额定电压为U=220V，额定功率为P=110W．下列判断正确的是（　　）

A．当选择挡位2时，电动机两端电压为110V

B．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大

C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1W

D．当选择挡位4时，电动机的输出功率为109W

3．图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1：n2=1：k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3：n4=k：1，模拟输电导线的电阻r=3Ω，T2的负载是规格为“15V  45W”的灯泡L．当T1的输入电压为16V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（　　）

A． B．3 C．4 D．9

4．甲、乙两个完全相同的变压器如图接在交流电路中，两负载电阻的阻值之比R甲：R乙=3：1，甲变压器原线圈上电压为U甲，副线圈上电流为I甲；乙变压器原线圈上电压为U乙，副线圈上电流为I乙，则有（　　）

A．U甲=U乙 I甲=I乙 B．U甲=3U乙 I甲=I乙

C．U甲=U乙 I甲=3I乙 D．U甲=3U乙 I甲=3I乙

5．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的不完整的正弦交流电，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是（　　）

A．R处出现火警时电压表示数增大

B．R处出现火警时电流表示数减小

C．图乙中电压的有效值为220V

D．电压表的示数为11V

6．如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡L和交流电风扇电动机D，电动机线圈电阻为r．接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I．则下列说法正确的是（　　）

A．理想变压器的输入功率为

B．风扇电动机D中的电流为

C．风扇电动机D输出的机械功率为（I﹣）

D．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为

7．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为220V

B．变压器原、副线圈的匝数比为11：1

C．变压器的输入功率为110W

D．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=20sinπt（V）

8．一理想变压器的原，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220V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=66V，k= B．U=22V，k= C．U=66V，k= D．U=22V，k=

9．如图所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U，副线圈接有光敏电阻R1（光敏电阻随光照强度增大而减小）、定值电阻R2．则（　　）

A．仅增强光照时，原线圈的输入功率减小

B．仅向下滑动P时，R2两端的电压增大

C．仅向下滑动P时，R2消耗的功率减小

D．仅增大U时，R2消耗的功率减小

10．如图，发电机的电动势e=678sin100πt V，变压器的副线圈匝数可调，触头P置于a处时，用户的用电器恰好得到220V的电压，R表示输电线的电阻。下列说法正确的是（　　）

A．电流的频率为100Hz

B．电压表V2的示数为220V

C．电压表V1的示数为678V

D．当用户的用电器功率增加时，要保持用户仍得到220V的电压，触头P应向上滑

二．多选题（共5小题）

11．如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴00′以角速度ω匀速转动，轴00′垂直于磁感线，制成一台交流发电机。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1：2，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大。从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是（　　）

A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2cosωt

B．变压器的输入功率与输出功率之比为1：1

C．电压表V示数为NBωL2

D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小

12．如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为n1：n2，则下列说法正确的是（　　）

A．交流电源的最大效率为50%

B．该交流电源电动势的瞬时值表达式为r=Emsin100πtV

C．电流表的读数为

D．若R电阻增大，则变压器副线圈两端电压变大

13．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，原线圈接u=220sin100πt（V）的交流电．则（　　）

A．交流电的频率为50Hz B．通过R1的电流为2A

C．通过R2的电流为A D．变压器的输入功率为150W

14．如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，转动的角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　）

A．将原线圈抽头P向下滑动时，灯泡变亮

B．线圈abcd转动过程中，通过线圈的最大磁通量为NBS

C．线圈处于图示位置时，矩形线圈中磁通量的变化率最大

D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω

15．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，V是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5V，则（　　）

A．此时原线圈两端电压的有效值为24V

B．此时原线圈两端电压的有效值为34V

C．原来电压表的示数为11V

D．原来电压表的示数为16V

变压器

参考答案与试题解析

一．选择题（共10小题）

1．如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．原、副线圈匝数之比为9：1

B．两灯泡的额定功率相等

C．此时a的电功率大于b的电功率

D．a和b两端电压的频率之比为1：9

【解答】解：A、灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U，则说明原线圈输入电压为9U，输出电压为U；则可知，原副线圈匝数之比为：故A正确；

BC、通过a灯和b灯的电流之比，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P=UI可得两者的电功率之比为1：9；此时a的电功率小于b的电功率，故BC错误；

D、变压器不改变交流电的频率，所以a和b两端电压的频率之比为1：1，故D错误；

故选：A。

2．如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交变电流的电压有效值U0=220V，n0=2200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、550匝、1100匝、2200匝．电动机M的内阻r=4Ω，额定电压为U=220V，额定功率为P=110W．下列判断正确的是（　　）

A．当选择挡位2时，电动机两端电压为110V

B．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大

C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1W

D．当选择挡位4时，电动机的输出功率为109W

【解答】解：A、由电压与匝数的关系，代入数据解得：U2=55V，故A错误；

B、当由档位3变换到2时，副线圈匝数减少，输出电压减小，电动机的功率减小，故B错误；

C、选择挡位2时，不知道电流或输出功率的大小，不能求出电动机的热功率；不过电风扇在额定功率的情况下工作，电动机的额定电流为：，热功率，可知选择挡位2时，电动机的热功率一定小于1W．故C错误；

