高中物理-变压器练习题含答案

一、单选题

1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，正弦交流电源电压的有效值为U=15V保持不变，电阻R1=15Ω，R2=20Ω，滑动变阻器R3最大阻值为40Ω。开始时，滑片P处于滑动变阻器正中间位置，则下列说法错误的是（　　）

A．通过R1的电流为1A

B．电压表读数为12V

C．若向下移动P，电压表读数将变大

D．若向上移动P，变压器的输出功率将变小

2．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，图中电表均为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（　　）

A．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小

B．电压表的示数为5V

C．交流电压的频率为100Hz

D．当照射R的光强增大时，电流表的示数变大

3．图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，原线圈中接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是（　　）

A．电压表的示数等于5V

B．实现点火的条件是>1000

C．变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为

D．t=0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最小

4．在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接电压有效值恒定的正弦交流电，下列分析正确的是（　　）

A．只将开关S1从2拨向1，电流表A的示数变小

B．只将开关S1从2拨向1，副线圈两端的电压不变

C．只将开关S2从4拨向3，R1和R2消耗的总功率变大

D．只将开关S3从闭合改为断开，变压器的输入功率变小

5．如图所示，理想自耦变压器输入端接入正弦交流电，输出端可以通过调节触头的位置来改变输出端匝数，同时在输出端并联一个指示灯L，输出电路中接入滑动变阻器R，调节的位置可以改变R的阻值，两电表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　）

A．指示灯L常亮且通过指示灯的电流方向每秒钟改变50次

B．不论开关S状态如何，电压表示数为

C．闭合开关S，仅向下滑动，输入功率变小

D．闭合开关S，仅向下滑动，电表示数不变

6．由半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，经常用于火警报警装置。如图甲所示是一火警报警器的电路示意图，理想变压器原线圈接入图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻及报警器P（有内阻）组成闭合电路，流过报警器P的电流超过时就会发出警报声。则以下判断正确的是（　　）

A．变压器原线圈两端交变电压

B．当RT所在处出现火情时，变压器输入功率增大

C．当RT所在处出现火情时，电压表示数增大

D．在时，电流表示数为0

7．互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220kV，的原、副线圈匝数比为1:100，交流电压表的示数为100V，交流电流表的示数为1A，则（　　）

A．a是交流电压表，b是交流电流表

B．的原、副线圈匝数比为100:1

C．高压线路输送的电流为1A

D．高压线路输送的电功率为

8．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示。当ab间接入如图丙所示的正弦交变电流后，受电线圈中产生电流实现给手机充电。这时手机两端的ef间电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，二极管视为理想元件，则下列说法正确的是（　　）

A．t=0.01s时电流表示数为0

B．送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2=44:1

C．送电线圈和受电线圈的匝数比n1：n2=22:1

D．若充电器线圈中通以恒定电流，则手机线圈中也将产生恒定电流

9．某发电站向远方供电，将的电压直接加在输送线路的输入端，且输送的电功率为；输送线路的终端获得的电功率为。若要将此输送线路的效率提升为98.5%，则输送线路的输入端需要接入的如图所示升压变压器的匝数比为（　　）

A．3：20 ．3：10 ．2：5 ．1：10

10．如图所示电路中，理想变压器原线圈两接线柱间的交流电压的有效值不变，两灯泡L1、L2规格完全相同，在以下各种操作中各电路元件都没有损坏，下列说法正确的是（　　）

A．仅使滑片M下移，电流表示数变大

B．仅使滑片M下移，变压器原线圈中的电流变大

C．仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，灯泡L2中的电流一直增大

D．仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，电流表示数一直增大

二、多选题

11．如图所示，矩形线圈面积为0.1m2，匝数为100，绕OO′轴在磁感应强度为的匀强磁场中以角速度5πrad/s匀速转动。从图示位置开始计时。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，其他电阻不计，下列判断正确的是（　　）

A．在t=0.2s时，穿过线圈的磁通量变化率最大

B．时，变压器输入功率为50W

C．P向上移动时，电压表示数变大

D．P向上移动时，电流表示数变小

12．如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，降压变压器的输出功率，发电机的输出电压为250 V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（　　）

A．降压变压器原线圈中电流的频率为100 Hz

B．流过输电线的电流大小为10 A

C．发电机的输出功率为92 kW

D．升压变压器原、副线圈的匝数之比

13．如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，V为交流电压表。当原线圈接有如图乙所示正弦交变电压时，两只灯泡的亮度相同。则（　　）

