高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器同步训练题

3.3变压器同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．理想变压器的原线圈接入表达式为i＝Imsin ωt的交变电流，一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端，读数为0.4 A，当t＝T时，原线圈的电流i＝30 mA，由此可知，此变压器的原副线圈匝数之比为（　　）

A．4∶30 B．40∶3 C．3∶40 D．40∶3

2．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=4:1，V和A均为理想电表，灯泡电阻RL=110 Ω，AB端电压（V）．下列说法正确的是（        ）

A．副线圈输出的交流电频率为25 Hz

B．V的读数为V

C．A的读数为1.0 A

D．变压器输入功率为27.5 W

3．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，当原线圈两端输入u=10sin100πt(V)电压时，接在副线圈两端的交流电压表的示数为（     ）

A．100V B．100V

C．V D．1V

4．如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动，输入电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小滑动片向下移，当用户的用电器增加时，关于各表的读数说法正确的是

A．增大 B．增大 C．增大 D．减小

5．图甲中、是规格为“6V，3W”的灯泡，其中L1串联在原线圈电路中，L2接在副线圈电路中。a、b端接图乙所示的交变电压。现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光。则（　　）

A．电压表示数为18V

B．变压器原副线圈匝数比为3:1

C．电阻箱消耗的电功率为3W

D．增大电阻箱R连入电路的电阻值，电压表的示数将减小

6．如图所示，理想变压器原，副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，原副线圈中通过的电流分别为I1、I2，若保持n1、n2、U1不变，将开关S由闭合变为断开，则（　　）

A．U2增大

B．I1增大

C．I2增大

D．变压器的输入功率减小

7．图甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，图中电表均为理想交流电表，内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（　　）

A．电压表的示数为

B．在0.01s末时刻发电机线圈平面与磁场方向垂直

C．若滑动触头P的位置向上移动、R不变时，电流表读数将减小

D．若滑头P的位置不变、R不变时，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍

8．在图甲所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，R1、R2、R3均为定值电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数为100V

B．A1表的示数为15A

C．A2表的示数为1.0A

D．R1两端电压最大值为120V

9．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1：n2=n4：n3．当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是

A．用户的电压U4增加

B．恒有U1：U2=U4：U3

C．输电线上损耗的功率减小

D．发电机的输出功率不变

10．如图所示的理想变压器电路，原线圈两端接入正弦交流电压，副线圈接有电阻，并接有理想电压表和理想电流表。已知原、副线圈匝数之比为。则（　　）

A．若的阻值和副线圈匝数同时增加到原来的2倍，则变压器输出功率增加到原来的2倍

B．若仅将副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半

C．若仅将的阻值增加到原来的2倍，则变压器输入功率也增加到原来的2倍

D．电压表读数为

11．在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。图中各电表均为理想电表。Rt为热敏电阻（已知其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）

A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为u=

B．在图甲的t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为0

C．Rt处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变

D．Rt处温度降低后，电压表V1示数与电流表A1示数的乘积减小

12．如图所示，将一交流发电机的矩形线圈abcd通过理想变压器外接电阻R=10Ω，已知线圈边长ab=cd=0.1m,ad=bc=0.2m，匝数为50匝，线圈电阻不计，理想交流电压表接在原线圈两端，变压器原副线圈匝数比n1:n2=1:3，线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以ω=200rad/s的角速度匀速转动，则（   ）

A．从图示位置开始计时，线圈中产生的电动势随时间变化的关系式为e=40sin200t(V)

B．交流电压表的示数为40V

C．电阻R上消耗的电功率为720W

D．电流经过变压器后频率变为原来的3倍

13．如图所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1。在原线圈两端接入 50Hz 正弦交流电源，在副线圈两端接有“12V、12W”的灯泡。若灯泡恰能正常 发光，则（　　）

A．变压器输入电压的有效值为 120V

B．变压器输入电流的最大值为 0.10A

C．变压器输入功率大于 12W

D．变压器输出频率等于 5Hz

14．教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P．若发电机线圈的转速变为原来的，则

A．R消耗的功率变为

B．电压表V的读数为U

C．电流表A的读数变为3I

D．通过R的交变电流频率不变

15．如图1所示，理想变压器的副线圈接有三个电阻均为的定值电阻、、，当原线圈两端所接电压按图2所示正弦规律变化时，变压器副线圈理想交流电压表示数为，则理想变压器原线圈中的电流是（　　）

A． B． C． D．

16．下列说法正确的是(　　)

A．法拉第发现了电流磁效应，奥斯特发现了电磁感应现象

B．变压器工作原理是利用互感现象

C．简谐运动的平衡位置就是合力为零的位置

D．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律

二、填空题（共5题）

17．电压与匝数的关系

理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的______，即 ＝ 。

18．n匝线圈组成的电路中，磁通量的变化率为，感应电动势的大小E=____________；在远距离输电中，提高输电电压的设备是_________ ．

19．互感和互感电动势：两个相互靠近但导线不相连的线圈，当一个线圈中的______变化时，它所产生的______会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作______。

20．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________（选填“A”或“B”）线圈的匝数较多。

（2）该实验中输入端所接电源最适合的是________。

A．220 V交流电源          B．12 V以内低压直流电源

C．36 V安全电压          D．12 V以内低压交流电源

三、综合题（共3题）

21．图（a）是一理想变压器的电路连接图，图（b）是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知电压表的示数为20 V，两个定值电阻的阻值R均为10 Ω，则：

（1）求原、副线圈的匝数比；

（2）将开关S闭合，求原线圈的输入功率；

（3）若将电流表A2换成一只单向导电的二极管，求电压表示数．

22．一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图甲所示。如图乙，将两盏标有“6V，0.9W”和一盏标有“3V，0.9W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级，且能够正常发光。已知U1=220V，匝数如图。

(1)请在次级画出如何连接的示意图；

(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小。

23．理想变压器原线圈与变阻器串联后接在电压有效值不变的正弦交流电源上，变压器原副线圈匝数比 ，副线圈接“200V、100W”的用电器RL（设其电阻保持不变），当变阻器电阻R=5Ω时，用电器RL正常工作．则：

（1）正弦交流电源的电压U为多大？

（2）变压器ab两端的等效电阻R´为多大？

（3）通过推算说明欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率，变阻器滑片只能从R=5Ω的位置向哪个方向调？

参考答案：

1．B

2．D

3．D

4．C

5．C

6．D

7．D

8．D

9．B

10．A

11．D

12．C

13．A

14．A

15．B

16．B

17．匝数之比

18．     (1)      (2) 变压器

19．     电流     变化的磁场     互感电动势

20．     A     D

21．（1）   （2）   （3）

22．

(1)由电压和匝数的关系知

，

代入数据得

U2=2V，U3=7V

由U2、U3的结果知仅用两个副线圈中的任一个都不能使三盏灯正常发光。若将两线圈的端点2与3连接，则有

解得

U14=5V

仍不符合题目要求。若将两线圈的端点2与4连接，则有

解得

U13=9V

由公式R=知，“6V，0.9W”的灯泡电阻

R=Ω＝40Ω

“3V，0.9W”的灯泡电阻

R′=Ω=10Ω

由以上所求数据可知，当两盏“6V，0.9W”的灯泡并联再与“3V，0.9W”灯泡串联接入U13时恰正常发光。所以在次级的连接示意图如图所示。

(2)利用P入=P出得

I1U1=0.9×3W

则

23．(1)60V（2） （3）滑片应向上调