D、选择挡位4时，电风扇在额定功率的情况下工作，电动机的额定电流为：，热功率，输出功率为，故D正确。

故选：D。

3．图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1：n2=1：k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3：n4=k：1，模拟输电导线的电阻r=3Ω，T2的负载是规格为“15V  45W”的灯泡L．当T1的输入电压为16V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（　　）

A． B．3 C．4 D．9

【解答】解：根据电压与匝数成正比，有

即

得

灯泡的额定电流为

降压变压器副线圈电流

根据，得

根据电流与匝数成反比，得

得

电压关系：

代入数据

解得：k=3

故选：B。

4．甲、乙两个完全相同的变压器如图接在交流电路中，两负载电阻的阻值之比R甲：R乙=3：1，甲变压器原线圈上电压为U甲，副线圈上电流为I甲；乙变压器原线圈上电压为U乙，副线圈上电流为I乙，则有（　　）

A．U甲=U乙 I甲=I乙 B．U甲=3U乙 I甲=I乙

C．U甲=U乙 I甲=3I乙 D．U甲=3U乙 I甲=3I乙

【解答】解：由图象知本题为两个变压器串联的情况，所以电流相等I甲=I乙，因为是两个相同的变压器，所以两个变压器副线圈电流相等，根据欧姆定律副线圈电压之比为3：1，因为变压器完全相同，所以原线圈电压之比为3：1，故U甲=3U乙，B正确。ACD错误；

故选：B。

5．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的不完整的正弦交流电，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是（　　）

A．R处出现火警时电压表示数增大

B．R处出现火警时电流表示数减小

C．图乙中电压的有效值为220V

D．电压表的示数为11V

【解答】解：AB、R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故AB错误；

C、设将此电流加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为，电压的有效值为U．代入数据得图乙中电压的有效值为，故C错误；

D、变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：1，所以电压表的示数为，故D正确。

故选：D。

6．如图所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡L和交流电风扇电动机D，电动机线圈电阻为r．接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I．则下列说法正确的是（　　）

A．理想变压器的输入功率为

B．风扇电动机D中的电流为

C．风扇电动机D输出的机械功率为（I﹣）

D．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为

【解答】解：A、理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，则输出端电压为，而电动机的输入功率为，故A错误；

B、理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，则输出端电压为，所以电流为，故B错误；

C、电动机的输入功率为，而电动机的线圈电阻消耗的功率为I2r，则电动机D的机械功率为﹣I2r．故C错误；

D、若电风扇由于机械故障被卡住可视为纯电阻，两电阻并联，则根据欧姆定律可知，通过原线圈的电流为；故D正确。

故选：D。

7．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为220V

B．变压器原、副线圈的匝数比为11：1

C．变压器的输入功率为110W

D．副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=20sinπt（V）

【解答】解：A、原线圈输入电压为U1=220V，电压表示数为灯泡的额定电压U2==20V，故A错误；

B、由A分析，结合变压比公式得，，故B正确；

C、变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故C错误；

D、由图象可知，ω=，副线圈电压的最大值为20V，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=20sin100πt（V），故D错误。

故选：B。

8．一理想变压器的原，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220V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=66V，k= B．U=22V，k= C．U=66V，k= D．U=22V，k=

【解答】解：由题意知：副线圈的电流为：I2=

则原线圈的电流为：I1==

与原线圈串联的电阻的电压为：UR=I1R=

由变压器的变比可知，原线圈的电压为3U，所以有：

解得：U=66V

原线圈回路中的电阻的功率为：P1=R=

副线圈回路中的电阻的功率为：P2=

所以k==

选项A正确，BCD错误

故选：A。

9．如图所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U，副线圈接有光敏电阻R1（光敏电阻随光照强度增大而减小）、定值电阻R2．则（　　）

A．仅增强光照时，原线圈的输入功率减小

B．仅向下滑动P时，R2两端的电压增大

C．仅向下滑动P时，R2消耗的功率减小

D．仅增大U时，R2消耗的功率减小

【解答】解：A、当光照增强时，光敏电阻的电阻值减小，故变压器的输出功率增加，故输入功率也增加，故A错误；

B、当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压增大；根据功率表达式P=，R2消耗的功率增大，故B正确C错误；

D、当U增大时，根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压增大；根据功率表达式P=，用电器消耗的功率增大；故D错误；

故选：B。

10．如图，发电机的电动势e=678sin100πt V，变压器的副线圈匝数可调，触头P置于a处时，用户的用电器恰好得到220V的电压，R表示输电线的电阻。下列说法正确的是（　　）

