2020-2021学年第三节 变压器当堂达标检测题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

3.3变压器 课后练习（解析版）

1．如图，理想变压器上接有3个完全相同的灯泡，其中1个灯泡与原线圈串联，另外2个灯泡并联后接在副线圈两端。已知交流电源的电压u＝18sin 100πt（V），3个灯泡均正常发光，忽略导线电阻，则变压器（　　）

A．副线圈电压的频率为100 Hz

B．原线圈两端的电压为6 V

C．原副线圈的电流比为2∶1

D．原副线圈的匝数比为2∶1

2．如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，两定值电阻的阻值分别为R1=5，R2=20，电压表、电流表均为理想电表，当a、b两端接入交流电源，交流电的电压随时间变化的规律如图乙所示，电阻R1和R2消耗的功率相等，则下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为27V

B．电流表的示数为1.8A

C．变压器原副线圈的匝数比为2∶1

D．电源的输出功率为64.8W

3．如图所示，理想变压器的原线圈接有u=311sin100πt（V）的交变电压，副线圈上接有电阻R和两个相同的灯泡L1、L2。开始时，电键S断开，下列说法正确的是（　　）

A．电流方向每秒钟改变50次 B．闭合S后，灯泡L1变亮

C．闭合S后，原线圈的输入功率增大 D．闭合S后，副线圈两端的电压减小

4．如图a，理想变压器的原线圈接入图b所示的正弦交变电压，副线圈接10个并联的彩色小灯泡，每个灯泡的额定电压均为、额定电流均为。若灯泡正好正常发光，则（　　）

A．图b中电压的有效值为 B．图b中交流电的频率为

C．图a中原线圈上的电流为 D．图a中原、副线圈的匝数比为55∶1

5．在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速运动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电加在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）

A．在时，穿过该矩形线圈的磁通量为零

B．原线圈两端电压的瞬时值表达式为

C．处温度升高时，电压表、示数的比值不变

D．处温度升高时，电压表的示数不变，电流表A示数变大

6．如图所示，10匝矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列正确的是（　　）

A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为

B．当灯泡正常发光时，原、副线圈的匝数比为

C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大

D．若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变亮

7．某理想变压器原线圈a的匝数匝，副线圈b的匝数匝，原线圈接在的交流电源上，副线圈中“12V，6W”的灯泡L恰好正常发光，电阻。则下列结论正确的是（　　）

A．电阻的阻值为

B．灯泡L中电流方向每秒钟改变100次

C．流过电阻的电流为1A

D．穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为

8．如图为一自耦变压器，它的特点是铁芯上只绕有一个线圈，把整个线圈作为原线圈，而取线圈的一部分作为副线圈。已知原线圈所接的正弦交流电电压为U，交流电流表A1、A2均为理想电流表，当触头P向上移动时，两个交流电流表的读数变化情况为（　　）

A．A1读数变小 B．A1读数不变

C．A2读数变小 D．A2读数变大

9．如图是用电区通过理想变压器降压给用户供电的示意图，假设用户负载均为纯电阻，分别为和，降压变压器的原副线圈的匝数分别为、、，将如图所示虚线框内部分等效为电阻，则下列关系式正的是（　　）

A． B．

C． D．

10．某理想变压器的电路连接如图所示，已知原副线圈的匝数比为5:2，原线圈两端接入一电压的交流电源，两个电表均为理想交流电表，则下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为44V

B．通过变阻器R的交流电方向1s内改变50次

C．当变阻器R的滑片向下移动时，变压器的输入功率增大

D．当变阻器R接入电路的阻值为时，电流表的示数为2.0A

11．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，副线圈上接有一个理想电流表和一个电动机。当原线圈接在电压为的交流电源后，电流表的示数，电动机带动一质量的物体以的速度匀速上升，取重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A．原线圈中的电流为10A

B．变压器的输入功率为

C．电动机的内阻是

D．由于机械故障导致电机被卡住不转，则电流表的示数将变小

12．“稳压”电源可预防由于输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要。这个电源就是一种升压设备。其原理是根据入户电压与电器工作电压来智能调节变压器原副线圈匝数比的机器。下列说法正确的是（忽略变压器电阻）（　　）

A．现入户电压，若要稳压源输出电压，则需调节

B．空调制冷启动时，热水器实际功率不变

C．空调制冷停止时，导线电阻耗能升高

D．在用电器正常工作时，若入户电压减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大

13．如图，甲中理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，R1＝20，R2＝40，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（　　）

