1、变压器(A卷) (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为()A每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势【解析】选D。理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无漏磁，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，原、副线圈功率也相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，选D。2.如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表。若高压输电线间的电压为220 kV，T1的原、副线圈
2、匝数比为1100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则()Ab是交流电压表BT2的原、副线圈匝数比为1001C高压线路输送的电流为1 AD高压线路输送的电功率为220 kW【解析】选A。T1是电流互感器，a是交流电流表；T2是电压互感器，b是交流电压表，故A正确；对T2，根据电压与匝数成正比，得，故B错误；对T1，根据电流与匝数成反比，即，得I1100 A，故C错误；根据PUI220 kV100 A22 000 kW，故D错误。3.(2021威海高二检测)如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原、副线圈上(灯泡电阻不随温度变化)，已知原、副线圈的匝数比n1n221
3、，电源电压为U，则()A通过A、B灯泡的电流之比为IAIB21B灯泡A、B两端的电压之比为UAUB21C灯泡A、B两端的电压分别为UA、UBD两灯泡A、B消耗的功率相等【解析】选C。通过电灯的电流分别为变压器原、副线圈的电流，故IAIBn2n112，A错误；因为是相同的两只灯泡，所以两端的电压比等于电流比，故UAUB12，B错误；因为B灯电压为副线圈输出电压，则原线圈电压U1UB2UB，而A灯电压UAUB，由于A灯跟原线圈串联在电源电压U上，即UB2UBU，所以UBU，UAU，C正确；因为是相同的两只灯泡，根据PI2R可知消耗的功率比等于电流的平方比PAPB14，D错误。4(多选)如图所示，变
4、压器原线圈两端接正弦交变电流，电流表A和电压表V均为理想交流电表，L为小灯泡，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，P、Q分别为滑动变阻器和副线圈上的滑动触头，二者都有一定的调节范围。若只调节P或者只调节Q，使电流表示数增大，则还可能同时观察到的现象是()A电压表示数增大，小灯泡L变亮B电压表示数增大，小灯泡L变暗C电压表示数减小，小灯泡L变亮D电压表示数减小，小灯泡L变暗【解析】选A、B。若只调节Q，副线圈电路总电阻不变，当Q向上移动时，U2增大，I2增大，输出功率增大，输入功率增大，I1增大，电压表示数增大，小灯泡变亮，故A正确，D错误；若只调节P，原、副线圈匝数比不变，副线圈两端电压U2不变，
5、当P向左滑动时，副线圈电路总电阻减小，副线圈中的电流I2增大，则原线圈中电流I1增大，电压表示数增大，小灯泡电压减小，亮度变暗，故B正确，C错误。5(2021通州高二检测)某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈所围成的面积为S，匝数为N，电阻不能忽略，它可绕水平轴OO在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度匀速转动，矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是()A.发电机线圈某时刻处于图示位置时通过线圈的磁通量变化率为零B发电机线圈感应电动势的瞬
6、时值表达式eNBSsin tC当用户数目增多时，应将滑动触头向上移动D当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将降低【解析】选C。当线圈与磁场平行时，感应电流最大，线圈的磁通量变化率最大，A错误；从垂直中性面位置计时，则感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos t，B错误；当用户数目增多时，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知，副线圈电路中的电流变大，输电线上损失电压变大，用户得到的电压变小，即变压器的副线圈两端电压变小，根据，则应将滑动触头向上移动，C正确；变压器原线圈两端的电压，由交流发电机决定，当触头P向下移动，副线圈匝数减小，副线圈的输出电压变小，副线圈回路电流变小，则原线圈回路电流
7、变小，损失电压变小，变压器原线圈电压变大，D错误。6(2020山东等级考)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1n2223，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 ，额定电压为24 V。定值电阻R110 、R25 ， 滑动变阻器R的最大阻值为10 。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()A.1 B5 C6 D8 【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1)根据原线圈两端的电压正弦曲线求出原线圈电压有效值；(2)由原线圈两端电压结合变压器的基本关系求得副线圈两端电压；(3)把理想变压器的副线圈看作没有内阻的稳压电源，后面电路的电学物理量根据欧姆定律
8、和电路的串、并联特点求解。【解析】选A。输电电压的有效值为(即原线圈电压的有效值)U1 V220 V，根据理想变压器电压规律可知，副线圈电压有效值为U2U1220 V30 V，灯泡正常工作时电压为24 V，则通过灯泡的电流即副线圈部分的干路电流为IL A1.6 A，根据串联分压规律可知，R1和R2、R构成的并联电路部分的分压为UU2UL30 V24 V6 V，则通过R1的电流为I1 A0.6 A，通过R2、R的电流为I2ILI11.6 A0.6 A1 A，R2、R串联的总电阻R2R，解得滑动变阻器的阻值为RR2 5 1 ，A正确，B、C、D均错误。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的
9、文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7.(12分)如图所示，有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1 440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220 V，则输出电压是多少？【解析】根据变压器的电压与匝数成正比，可知，解得副线圈的匝数为n2n11 440136，当输入电压只有220 V时，输出电压为U2U1220 V21 V答案：136匝21 V8.(12分)(2021成都高二检测)如图所示，一长为 m、宽为0.2 m，匝数为100的矩形金属线圈电阻r1 ，在B0.6 T的匀强磁场中以恒定角速度10 ra
