沪科版 (2019)选择性必修 第二册第3章 交变电流的产生与输送3.4 变压器为什么能改变电压复习练习题

【优选】第4节变压器为什么能改变电压-1随堂练习

一．填空题

1．（1）如图为一正弦交变电流的图象，由图可知电流的有效值I=______，电流瞬时值表达式i=______；

（2）如图所示，和是输电线，在图中空圈内填入所用的电表的符号______，若已知变压比为100︰1，变流比为100︰1，并且知道电压表示数为220V，电流表示数为1000A，则输电线路中的功率为______W。

2．如图所示，L1和L2是高压输电线，甲．乙是两只互感器，若已知n1:n2＝1000:1，n3:n4＝1:100，图中电压表示数为220V，电流表示数为10A，则高压输电线的输电电压U＝_________ V，输送电功率P＝_________ W.

3．为研究无线传输电能,某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置,在短距离内点亮了灯泡,如图实验测得,接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%.

①若用该装置给充电功率为10 W的电波充电,则损失的功率为__________W.

②若把甲线接入电压为220 V的电源,测得该线圈中的电流为0.195 A.这时,接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光,则此灯泡的功率为__________W.

4．（1）如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是（______）

A．用可拆变压器，能方便地从不同接连柱上选取不同匝数的线圈

B．测量原．副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表

C．原线圈接0．8接线柱，副线图接0．4接线柱。副线圈电压大于原线圈电压

D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响

（2）变压器原．副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为和。据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是___________。

5．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_________ 。

6．在如图甲所示电路中，L1．L2．L3为三只“6V,3W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光．则电压表的示数为__________.

7．英国物理学家__________（选填“法拉第”或“安培”）经过10年的艰苦探索，终于在1831年发现了电磁感应现象，进一步揭示了电现象与磁现象之间的密切联系，奏响了电气化时代的序曲。如图是一理想变压器，左边的线圈叫__________线圈（选填“原”或“副”），要使灯泡持续发光，AB端应通入__________电（选填“交流”或“直流”）。

8．如图所示，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，试回答下列问题：

（1）线圈应连到学生电源的______（选填“直流”．“交流”）输出端上；

（2）将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将_____（选填“变亮”．“变暗”），这说明灯泡两端的电压_____（选填“变大”．“变小”）；

（3）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器原．副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的原线圈两端的电压为8.2V，则副线圈两端的电压值可能是______。

A．16.4V    B．5.0V    C．3.6V

9．如图所示，一个理想变压器的原线圈接在220V的电压上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光，设原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，则= ___________，当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率为___________W。

10．交流电流表是一种能够测量交变电流有效值的仪表.使用时，只要将电流表串联接入电路即可.若要扩大交流电流表的量程，则可以给它并联一个分流电组，还可以给它配接一个变压器。如图所示，变压器a．b两个接线端子之间线圈的匝数为，c．d两个接线端子之间线圈的匝数为，并且，若将电流表“3A”的量程扩大，应该将交流电流表的接线柱“0”和“3A”分别与变压器的________.（选填“a．b”或“c．d”）接线端子相连，这时电流表的量程为________A.

11．如图所示，理想变压器原线圈接在交变电流两端，经变压器降压后，使小灯泡正常发光．原线圈匝数________（填“多”或“少”）于副线圈匝数，原线圈电压U1与副线圈电压U2的大小关系是U1________U2（填“＞”．“＜”或“=”）．

12．利用图（a）所示的装置可以定性研究产生感应电流的条件及其规律。线圈A．B套在绝缘的闭合环形铁芯C上，线圈B与电流传感器连接。先将电键S闭合，再断开，电流传感器中的电流随时间变化如图（b）所示，则电流传感器的正接线柱应在__________端（选填“a”或“b”）。依据t1~t2过程中的电流变化情况，可以得出结论：________。

13．某变压器原．副线圈匝数比为11：2，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载．

（1）变压器输入．输出功率之比为________   

（2）副线圈两端电压的有效值为________伏

14．一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示。

(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为___V，电流表示数为____A；

(2)当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数为___V，电流表示数为____A，此时输入功率为________W。

15．如图所示，L1．L2是输电线，甲是________互感器，乙是________互感器，若甲图中原副线圈匝数比为100：1，乙图中原副线圈匝数比为1：10，且电压表示数220V，电流表示数10A，则线路输送电压为________V，电流为________A

