高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第13章第2練　訓(xùn)練1　變壓器（含詳解）

訓(xùn)練1變壓器1．(2020·江蘇卷·2)電流互感器是一種測(cè)量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器()A．是一種降壓變壓器B．能測(cè)量直流電路的電流C．原、副線圈電流的頻率不同D．副線圈的電流小于原線圈的電流2．(2023·廣東卷·6)用一臺(tái)理想變壓器對(duì)電動(dòng)汽車充電，該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，輸出功率為8.8kW，原線圈的輸入電壓u＝220eq\r(2)sin(100πt)V。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是()A．20A,50Hz B．20eq\r(2)A,50HzC．20A,100Hz D．20eq\r(2)A,100Hz3．(2023·北京卷·7)自制一個(gè)原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦交流電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡。實(shí)際測(cè)得小燈泡兩端電壓為2.5V。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是()A．僅增加原線圈匝數(shù)B．僅增加副線圈匝數(shù)C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍D．將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈4．(2022·河北卷·3)張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡(jiǎn)易模型如圖所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1∶n的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時(shí)刻，線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后，輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是()A．發(fā)電機(jī)輸出的電壓為eq\r(2)πNBSzB．發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2πnzC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為eq\r(2)πNBSnz∶UD．發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)e＝eq\r(2)πNBSnzsin(2πnz)5．(多選)(2024·廣東省模擬)如圖為理想的自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動(dòng)觸頭，P′為滑動(dòng)變阻器上的滑片，電流表為理想電表，若輸入電壓U1一定，則()A．P不動(dòng)，P′向下滑動(dòng)時(shí)，U2一直在減小B．P′不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，U1和U2的比值增大C．P′不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，電流表讀數(shù)在增大D．P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，同時(shí)P′向下滑動(dòng)時(shí)，小燈泡的亮度可以不變6．(2023·江蘇鹽城市三模)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1，原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u，R為阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小的光敏電阻，L1和L2是兩個(gè)完全相同的燈泡，電表均為理想交流電表。則()A．通過光敏電阻的交變電流頻率為10HzB．若L2的燈絲燒斷，則電壓表的示數(shù)為5VC．當(dāng)照射R的光照強(qiáng)度增大時(shí)，電流表的示數(shù)變小D．圖像上對(duì)應(yīng)的0.01s時(shí)刻，發(fā)電機(jī)中的線圈平面與中性面垂直7.如圖所示，原、副線圈匝數(shù)比為100∶1的理想變壓器，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u1＝310sin314t(V)，π取3.14，則()A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為3.1VB．副線圈兩端的電壓頻率為50HzC．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，原線圈輸入功率變小D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變小8．(多選)(2022·湖北卷·9)近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡(jiǎn)化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其他損耗，下列說法正確的是()A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22∶1C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同9.(2023·廣東廣州市育才中學(xué)期中)一含有理想自耦變壓器的電路如圖所示，變壓器副線圈匝數(shù)可調(diào)，原線圈串聯(lián)定值電阻r后接在有效值為220V的正弦式交流電源上，定值電阻R＝4r。當(dāng)副線圈匝數(shù)調(diào)至某位置時(shí)，R和r的功率恰好相等，則此時(shí)原、副線圈匝數(shù)比為()A．2∶1B．1∶2C．4∶1D．1∶410.(多選)(2023·河南開封市一模)如圖為一理想變壓器，其中所接的4盞燈泡規(guī)格均為“10V5W”。當(dāng)接入電壓u＝U0sin(100πt)的電源時(shí)，4盞燈均正常發(fā)光。下列說法正確的是()A．原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝3∶1∶2B．電流在1s時(shí)間內(nèi)改變50次方向C．U0＝40eq\r(2)VD．變壓器的輸出功率為20W11．(多選)(2021·河北卷·8)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2，當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I，不計(jì)線圈電阻，下列說法正確的是()A．