A．与副线圈并联的电压表在t=1×10-2 s时的示数为0

B．与副线圈并联的电压表在t=0.5×10-2 s时的示数为22V

C．当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗

D．当原线圈所接正弦交变电压的频率变为100Hz时，灯泡L1变暗，灯泡L2变亮

14．关于变压器，下列说法正确的是（　　）

A．它可以改变交流电的电压

B．它可以改变交流电的电流

C．它可以改变交流电的频率

D．它可以改变输送电功的大小

15．输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10Ω。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10W；接2时，匝数比为1∶2，输电线消耗的功率为ΔP。以下判断正确的是（　　）

A．r=5Ω ．r=10Ω ．ΔP=22.5W ．ΔP=45W

16．2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　）

A．降压变压器的输出电压U4增加了 ．升压变压器的输出电流I2增加了

C．输电线上损失的功率减小了 ．发电厂输出的总功率增加了

17．如图所示，理想变压器的原，副线圈匝数之比为5：1，R2=5Ω，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表A2的示数为4A，下列说法正确的是（　　）

A．电压表V1的示数是100V ．电阻R1的值为275Ω

C．电路消耗的总功率是80W ．若R2的阻值增大，则电压表V2的示数将增大

18．如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，各电表均为理想电表，当的滑片向下滑动时，电表的示数变化的大小为，则（       ）

A．电压表的示数不变 ．电流表的示数变小

C．比值不变 ．比值变小

19．如图所示，理想变压器原线圈a、b端接电压稳定的交流电源，副线圈接一灯泡L和滑动变阻器R，电压表均视为理想电表。不计小灯泡电阻的变化，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，下列说法正确的是（　　）

A．电压表V2的示数变小

B．电压表V1的示数不变

C．小灯泡L消耗的功率变大

D．变压器原、副线圈的电流之比增大

20．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻R=10Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡。原线圈接一个经双可控硅调节后的电压U，U随时间t的变化规律如图乙所示，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前四分之一周期电压被截去。现将S1、S2、S3闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．输入电压U的有效值为10V ．R消耗的电功率为10W

C．只断开S3后，L2正常发光 ．只断开S2后，原线圈的输入功率增大

三、解答题

21．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V、 9.5kW的电力，求:

（1）升压变压器原、副线圈的匝数比n₁:n₂；

（2）输电线的总电阻R；

（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4。

22．如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=350V，它通过总电阻r线=2.8Ω的输电线直接向居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V的白炽灯，这些白炽灯额定总功率为P用=22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。求：

（1）当居民区的电灯全部使用时，输电线损失的电功率多大？

（2）若采用高压输电，在发电机端用理想升压变压器，在用户端用理想降压变压器，已知降压变压器的匝数比为20：1，部分电路如图2所示。当全部用户的白炽灯都工作时，白炽灯恰好正常发光，输电线上损耗的功率多大？

23．小型水利发电站的发电机输出功率为1000KW，输电线的电阻为5Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220V，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，已知升压变压器的原、副线圈的匝数之比为1:20.求：

（1）输电线上的电流I2；

（2）发电机的输出电压U1为多少；

（3）降压变压器的原、副线圈的匝数之比。

【参】

一、单选题

1．A

【解析】

【详解】

AB．理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶2，可知原副线圈的电流之比为2∶1，设通过原线圈的电流为I，则副线圈的电流为0.5I，初级电压为

次级电压为

根据电压器电压之比等于匝数之比可得

联立解得

A错误，符合题意，B正确，不符合题意；

C．向下移动P，则电阻增大，次级电流变小，初级电流也随之变小，电阻的电压变小，变压器输入的电压变大，次级电压也变大，电压表读数变大，C正确，不符合题意；

D．直流电路中外电路的总电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，如图所示

R1等效为电源内阻，若向上移动P，R3电阻减小，等效外电阻为

开始时，滑片P处于滑动变阻器正中间位置，可知

随着R等效的减小，副线圈输出功率将变小，D正确，不符合题意。

故选A。

2．D

【解析】

【详解】

A．当L1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，选项A错误；

B．原线圈接入电压的最大值是220V，所以原线圈接入电压的有效值是

U=220V

理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以V的示数为11V，选项B错误；

C．由图乙知

T=0.02s

所以频率为

选项C错误；

D．R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，根据知副线圈输出功率增加，根据能量关系，原线圈输入功率也增加，则原线圈电流增加，所以电流表A的示数变大，选项D正确。