10、d/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接，其中电阻R14 ，R21 ，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n251。求：(1)从中性面位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式；(2)交流电压表、电流表的示数U、I；(3)若不计一切摩擦及空气阻力，线圈转动一周外力做的功W。【解析】(1)线圈产生感应电动势的最大值EmnBS60 V，从中性面开始转动eEmsint60sin (10t) V(2)设变压器原、副线圈中电流分别为I1、I2，变压器原、副线圈两端电压分别为U1、U2，则有U1EI1(R1r)，E变压比规律，变流比规律又I2，联立解得，电压表示
11、数为UU210 V，电流表示数为II12 A(3)线圈转动一周外力做的功W，由能量守恒，有WI(R1r)IR2，代入数据得W24 J75.36 J答案：(1)e60sin (10t) V(2)10 V2 A(3)75.36 J (15分钟40分)9(6分)如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V。现把C、D接4 V交流，P、Q接4 V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压()A10 V10 V B10 V4 VC4 V10 V D10 V0【解析】选B。题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、
12、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得到10 V交流。题图乙是一分压电路，当M、N作为输入端时，上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4 V直流时，M、N两端的电压也是4 V。【加固训练】(多选)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，L1和L2是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与
13、带铁芯的线圈L串联，R为电阻箱，V为交流电压表。当原线圈接有如图乙所示的正弦交变电压时，电路稳定后，两只灯泡的亮度相同，则()A.电阻箱阻值减小时，电压表示数将减小B电压表在t1102 s时的示数为22 VC当原线圈所接正弦交流电电压最大值不变，频率增大时，L1变暗，L2变亮D当原线圈所接正弦交流电电压最大值不变，频率增大时，L1变亮，L2变暗【解析】选B、D。副线圈的电压由电源和匝数比决定，与负载无关。电阻箱阻值减小时，不能改变变压器副线圈两端电压，电压表示数不变，A错误；电压表的示数是有效值，在t1102 s时的示数也是有效值，原线圈电压有效值U1 V220 V，由变压器的匝数比得，解得U
14、222 V，B正确；当原线圈所接正弦交流电电压最大值不变，频率增大时，电容器的容抗减小，L1变亮，电感线圈的感抗增大，L2变暗，C错误，D正确。10(6分)(2021济宁高二检测)如甲图所示为恒压电源给硫化镉光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和所受光照强度的关系图像。根据这一特性，某同学设计一个台灯的自动控制电路如乙图所示，T为一自耦式变压器。下列说法正确的是()A.在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则灯泡的亮度变暗B在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则灯泡的亮度变亮C在其他条件不变的情况下，将自耦式变压器的滑片P适当下滑，则灯泡的亮度变亮D在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器R
15、1的阻值，则灯泡的亮度变亮【解析】选A。分析甲图可知，光照强度增强，流过电阻的电流增大，说明光敏电阻阻值减小。在其他条件不变的情况下，如果光照变强，光敏电阻阻值减小，灯泡两端电压减小，则灯泡的亮度变暗，A正确，B错误；在其他条件不变的情况下，将自耦式变压器的滑片P适当下滑，则副线圈匝数减小，输出电压减小，灯泡的亮度变暗，C错误；在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器R1的阻值，则通过灯泡的电流减小，灯泡亮度变暗，D错误。11(6分)(多选)(2021重庆适应性测试)如图(1)、(2)所示，理想变压器对用电器供电，其输入电压u27 000sin100t(V)，用电器RL与RL的参数分别为“2
16、20 V1 100 W”“220 V440 W”，输电线的总电阻r2 。若两图中用电器都能正常工作，则()A图(1)中电阻r的功率为50 WB图(2)中变压器的输入功率比图(1)中变压器的输入功率增加了440 WC图(1)中原、副线圈匝数比n1n22 70023D图(2)中原、副线圈匝数比n1n21 50013【解析】选A、C。根据PUI可得，通过RL的电流为IL A5 A，电阻r的功率为PrIr522 W50 W，A正确；图(1)变压器输出电压为U出ULILr220 V52 V230 V，图(1)输入功率等于输出功率，为P1U出IL2305 W1 150 W，RL正常工作的电流为IL A2
17、A，图(2)中干路电流为I总ILIL7 A，图(2)中输出电压为U出ULI总r220 V72 V234 V，图(2)中输入功率等于输出功率，为P2U出I总2347 W1 638 W，图(2)中变压器的输入功率比图(1)中变压器的输入功率增加了PP2P11 638 W1 150 W488 W，B错误；由于输入电压为U入27 000 V则图(1)中原、副线圈匝数比，则图(2)中原、副线圈匝数比，C正确、D错误。故选A、C。12(22分)如图甲所示，原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图像如
18、图乙所示，副线圈电压表的示数为9 V。(1)求变压器原、副线圈的匝数比n1n2。(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数。(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。【解析】(1)根据图像可得原线圈电压的最大值U1m27 V其有效值为U127 V根据n1n2U1U2代入数据后可得n1n231(2)设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值为3 A根据U1 I1U2 I2，代入数据后可得I29 A正常发光时每个灯泡中电流为I灯1 A所以允许接入的灯泡个数为n9。(3)电阻两端电压为URU2U灯3 V电阻阻值为R 答案：(1)31(2)9 (3)