通過電阻R2的電流為eq\f(n1I,n2)B．電阻R2兩端的電壓為eq\f(n2IR1,n1)C．n0與n1的比值為eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)D．發(fā)電機(jī)的功率為eq\f(\r(2)NBL2ωIn1＋n2,n0)12．(2023·重慶卷·12)一興趣小組擬研究某變壓器的輸入和輸出電壓之比，以及交流電頻率對(duì)輸出電壓的影響。圖甲為實(shí)驗(yàn)電路圖，其中L1和L2為變壓器的原、副線圈，S1和S2為開關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器RP的滑片，R為電阻箱，E為正弦式交流電源(能輸出電壓峰值不變、頻率可調(diào)的交流電)。(1)閉合S1，用多用電表交流電壓擋測(cè)量線圈L1兩端的電壓?；琍向右滑動(dòng)后，與滑動(dòng)前相比，電表的示數(shù)________(選填“變大”“不變”或“變小”)。(2)保持S2斷開狀態(tài)，調(diào)整E輸出的交流電頻率為50Hz，滑動(dòng)滑片P，用多用電表交流電壓擋測(cè)得線圈L1兩端的電壓為2500mV時(shí)，用示波器測(cè)得線圈L2兩端電壓u隨時(shí)間t的變化曲線如圖乙所示，則線圈L1兩端與L2兩端的電壓比值為________(保留3位有效數(shù)字)。(3)閉合S2，滑動(dòng)P到某一位置并保持不變。分別在E輸出的交流電頻率為50Hz、1000Hz的條件下，改變R的阻值，用多用電表交流電壓擋測(cè)量線圈L2兩端的電壓U，得到U－R關(guān)系曲線如圖丙所示。用一個(gè)阻值恒為20Ω的負(fù)載R0替換電阻箱R，由圖丙可知，當(dāng)頻率為1000Hz時(shí)，R0兩端的電壓為________mV；當(dāng)頻率為50Hz時(shí)，為保持R0兩端的電壓不變，需要將R0與一個(gè)阻值為________Ω的電阻串聯(lián)。(均保留3位有效數(shù)字)13.(2022·湖南卷·6)如圖，理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同，滑動(dòng)觸頭P1初始位置在副線圈正中間，輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源。定值電阻R1的阻值為R，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為9R，滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表的示數(shù)為U，理想電流表的示數(shù)為I。下列說法正確的是()A．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U不變B．保持P1位置不變，P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，I減小，U增大D．保持P2位置不變，P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中，R1消耗的功率減小第2練變壓器遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)十五：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系訓(xùn)練1變壓器1．D[電流互感器原線圈匝數(shù)少，副線圈匝數(shù)多，是一種升壓變壓器，故A錯(cuò)誤；變壓器的原理是電磁感應(yīng)，只能夠在交流電路中才能正常工作，故它不能測(cè)量直流電路的電流，故B錯(cuò)誤；變壓器不改變交變電流的頻率，故C錯(cuò)誤；變壓器的電流與匝數(shù)成反比，因此副線圈的電流小于原線圈的電流，故D正確。]2．A[由題可知原線圈輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))＝220V，原線圈電流為I1＝eq\f(P,U1)＝40A，副線圈輸出電流的有效值為I2＝eq\f(n1,n2)I1＝20A，變壓器無法改變電流的頻率，故f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故選A。]3．B[由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知，僅增加原線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓U2減小，不能使小燈泡正常發(fā)光，故A錯(cuò)誤；由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知，僅增加副線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓U2增大，有可能使小燈泡正常發(fā)光，故B正確；由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知，將原、副線圈匝數(shù)都增為原來的兩倍，由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故C錯(cuò)誤；將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)起來接入副線圈，由于原線圈的電壓不變，則副線圈的輸出電壓U2不變，不能使小燈泡正常發(fā)光，故D錯(cuò)誤。]4．C[發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為nz，輸出交變電流的頻率為f＝nz，B錯(cuò)誤；線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦交流電，最大值為Em＝NBS·2π·nz，則發(fā)電機(jī)輸出的電壓為E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\r(2)πNBSnz，A錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(E,U)＝eq\f(\r(2)πNBSnz,U)，C正確；發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt＝2πNBSnzsin(2πnzt)，D錯(cuò)誤。]5．