2019-2021北京重点区高三(上)期末物理汇编：变压器.docx

2019-2021北京重点区高三（上）期末物理汇编
变压器
一、多选题
1．（2020·北京海淀·高三期末）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，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是

A．I2=n2n1I1
B．U2=n2n1U1
C．开关S由闭合变为断开，U2将变大
D．不论开关S闭合或断开，始终有U1I1= U2I2的关系
2．（2019·北京西城·高三期末）如图所示，理想变压器的原线圈接在u=2202sin100πt （V）的交流电源上，副线圈接有R = 55W 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是

A．电流表的读数为1.00 A
B．电流表的读数为2.00A
C．电压表的读数为110V
D．电压表的读数为155V
3．（2020·北京海淀·高三期末）图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，Q为滑动头．现令Q从均匀密绕的副线圈最低端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值，电功率指平均值）．下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是（       ）

A． B．
C． D．
二、单选题
4．（2021·北京朝阳·高三期末）如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为n1：n2，原线圈接正弦交流电源，电压保持不变，副线圈接有滑动变阻器、一个小灯泡、一个电容器。电流表和电压表均可视为理想电表。当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列选项正确的是（　　）

A．电压表V2的示数不变
B．灯泡变亮
C．变压器的输入功率变大
D．电容器的电荷量减少
5．（2020·北京海淀·高三期末）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，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光。将开关S由闭合变为断开，则（　　）

A．U2增大 B．I1减小
C．I2增大 D．变压器的输入功率增大
6．（2019·北京海淀·高三期末）如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=220匝，交流电源的电压u=2202sin100πt(V)，电阻R=44Ω，电表均为理想交流电表．则下列说法中不正确的是(       )

A．交流电的频率为50Hz
B．电流表A1的示数为0.20A
C．变压器的输入功率为88W
D．电压表的示数为44V
7．（2019·北京东城·高三期末）某兴趣小组利用如图所示装置给灯泡供电．图中两磁极位置相对于水平轴线OO'对称，导线框ABCD绕轴线OO'以角速度ω匀速转动，并通过升压变压器给灯泡供电．下列说法正确的是

A．图示位置穿过线框的磁通量为零
B．图示位置线框产生的感应电动势为零
C．线框ABCD中电流的有效值小于灯泡中电流的有效值
D．若灯泡偏暗，可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度
三、实验题
8．（2020·北京朝阳·高三期末）某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示.

(1)下列说法正确的是_______。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是___________。
A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起

(3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即U1U2=n1n2.
四、解答题
9．（2021·北京海淀·高三期末）如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表1所示。不考虑小风扇电机的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。
热风时电吹风输入功率P1
500W
自然风时电吹风输入功率P2
60W
小风扇额定电压U
60V
小风扇输出机械功率P3
52W

(1)吹自然风时，触片P应接触哪两个触点？求出变压器原、副线圈的匝数比n1:n2；
(2)计算吹热风时电热丝中的电流；
(3)求小风扇电机的内阻。

10．（2019·北京朝阳·高三期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=4:1．原线圈接电压为u=2202sin100πt（V）的交流电源，副线圈接R=27.5Ω的电阻．电流表和电压表可视为理想电表．求：