16．某同学用如图所示可拆变压器做实验（两幅图分别是实物图和所连的电路图）。将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，小灯泡的亮度将______填“变亮”．“变暗”或“不变”。该同学利用该装置进一步探究电容器对交变电流的影响，他将开关打到2，小灯泡发光，现增大输入端的交流电源频率，小灯泡的亮度____填“变亮”．“变暗”或“不变”。

17．变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变________（填“直流”或“交流”）电的电压，在远距离送电中，导线上会有电能损失，损失的电能主要由电流的热效应引起，在输电功率一定时，输电电压越________（填“高”或“低”），电能损失就越小。

18．如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比匝，则穿过原．副线圈磁通量的变化率之比为______，穿过原．副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为______V，原．副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为______V。

参考答案与试题解析

1．【答案】    20sin100πt（A）           

【解析】【来源】四川省内江市威远中学2020-2021学年高二（下）期中理综物理试题

（1）[1]由题图可知电流的有效值为

[2]由题图可知交变电流峰值为

角频率为

所以电流瞬时值表达式为

（2）[3]由题图可知电表1所接变压器原线圈并联在两根输电线上，所以该变压器为电压互感器，电表1应是电压表V。电表2所接变压器原线圈串联在一根输电线上，所以该变压器为电流互感器，电表2应是电流表A。

[4]根据理想变压器变压规律可知输电电压为

根据理想变压器变流规律可知输电电流为

所以输电线路中的功率为

2．【答案】    (1). 2.2×105    (2). 2.2×108

【解析】

【详解】由图可知，甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比；故U=220×1000=220000V；
乙串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，故电流I=10×100=1000A；
则输电功率P=UI=2.2×105×1000=2.2×108W；
点睛：本题考查了变压器的特点，要知道电流互感器和电压互感器的连接方式，并能根据互感器测出电路中的电压和电流，同时注意明确输电功率P=UI．

3．【答案】    (1). 18.6    (2). 15.0

【解析】①由题意可知，该装置的传输效率为35%，充电功率为10 W是有用功率，P总＝P有/35%＝10W / 35%＝28.6W，损失的功率P损＝P总×（1－35%）＝28.6W×0.65＝18.6W。

②P总＝UI＝220V×0.195A＝42.9W，灯泡的功率P有＝P总×35%＝42.9W×0.35＝15W。

4．【答案】AD    漏磁．铁芯发热．导线发热   

【解析】

（1）[1] A．变压器的输出电压跟输入电压以及原副线圈匝数之比都有关，因此需要用可拆卸的变压器研究。故A正确；

B．变压器只能对交流电流的电压有作用，不能改变直流电变压，故B错误；

C．根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知，原线圈08，副线圈04，那么副线圈的电压小于原线圈，所以C错误；

D．探究副线圈电压与匝数的关系，采用控制变量法，即为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响，故D正确。

故选AD。

（2）[2] 漏磁．铁芯发热．导线发热。

5．【答案】(1)     (2) 变压器   

【解析】【来源】【全国百强校】陕西省西安市长安区第一中学2018-2019学年高二上学期期末考试物理（文)试题

【分析】

感应电动势的大小与磁通量的变化率正比。在远距离输电中，提高输电电压的设备是变压器。

【详解】

感应电动势的大小与磁通量的变化率正比，即感应电动势大小为。在远距离输电中，提高输电电压的设备是变压器。

6．【答案】12V

【解析】

【详解】电压表的示数为变压器输入电压，交流电的有效值为Uab=18V；则有：U=Uab-UL1=18V-6V=12V。

7．【答案】法拉第    原    交流   

【解析】【来源】云南省弥勒县第二中学2018-2019学年高二下学期学业水平考试物理试题

【分析】

【详解】

[1]．英国物理学家法拉第经过10年的艰苦探索，终于在1831年发现了电磁感应现象，进一步揭示了电现象与磁现象之间的密切联系；

[2][3]．如图所示，理想变压器，左边的线圈叫原线圈，要使灯泡持续发光，AB端应通入交流电。

8．【答案】交流    变暗    变小    C   

【解析】【来源】山东省邹城市2020-2021学年高二（下）期中教学质量检测物理试题

(1)[1]变压器利用交流电工作，所以线圈应连到学生电源的交流输出端。

(2)[2] [3]副线圈匝数减少，副线圈电压降低，所以灯泡亮度降低。

(3)[4]根据电压规律得

因为变压器不是理想变压器，所以副线圈电压低于4.1V，故选C。

9．【答案】    180   

【解析】

[1]根据理想变压器规律可得

[2]当副线圈电路中电流为时，变压器的输出功率为

由于理想变压器输入功率等于输出功率，则有

10．【答案】a,b；    ；   

【解析】【来源】人教版 高二 选修3-2 第五章 章末知识测评五

【详解】

当只有一组原．副线圈时，理想变压器的电流与匝数间的关系为.在本题中，已知变压器a．b两个接线端子之间线圈的匝数为，c．d两个接线端子之间线圈的匝数为，且，因此，交流电流表的接线柱“0”和“3A”应分别与变压器的接线端子a．b相连，这样，电流表的小示数才能反映原线圈中的大电流，起到扩大量程的作用.此时，电流表的量程为.