BD[根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P不動(dòng)，則匝數(shù)比一定，可知U2不變，A錯(cuò)誤；P′不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，副線圈接入的線圈匝數(shù)變小，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，U1和U2的比值增大，B正確；P′不動(dòng)，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度時(shí)，根據(jù)上述可知，U2減小，則通過副線圈的電流減小，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，通過原線圈的電流減小，即電流表讀數(shù)在減小，C錯(cuò)誤；P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，同時(shí)P′向下滑動(dòng)時(shí)，副線圈接入的線圈匝數(shù)變小，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，U2減小，由于I2＝eq\f(U2,R燈＋R)，由于P′向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻R減小，結(jié)合上述，電流I2可能不變，即P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，同時(shí)P′向下滑動(dòng)時(shí)，小燈泡的亮度可以不變，D正確。]6．B[由題圖乙可知，理想變壓器原線圈的交流電的周期為T＝0.02s，頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，變壓器副線圈交流電的頻率與原線圈相同，故通過光敏電阻的交變電流頻率為50Hz，A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，原線圈的交流電的電壓的峰值U1m＝25eq\r(2)V，原線圈的交流電的電壓的有效值U1＝eq\f(U1m,\r(2))＝25V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得U2＝5V，副線圈電壓由原線圈電壓和匝數(shù)比決定，與負(fù)載電阻無關(guān)，若L2的燈絲燒斷，則電壓表的示數(shù)仍為5V，B正確；當(dāng)照射R的光照強(qiáng)度增大時(shí)，R的阻值減小，副線圈的功率變大，副線圈中的電流I2變大，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原線圈電流I1增大，電流表的示數(shù)變大，C錯(cuò)誤；圖像上對(duì)應(yīng)的0.01s時(shí)刻，電壓瞬時(shí)值為零，發(fā)電機(jī)中的線圈平面與中性面重合，D錯(cuò)誤。]7．B[由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得U2＝eq\f(U1n2,n1)，因U1＝eq\f(310,\r(2))V，所以U2＝eq\f(310,\r(2))×eq\f(1,100)V≈2.2V，A錯(cuò)誤；由瞬時(shí)值表達(dá)式可得ω＝314rad/s，則頻率f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(314,2π)Hz＝50Hz，B正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，n1減小，則U2增大，電壓表示數(shù)變大，I2＝eq\f(U2,R)增大，副線圈的輸出功率P出＝U2I2增大，原線圈的輸入功率增大，C、D錯(cuò)誤。]8．AC[根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(80%U1,U2)，可得接收線圈的輸出電壓約為U2＝8V，故A正確；由于漏磁，接收線圈與發(fā)射線圈功率不相等，接收線圈與發(fā)射線圈中的電流比I2∶I1≠n1∶n2＝22∶1，故B錯(cuò)誤；變壓器是不改變其交變電流的頻率的，故C正確；由于穿過發(fā)射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不相等，所以穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的磁通量變化率不相同，故D錯(cuò)誤。]9．B[設(shè)原、副線圈的匝數(shù)之比為n，副線圈的電流為I，根據(jù)理想變壓器的原、副線圈中電流大小與線圈匝數(shù)關(guān)系可知原線圈的電流為eq\f(I,n)，又因?yàn)镽和r的功率恰好相等，所以可知(eq\f(I,n))2r＝I2R＝4I2r，因此n＝eq\f(1,2)，B正確。]10．AC[根據(jù)接入電壓的表達(dá)式可知，ω＝100πrad/s，則交流電的頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，所以在1s時(shí)間內(nèi)電流方向要改變100次，B錯(cuò)誤；4盞燈相同且均正常發(fā)光，所以加在燈泡兩端的電壓均為U，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，則有IU1＝IU＋2IU(I、U分別為燈泡的額定電流和額定電壓)，得U1＝3U，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(3,1)，eq\f(n1,n3)＝eq\f(U1,U3)＝eq\f(3,2)，則有原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝3∶1∶2，A正確；電源電壓的有效值為U＋U1＝40V，則U0＝40eq\r(2)V，C正確；變壓器的輸出功率等于副線圈各用電器功率之和，即等于三個(gè)燈泡的功率之和15W，D錯(cuò)誤。]11．BC[由題知理想電流表讀數(shù)為I，則根據(jù)歐姆定律有U1＝IR1根據(jù)變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系有eq\f(n0,n1)＝eq\f(U0,U1)，eq\f(n0,n2)＝eq\f(U0,U2)則有U0＝eq\f(n0,n1)IR1，U2＝eq\f(n2,n1)IR1再由歐姆定律有U2＝I2R2，可計(jì)算出I2＝eq\f(n2R1,n1R2)I，故A錯(cuò)誤，B正確；由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則有Emax＝2NBL2ω，U0＝eq\f(Emax,\r(2))＝eq\r(2)NBL2ω又U0＝eq\f(n0,n1)IR1，則eq\f(n0,n1)＝eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)，C正確；由于變壓器為理想變壓器，則有P0＝P1＋P2＝U1I＋U2I2＝I2R1＋U2I2，聯(lián)立解得P0＝eq\f(\r(2)NBL2ωI,n0)(eq\f(n12R2＋n22R1,n1R2))由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)電機(jī)的功率為P0，D錯(cuò)誤。]12．(1)變大(2)12.6(3)27212解析(1)閉合S1，滑動(dòng)變阻器RP是分壓接法，滑片P向右滑動(dòng)后，用多用電表交流電壓擋測(cè)量線圈L1兩端的電壓。線圈L1兩端的電壓增大，因此與滑動(dòng)前相比，電表的示數(shù)變大。(2)保持S2斷開狀態(tài)，調(diào)整E輸出的交流電頻率為50Hz，多用電表交流電壓擋測(cè)得線圈L1兩端的電壓為U1＝2500mV。線圈L2兩端電壓u隨時(shí)間t的變化曲線如題圖乙所示，由u－t圖像可得，線圈L2兩端電壓為U2＝