（1）副线圈中电压表的示数U；
（2）原线圈中电流表的示数I．

参考答案
1．BD
【详解】
AB．根据单相变压器的电压规律：
U1U2=n1n2
解得：U2=n2n1U1
电流规律：
I1I2=n2n1
解得：I2=n1n2I1，故A错误，B正确；
C．输入电压决定输出电压，根据上述分析可知不论开关闭合还是断开，理想变压器的电压规律始终不变，所以U2也不变，故C错误；
D．理想变压器输入功率等于输出功率：
P1=P2
U1I1=U2I2
故D正确。
故选BD。
2．AC
【详解】
CD．原线圈电压有效值U1=220V，根据原副线圈匝数比为2:1可知次级电压为U2=110V，则电压表的读数为110V，选项C正确，D错误；
AB．根据变压器输入功率等于输出功率，即
U1I1=U22R
解得I1=1.00A，选项A正确，B错误；
故选AC.
3．BC
【详解】
A.副线圈匝数不断增加，输出电压U2不断增加，故电流I2不断增加，其功率不断增加，故输入功率也增加，输入电流I1也增加，故选项A不合题意；
BC.副线圈匝数不断增加，输出电压不断增加，P沿副线圈匀速上滑，故输出电压U2与时间成正比，电流I2也随时间逐渐增大，由于副线圈接入白炽灯L，其电阻会随电流的增大而增大，其伏安特性曲线为曲线，故选项BC符合题意；
D. P沿副线圈匀速上滑，输出电压U2与时间成正比，输出功率为I2U2 ，P2-t图线应为曲线，故选项D不合题意．
4．D
【解析】
【详解】
A．当滑动变阻的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，可将副线圈与滑动变阻器看成电源，副线圈两端电压不变，则路端电压变小，即电压表V2的示数变小，故A错误；
B．由于路端电压变小，则灯泡变暗，故B错误；
C．副线圈中电流变小，则原线圈中的电流变小，由于原线圈中电压不变，则变压器的输入功率变小，故C错误；
D．由于路端电压变小，则电容器两端电压变小，由公式C=QU可知，电容器的电荷量减少，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．根据U1n1=U2n2可知U2不变，选项A错误；
BC．将开关S由闭合变为断开，则次级电阻变大，次级电流I2减小，则初级电流I1减小，选项B正确，C错误；
D．变压器的输出功率P2=I2U2减小，则输入功率减小，选项D错误；
故选B.
6．C
【详解】
A．交流电源的电压u=2202sin100πt(V)，则ω=100πrad/s，据ω=2πT=2πf可得，交流电的频率
f=ω2π=100π2πHz=50Hz．
故A项正确．
D．交流电源的电压u=2202sin100πt(V)，则变压器原线圈两端电压U1=220V，据U1:U2=n1:n2可得，变压器副线圈两端电压
U2=n2n1U1=2201100×220V=44V，
则电压表的示数为44V．故D项正确．
B．变压器副线圈的电流
I2=U2R=4444A=1A，
据I1:I2=n2:n1可得，变压器原线圈的电流
I1=n2n1I2=2201100×1A=0.2A，
所以电流表A1的示数为0.20A．故B项正确．
C．变压器输出功率
P2=U22R=44244W=44W，
变压器的输入功率
P1=P2=44W．
故C项错误．
本题选不正确的，答案是C．
7．B
【解析】
【分析】
线框与磁场垂直时，位于中性面，感应电动势为零，根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，逐项分析即可得出结论；
【详解】
A、由图可知，此时线圈和磁场垂直，线框的磁通量最大，感应电动势为零，故A错误，B正确；
C、根据变压器的原理可以得到原副线圈电流与匝数的关系为：I1I2=n2n1，由图可知匝数关系为：n1I2，故选项C错误；
D、根据变压器的原理可以得到原副线圈电压与匝数的关系为：U1U2=n1n2，则可以得到副线圈电压即灯泡两端电压为：U2=U1n2n1，若增大n1则U2减小，则灯泡继续偏暗，故选项D错误．
点睛】
本题关键交变电流产生的过程及其规律，掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系．
8．     CDF     AC     见解析
【详解】
（1）[1]．A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，使得次级电压较小，选项A错误；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项B错误；
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 ，选项C正确；
D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电表，选项D正确；
E．变压器开始正常工作后，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，选项E错误；
F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，选项F正确；
故选CDF.
（2）[2]．A．变压器线圈通电后会产生磁场，从而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用，则与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，选项A正确；
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，则次级电压减小，小灯泡的亮度将变暗，选项B错误；
C．若仅增加副线圈绕制的圈数，则次级电压变大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，选项C正确；
故选AC.
（3）[3]．理想变压器模型应忽略的次要因素如下：
①不计漏磁，即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；
②不计原副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失；
③不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。
综上，理想变压器在传输能量时没有能量损失。
根据法拉第电磁感应定律，原、副线圈产生的感应电动势分别为
E1=n1ΔφΔt
E2=n2ΔφΔt
因理想变压器不计原、副线圈的电阻，则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势，即
U1=E1
U2=E2
联立以上各式可得   
U1U2=n1n2
9．(1) b、c，n1n2=113；(2)2A；(3)8Ω
【详解】

(1)电吹风处于吹自然风工作状态时，电路中只有带动小风扇的电动机工作，故触片P与应与触点b、c接触。
设原线圈输入电压为U0，则变压器原、副线圈的匝数比
n1n2=U0U=22060=113
(2)电热丝的功率
P=P1-P2=440W
电热丝中的电流
I=PU0=2A
(3)小风扇正常工作时的电流
I=P2U=1A
小风扇内阻的热功率
I2R=P2-P3
解得小风扇的内阻
R=8Ω
10．（1）55V     （2）0.5A
【分析】
电压表显示的是有效值，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比．
【详解】
（1）由题意可知，原线圈电压的有效值U1=220V．设副线圈电压的有效值为U2，则有
U1U2=n1n2
所以电压表的读数U=U2=n2n1U1=55V
（2）副线圈中电流的有效值I2=U2R=2.0A
因为I1I2=n2n1
所以电流表的读数I=I1=n2n1I2=0.5A
【点睛】
本题考查了变压器的构造和原理，难度不大．
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