A．交流电的频率为50Hz B．电阻R2的电功率为10W

C．原线圈输入电压的最大值为200V D．通过R3的电流始终为零

14．如图所示的电路，理想变压器原、副线圈匝数之比为5︰2，电流表、电压表均为理想交流电表，R是光敏电阻（其阻值随照射光强度的增大而减小），D是白炽灯，原线圈接入电压随时间按变化的交流电，下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为88V

B．交流电的频率为100Hz

C．照射R的光强度增强时，电流表的示数变大，灯泡变亮

D．照射R的光强度减弱时，电压表的示数变小，输入功率变小

15．晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4V，工作电流都是0.1A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220V的照明电路上，求通过原线圈的电流。

16．有一个教学用的可拆变压器，它的原、副线圈外部还可以绕线。现在要测定原、副线圈的匝数，除有一根足够长的绝缘导线外，还需要什么器材？简要说明实验过程和原理。

17．变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？

18．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他线圈的匝数∶把被测线圈作为原线圈，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400匝，把原线圈接到220V的线路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。

19．有些机床（图）为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是多少？

20．如图所示矩形线圈面积为0.2m2，匝数为100，绕轴在磁感强度为T的匀强磁场中以角速度10πrad/s匀速转动。理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两电表均为理想电表，电阻R=50Ω，其它电阻不计。

(1)线圈转到与磁场垂直时开始计时，求从计时开始线圈转过时感应电动势的瞬时值e。

(2)若，求变压器的输入功率及电流表的示数。

 参考答案

1．D

【详解】

A．原线圈交流电的频率为

变压器不改变频率，故副线圈电压的频率为50Hz，A错误；

CD．由于3个相同灯泡均正常发光，故原副线圈的电流比为1：2，可知匝数比为

C错误，D正确；

B．设灯泡的额定电压为U，由

可知，原线圈两端电压为2U，故电源电压有效值为

可得额定电压

U=6V

故原线圈两端的电压为12V，B错误。

故选C。

2．B

【详解】

C．电阻R1和R2消耗的功率相等，有

又由于

整理得

故C错误；

AB．由图乙可得电源的输出电压有效值为

又因为

U=U1+I1R1

U2=I2R2

联立代入数据解得

U1=18V，I2=1.8A

即电压表的示数为18V，电流表的示数为1.8A，故A错误，B正确；

D．通过原线圈的电流为

I1=2I2=3.6A

电源的输出功率为

故D错误。

故选B。

3．C

【详解】

A．由u=311sin100πt（V）可知

所以

则电流方向每秒钟改变100次，选项A错误；

D．由于变压器没有变化，所以闭合S后，副线圈两端的电压不变，选项D错误；

B．闭合S后，副线圈电阻变小，电流变大，则R两端的电压变大，由于副线圈电压不变，则灯泡两端的电压变小，所以灯泡L1变暗，选项B错误；

C．副线圈两端的电压不变，电流变大，根据可知副线圈圈的输入功率增大，则原线圈的输入功率也增大，选项C正确。

故选C。

4．D

【详解】

A．图b中电压的最大值为，有效值为220V，A错误；

B．图b中交流电的周期为0.02s，则频率为，B错误；

C．由原副线圈功率相等可得

解得

C错误；

D．副线圈的电流为1A，故原、副线圈的匝数比为

D正确。

故选D。

5．B

【详解】

A．当时，，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，A错误；

B．原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压，周期，故角速度是

原线圈两端电压的瞬时值表达式为

B正确；

C．温度升高时，原线圈的电压不变；原副线圈电压比不变，但是不是测量副线圈电压，温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，所以示数减小，则电压表、示数的比值增大，C错误；

D．温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，而输出电压不变，所以示数减小，D错误。

故选B。

6．B

【详解】

A．若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为

A错误；

B．原线圈电压为

灯泡电压即副线圈电压为

所以原、副线圈的匝数比为

B正确；

C．若将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器有效电阻增大，则副线圈电流变小，根据电流关系可知原线圈电流减小，即电流表示数变小，C错误；