故选D。

3．B

【解析】

【详解】

A．电压表的示数为输入电压的有效值，根据图乙得到原线圈电压的最大值为5V，所以电压表的示数为

A错误；

B．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会点火，根据

且

，

得实现点火的条件是

B正确；

C．由图像可知

故正弦交流电表达式为

C错误；

D．由图像可知t=0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最大，D错误。

故选B。

4．D

【解析】

【详解】

AB．只将S1从2拨向1时，变小，由变压器的变压公式

不变，副线圈两端的电压变大，由可知输出电流变大，则输出功率变大，而变压器的输入功率变大，故原线圈的电流变大，即电流表的示数变大，故AB错误；

C．将开关S2从4拨向3，变小，由变压器的变压公式

不变，副线圈两端的电压变小，由可知R1和R2消耗的总功率变小，故C错误；

D．只将开关S3从闭合改为断开，副线圈少一个支路，其总电阻变大，而不变，由可知副线圈的功率减小，则变压器的原线圈的功率变小，故D正确；

故选D。

5．C

【解析】

【详解】

A．指示灯L不经过开关S与一小段线圈连接，不论S状态如何，灯L常亮，由题意可知，交流电周期

且一个周期电流方向改变2次，故每秒钟通过指示灯的电流方向改变100次，A错误；

B．不论开关S状态如何，电压表示数都为有效值220V，B错误；

C．闭合开关S，仅向下滑动，输出端匝数减小，根据电压比可知，输出端电压减小，由可知，输出端的功率变小，输入功率变小，C正确；

D．闭合开关S，仅向下滑动，接入电路的电阻阻值减小，电压表示数不变，输出端电压不变，由欧姆定律可知，电流表示数变大，D错误。

故选C。

6．B

【解析】

【详解】

A．由图乙可知输入交流电的周期

结合图象得变压器原线圈两端交变电压

故A错误；

BC．当处出现火情时温度升高、阻值减小，副线圈中电流增大，理想变压器的输出功率变大，则变压器的输入功率变大，由于输入电压不变，所以副线圈的电压不变，由欧姆定律

可知报警器P两端电压增大，则热敏电阻两端电压减小，电压表示数减小，故B正确，C错误；

D．电流测的是电流有效值，所以在时，电流表示数不为0，故D错误。

故选B。

7．D

【解析】

【详解】

A．两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，A错误；

B．变压器原副线圈电压之比等于匝数之比，所以原、副线圈匝数之比为

B错误；

C．变压器原副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100A，C错误；

D．由C选项可知高压线路输送的电功率为

D正确。

故选D。

8．C

【解析】

【详解】

A．由丙图可知t=0.01s时送电线圈中电压变化率最大，由法拉第电磁感应定律知：受电线圈中感应电动势达到最大值，电流表有示数，故A错误；

BC．由丙图知，送电线圈电压有效值为220V，因为有二极管在受电线圈电路中阻止反向电流通过，所以受电线圈电压有效值为

根据法拉第电磁感应定律知

故B错误，C正确；

D．若充电器线圈中通以恒定电流，则受电线圈中不会有感应电流出现，故D错误。 

故选C。

9．B

【解析】

【详解】

直接输送时

得

经过变压器升压后输送

得

则

故B正确，ACD错误。

故选B。

10．C

【解析】

【详解】

A．仅使滑片M下移，副线圈匝数减小，根据理想变压器

知副线圈电压减小，副线圈电路电阻不变，所以电流减小，故A错误；

B．仅使滑片M下移，副线圈电压、电流均减小，所以副线圈功率减小，根据理想变压器特点

知原线圈中电流变小，故B错误；

C．仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，并联部分电路电压（副线圈电压）不变，L2所在支路电阻逐渐减小，根据并联分流特点可知，L2中电流一直增大，故C正确；

D．仅使滑片N自变阻器a端向b端移动，则并联部分电阻先增大后减小，副线圈总电阻先增大后减小，副线圈电压不变，所以副线圈总电流（电流表示数）先减小后增大，故D错误。