故本题答案是：(1). a,b；    (2).

【点睛】

本题的目的是为了达到大量程的电流表，按照变压器的原理应该让原线圈的匝数少一点，负副线圈的匝数多一点。

11．【答案】  多  ＞

【解析】【来源】粤教版高中物理选修3-2 第二章 交变电流单元检测题

【分析】

根据题意知经变压器电压降低，判断出是降压变压器，根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比即可求解．

【详解】

因为这是降压变压器，可知原线圈电压，根据电压与匝数成正比，即，可知，即原线圈匝数多于副线圈匝数．

12．【答案】a    磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同   

【解析】【来源】2020届上海市虹口区高三（下)二模物理试题

【分析】

【详解】

[1]．当电键S闭合的瞬间，根据楞次定律可知，线圈B中的电流a→B→b，而由图（b）可知此电流为负向电流，可知电流传感器的正接线柱应在a端。

[2]．依据t1~t2过程中的电流变化情况，可以得出结论：磁通量变化时才能产生感应电流；磁通量减小的过程中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

13．【答案】  1:1；  40；

【解析】【来源】人教版高中物理选修2-1 第四章 交变电流 电机 单元检测

【分析】

（1）根据理想变压器的特点输入功率等于输出功率，即可求解；
（2）根据原副线圈电压与匝数成正比即可求出副线圈两端的电压；

【详解】

（1）根据理想变压器的特点，输入功率等于输出功率，所以P入：P出=1：1
（2）原线圈两端电压的有效值为：

根据电压与匝数成正比，有：
代入数据：，解得：U2＝40V

【点睛】

解决本题关键是知道理想变压器的特点，没有能量损失，输入功率等于输出功率，以及变压比规律和变流比规律即可求解．

14．【答案】0    0    44    0.44    19.36   

【解析】【来源】山西省古县第一中学2019-2020学年高二（下）期中考试物理试题

(1)[1][2]原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原．副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零

(2)[3]当原线圈接在220V交流电源上时，根据变压器的变压比公式，有

解得

[4]电流为

[5]理想变压器输出功率与输入功率相等，故输入功率

15．【答案】电压    电流    22000    100   

【解析】【来源】吉林省白城市通榆县第一中学2018-2019学年高二下学期第一次月考物理试题

【详解】

根据图象可知，甲与输电线并联，所以甲是电压互感器，乙与输电线串联，所以乙为电流互感器，

根据变压器电压表等于匝数比，有；

乙互感器原线圈的匝数比副线圈匝数1：10，电流表的示数为10A，根据电流与线圈匝数成反比可知，线路输送的电流。

16．【答案】变亮         变亮   

【解析】【来源】浙江省余姚中学2018-2019学年高二上学期期中考试物理试题

【详解】

将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，根据原副线圈电压与其匝数成正比，当增大副线圈匝数，小灯泡的电压增大，那么小灯泡的亮度将变亮；将开关打到2，小灯泡发光，根据容抗公式，现增大输入端的交流电源频率，则容抗减小，通过电容器的电流更大，灯泡会变亮；

【点睛】

解决本题的关键知道容抗对交流电的阻碍作用的大小与什么因素有关．明确容抗的决定因素可以帮助定性分析．

17．【答案】交流    高   

【解析】【来源】湖南省长沙市长郡中学2020-2021学年高二（下）期中考试物理试题

[1]变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变交流电的电压；

[2]在远距离送电中，导线上会有电能损失，损失的电能主要由电流的热效应引起，在输电功率一定时，根据

可知，输电电压越高，电能损失就越小。

18．【答案】1：1        0.2   

【解析】【来源】陕西省咸阳市武功县2020-2021学年度高二（下）期中检测物理试题

[1]理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，则原副线圈磁通量的变化率之比为1:1。

[2]根据

可知，磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动势的最大值，则有

[3]原．副线圈每一匝产生的电动势的有效值相等，均为