A．电流的频率为100Hz

B．电压表V2的示数为220V

C．电压表V1的示数为678V

D．当用户的用电器功率增加时，要保持用户仍得到220V的电压，触头P应向上滑

【解答】解：A、变压器只改变电压，不会改变频率，故频率为f=50Hz，故A错误；

B、电压表的示数为用户和输电线路上损失的电压值和大于220V，故B错误；

C、电压表测量的是有效值，故示数为U=，故C错误；

D、当用户功率增大时，由P=UI可知，输电线路上的电流增大，故损失电压增大，用户得到的电压将减小，要保持用户仍得到220V的电压，必须使变压器副线圈两端电压增大，故由可知触头P应向上滑，故D正确

故选：D。

二．多选题（共5小题）

11．如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴00′以角速度ω匀速转动，轴00′垂直于磁感线，制成一台交流发电机。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1：2，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大。从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是（　　）

A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2cosωt

B．变压器的输入功率与输出功率之比为1：1

C．电压表V示数为NBωL2

D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小

【解答】解：A、从垂直于中性面时开始时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBL2ωcosωt，故A正确；

B、理想变压器输入功率等于输出功率，所以变压器的输入与输出功率之比为1：1，故B正确；

C、交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，原线圈交流电压的最大值等于NBωL2，根据电压之比等于匝数之比可得副线圈交流电压的最大值为2NBωL2，根据电流的热效应可得=，解得U=NBωL2，则电压表V示数为NBωL2，故C正确；

D、当P位置向下移动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压不变，则电压表V2的示数不变，电阻消耗的功率变小，故电流表示数变小，故D错误；

故选：ABC。

12．如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为n1：n2，则下列说法正确的是（　　）

A．交流电源的最大效率为50%

B．该交流电源电动势的瞬时值表达式为r=Emsin100πtV

C．电流表的读数为

D．若R电阻增大，则变压器副线圈两端电压变大

【解答】解：A、将变阻器等效为电阻R′，当R′=r时交流电源的效率的50%，电源的效率η=，R′越大，交流电源的效率越大，交流电源的最大效率可以大于50%，故A错误；

B、根据图甲交流电的周期T=s，角速度，交流电源电动势的瞬时值表达式为，故B错误；

C、原线圈电流，副线圈电流，根据电流与匝数成反比，①

根据能量守恒，②

解得：，所以电流表的读数为，故C正确；

D、若R增大，副线圈电流减小，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流减小，原线圈两端电压，原线圈两端电压增大，根据电压与匝数成正比，得副线圈两端的电压变大，故D正确；

故选：CD。

13．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，原线圈接u=220sin100πt（V）的交流电．则（　　）

A．交流电的频率为50Hz B．通过R1的电流为2A

C．通过R2的电流为A D．变压器的输入功率为150W

【解答】解：A、原线圈接U=220sin100πt （V）的交流电。

所以T==0.02s；

交流电的频率f==50Hz，故A正确；

B、由原线圈接U=220sin100πt （V）交流电，有效值是220V，

原、副线圈的匝数比n1：n2=22：5，

根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知，副线圈的电压为U2=×220V=50V，

通过R1的电流I==2A，故B错误；

C、副线圈的电阻2消耗的功率P==100W；

由于现在二极管的作用，副线圈的电阻2电压只有正向电压。则电阻2消耗的功率为P′=×=50W，

所以副线圈的输出功率应为150W，输出功率等于输入功率，所以变压器的输入功率为150W。

由于现在二极管的作用，副线圈的电阻R2通过的电流I==A，故C正确，D正确；

故选：ACD。

14．如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈的面积为S，转动的角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　）

A．将原线圈抽头P向下滑动时，灯泡变亮

B．线圈abcd转动过程中，通过线圈的最大磁通量为NBS

C．线圈处于图示位置时，矩形线圈中磁通量的变化率最大

D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω

【解答】解：A、将原线圈抽头P向下滑动时，原线圈的匝数减小，所以变压器副线圈的输出电压变大，故电流增大，灯泡变亮，故A正确；

B、矩形线圈abcdabcd转动过程中，在中性面位置时，通过线圈的最大磁通量为BS，故B错误；

C、线圈处于图示位置时，是中性面位置，感应电动势的瞬时值为零，矩形线圈中磁通量的变化率为零，故C错误；

D、若线圈转动角速度变为2ω，最大值增加为原来的2倍；，根据有效值的定义有：，解得：E=NBSω，故D正确；

故选：AD。

15．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，V是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5V，则（　　）

A．此时原线圈两端电压的有效值为24V

B．此时原线圈两端电压的有效值为34V

C．原来电压表的示数为11V

D．原来电压表的示数为16V

【解答】解：A、现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0V，

根据串并联知识和欧姆定律得副线圈电压U2=×6R0=6V，

根据电压与匝数成正比可知，此时原线圈两端电压的有效值U1=4U2=24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为U1m=24≈34V，故A正确，B错误；

C、原来副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，

由于保持变压器输入电流不变，所以输出电流也不变，

所以原来电压表的示数为：U′2=×11R0=11V，故C正确，D错误；

故选：AC。