故选C。

二、多选题

11．BD

【解析】

【详解】

A．周期为

在时，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，磁通量变化率最小，故A错误；

B．交流电的最大值为

则原线圈电压

当时，副线圈电压

U2=50V

则副线圈功率

所以输入功率也为50W，故B正确；

CD．当P位置向上移动时，副线圈匝数变少，原副线圈电压之比等于线圈匝数比，所以副线圈电压变小，即电压表示数变小，根据

可知，副线圈功率减小，则原线圈功率减小，原线圈电压不变，则原线圈电流减小，所以电流表示数减小，故C错误，D正确。

故选BD。

12．BD

【解析】

【分析】

本题考查电能的输送。

【详解】

A．由用电器两端的电压随时间变化的图像可知

故

变压器不改变电流的频率，故A错误；

B．由电功率可知，降压变压器的输出电流

根据

解得流过输电线的电流大小

故B正确；

C．发电机的输出功率

故C错误：

D．流过升压变压器原线圈的电流

根据

解得

故D正确。

故选BD。

13．BC

【解析】

【详解】

AB．输入电压有效值为

解得

电压表测量值为输出电压的有效值，始终为22V，A错误，B正确；

CD．题中原正弦交变电压的频率为50Hz，由电容和电感对交流电的作用规律可知，当频率变为100Hz时，电容的阻碍作用减弱，电感的阻碍作用增强，灯泡L1变亮，灯泡L2变暗，C正确，D错误；

故选BC。

14．AB

【解析】

【详解】

A．变压器电压之比等于线圈匝数之比，故变压器可以改变电压，A正确；

B．变压器电流之比等于线圈匝数的反比，故变压器可以改变电流，B正确；

C．变压器不能改变交流电的频率，C错误；

D．输送的电功取决于用电器的多少，与变压器无关，D错误。

故选AB。

15．AD

【解析】

【详解】

当开关S接1时，左侧变压器次级电压

U2=3×7.5V=22.5V

电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压

电流

则右侧变压器初级电压

电流

则

当开关S接2时，设输电线中电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知

解得

I=3A

则输电线消耗的功率为

故选AD。

16．AC

【解析】

【详解】

AB．拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，减小，又因为

所以减小，又因为

所以也随着减小，则输电线上的电压损失

减小，由于发电厂输出电压恒定，输送电压也恒定，根据

可知增加，也增加，故A正确，B错误；

C．根据

可知输电线上损失的功率减小了，故C正确；

D．因为

所以减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，所以发电厂输出总功率

减小，故D错误。

故选AC。

17．AD

【解析】

【详解】

A．由题意得

由

得

故A正确；

B．由图乙可知电源的输入电压为

所以R1上的电压为

又因为

所以

所以

故B错误；

C．电路消耗的总功率为

故C错误；

D．若R2的阻值增大，则电流I2减小，从而I1减小，则R1上的电压减小，又因为总的输入电压不变，所以原线圈两端电压U1增大，则副线圈两端电压也增大，即电压表V2的示数将增大，故D正确。

故选AD。

18．AC

【解析】

【详解】

AB．由于理想变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即电压表的示数不变，滑动变阻器滑片向下滑动，副线圈总电阻减小，副线圈电流表的示数变大，故副线圈总输出功率变大，由于原、副线圈电压不变，故原线圈中的电流表的示数变大，故A正确，B错误；

C．电压表测的是两端的电压，测得通过的电流，故

由于为定值电阻，阻值不变，所以比值不变，故C正确；

D．副线圈电压关系为

故

故

所以比值不变，故D错误。

故选AC。

19．ABC

【解析】

【详解】

ABC．原线圈a、b端接电压稳定的交流电源，电压表V1的示数不变，副线圈两端电压不变，灯泡L和滑动变阻器R串联，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器变阻器接入电路电阻变小，两端电压降低，电压表V2的示数变小，小灯泡两端电压升高，消耗的功率变大，故ABC正确；

D．变压器原、副线圈的电流之比等于线圈匝数倒数之比，不会变化，故D错误。

故选ABC。

20．AC

【解析】

【详解】

A．由

得

A正确；

B．根据

副线圈电压为

根据

B错误；

C．只断开S3后，L2电压没有影响，L2正常发光，C正确；

D．只断开S2后，负载电阻变大，输出电压不变，根据

输出功率减小、则输入功率也减小，D错误。

故选AC。

三、解答题

21．（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】

（1）升压变压器、副线圈匝数比为

（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有

而发电机输出功率等于升压变压器的输出功率，有

所以

（3）设降压变压器原线圈上电压为

所以降压变压器原、副线圈匝数比为

22．（1）13720W；（2）70W

【解析】

【详解】

（1）白炽灯总电阻

干路电流为

输电线损失的电功率

（2）用户总电流

根据

解得

输电线上损失的功率为

23．（1）100A；（2）500V；（3）

【解析】

【详解】

（1）输电线上损失的功率

根据出电阻的功率公式

联立解得

（2）发电机的输送功率

根据变压器工作原理

联立解得

（3）降压变压器原线圈电压

根据变压器原理

由闭合电路欧姆定律

联立解得