D．若将自耦变压器触头向下滑动，则副线圈匝数减小，根据变压器电压规律可知副线圈电压减小，所以灯泡会变暗，D错误。

故选B。

7．A

【详解】

B．由交流电的表达式可得

一个周期电流方向改变2次，故灯泡L中电流方向每秒钟改变50次，B错误；

C．副线圈中的电流为

由

可得，原线圈中的电流为

即流过电阻的电流为0.25A，C错误；

A．灯泡的电阻为

副线圈两端电压有效值为

由

可得，原线圈两端电压有效值为

电源电压有效值为100V，则电阻R1两端电压有效值为40V，可得R1阻值为

A正确；

D．原线圈两端电压的最大值为

解得

故穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为，D错误。

故选A。

8．D

【详解】

由

当触头P向上移动时，n2变大，故U2变大，由

可知，I2变大，由

可知，I1变大，D正确。

故选D。

9．D

【详解】

设输入电压为U1，电流为I1，电路部分电压为U2，电流为I2，电路部分电压为U3，电流为I3，则有

，，

根据电流关系有

即

化简得

故选D。

10．C

【详解】

A．原线圈两端的电压为

根据电压与匝数成正比，有

解得

故电压表的示数为88V，A错误；

B．由瞬时电压为

可得角速度为，由公式

得

因变压器不改变交流电的频率，所以通过变阻器R的交流电频率为50Hz，交流电方向1s内改变100次，B错误；

C．因原线圈两端的电压及匝数比不变，可知副线圈两端的电压不变，当滑动变阻器R滑片往下移动时，其接入电路的阻值减小，则变压器的输出功率增大，根据理想变压器的输入功率与输出功率相等，可得变压器的的输入功率也增大，C正确；

D．当滑动变阻器的阻值为时，副线圈电流为

根据电流与匝数成反比，有

解得

即电流表的示数为0.8A，D错误。

故选C。

11．C

【详解】

A．因为原副线圈的匝数比为2：1，且电流表读数为5A，则由理想变压器的原副线圈的电流与匝数成反比得，原线圈的电流为

故A错误；

BC理想变压器的原线圈的电压为220V，而电流为2.5A，则变压器的输入功率为

220×2.5=550W

故B错误；

C．电动机消耗的功率为线圈内阻消耗的功率与输出功率之和，输入功率等于输出功率P入，即

P入=

代入数据解得

R=4Ω

故C正确。
D．由于机械故障导致电机被卡住不转，则电机相当于纯电阻了，则电流表的示数将变大，选项D错误。

故选C。

12．AD

【详解】

A．变压器原副线圈电压比等于匝数比

代入数据有

n1: n2 =2:3

故A正确；

BC．空调启动时，副线圈并联负载增多，副线圈电流增大，导线电阻分压增加，导线电阻耗能升高，热水器电压降低，功率降低，空调制冷停止时则情况相反。故BC错误；

D．在用电器正常工作时，功率不变，若入户电压U1减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大。故D正确。

故选AD。

13．AC

【详解】

A．由图乙可知，交流电的周期为0.02s，频率为周期倒数，即50Hz，A正确；

B．由图乙可知，流过R1的电流有效值为

故R1两端电压为

R2两端电压与R1两端电压相同，故电阻R2的电功率为

B错误；

C．原副线圈电压与匝数成正比，副线圈的输出电压为，原线圈的输入电压为，则最大值为200V，C正确；

D．由于交变电流可通过电容，故通过R3的电流不为零，D错误。

故选AC。

14．AC

【详解】

A．原线圈两端电压为

根据理想变压器原、副线圈电压关系可知副线圈两端电压，即电压表的读数为

故A正确；

B．交流电的周期为

频率为

故B错误；

C．照射R的光强度增大时，其阻值减小，副线圈上的电流增大，灯泡变得更亮，匝数比不变，则原线圈上的电流增大，所以电流表的示数变大，故C正确；

D．由A可知，电压表示数与光敏电阻阻值无关，照射R的光强度减弱时，电压表的示数不变，故D错误。

故选AC。

15．

【详解】

忽略变压器的能量损耗，变压器的输入功率等于输出功率，即

通过原线圈的电流为

16．，，过程见解析

【详解】

需要交流电源和交流电压表。设原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，先在原线圈两端接上电压为U1的交流电源，用电压表测出副线圈两端的电压U2；根据变压器的变压规律有

再将绝缘导线绕原线圈n匝接入原线圈，然后在新的原线圈两端接上电压为U1的交流电源，用电压表测出副线圈两端的电压U3；根据变压器的变压规律有

联立解得

，

17．副线圈，因为副线圈中电流大于原线圈的电流

【详解】

降压变压器的副线圈应当用较粗的导线。根据理想变压器的特点可知输出功率等于输入功率，即

降压变压器的电压满足

因而电流满足

即副线圈的电流大于原线圈的电流，又因为变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗，所以副线圈应用较粗的导线。

18．1600匝

【详解】

由变压器的匝数之比等于电压之比则有

可得

解得

19．136匝；21V

【详解】

根据变压器的电压与匝数成正比，可知

解得副线圈的匝数为

当输入电压只有220V，输出电压为

20．(1)；(2)P=800W，I1=20A

【详解】

(1)交流电动势的最大值为

线圈转过时感应电动势的瞬时值

(2)变压器原线圈输入电压为

；

变压器副线圈输入电压为U2，则

所以变压器的输入功率

副线圈的电流为

所以电流表的示数为