3.3 科 学 探 究 ： 变 压 器 基 础 巩 固 2021—2022 学 年 高 中 物 理 鲁 科 版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 14 题） 1．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，开关处于断开状态。下列 说法中正确的是（　　） A．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1 消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变小 C．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1 示数变小 D．若闭合开关 S，则电流表 A1 示数变大，A2 示数变大 2．2020 年 11 月 17~20 日长春遭遇了一轮冻雨暴雪天气，致使多条供电线路停运，电力部门持续进行抢修 除冰作业。针对高压输电线融冰有一种电流发热融冰法，就是增大高压电线内通入的电流使电线发热，利 用电线自身的发热量使其外部冰层由内向外融化，达到融冰除冰的目的。为了监测高压线路融冰进展情况， 技术人员通过如图所示的装置检测融冰线路。图中 变压器）， T1 的原、副线圈匝数比为 1:1000 T1 、 T2 是监测交流高压输电参数的互感器（均视为理想 a b ， 、 是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的 电压为10V ，高压线路输送的电功率是 2200kW 、电压是 22kV ，则（　　） 0 A． a 是交流电压表 B． T2 的原、副线圈匝数比为 1000 :1 C．通过交流电流表的电流为 0.1A D．绕制 T1 副线圈的导线应比原线圈的粗 3．电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中， 副线圈匝数较多，两端与电流表连接。如果原线圈匝数为 5 匝，副线圈匝数为 400 匝，当电流表示数为 0.5A 时，原线圈中的电流为（　　） A．2.5A B．20A C．40A D．200A 4．为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电，当高压到达用户端时再变为低压．若某 变电站将电压 u0  11000 2(sin100 t )V 的交流电降为 220V 供居民小区用电，则变电所变压器（ ） A．原、副线圈匝数比为 50：1 B．副线圈中电流的频率是 100Hz C．原线圈的导线比副线圈的要粗 D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和 5．如图所示，L1 和 L2 是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为 500：1，乙的 变流比为 200：1，并且已知加在电压表两端的电压为 220V，通过电流表的电流为 5A，则输电线的输送功 率为（ ） A．1.1×102W B．1.1×104W C．1.1×106W D．1.1×108W 6．如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R1、R2、R3 和 R4 均为固定电阻，开关 S 是断开的，A1、A2、V 为理想交流电表，它们的读数分别为 I1、I2 和 U，现闭合 S，下列推断中正确的是 （　　） A．U 变小，I1 变小 B．U 不变，I2 不变 C．I1 变大，I2 变小 D．I1 变大，I2 变大 7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1∶n2=2∶1，输入端接在 u  30 2sin100π(V) t 的交流电源 上，R1 为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻 R=10Ω，电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．当 R1=0 时，电压表的读数为 30V B．当 R1=0 时，若将电流表换成规格为“5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光 C．当 R1=10Ω 时，电流表的读数为 1A D．当 R1=10Ω 时，电压表的读数为 6V 8．如图甲所示，理想变压器原线圈匝数 电阻越小）， L1 n1  4400 匝，副线圈匝数 n2  2200 匝， R2 为光敏电阻（光照越强 为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有图乙所 示的交变电压 u，则（　　） A．图乙交变电压的表达式为 B．在 t  0.005s 时， V1 u  220 sin 50 2 t (V) 示数为 220V ， V2 示数为 110V C．电键 S 闭合后，电流表示数减小 D．电键 S 闭合后，用强光照射 R2 灯泡 L1 亮度变暗 9．对于理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A．原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大 B．原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而减小 C．原线圈的电压随副线圈的输出电流变化而变化 D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零 10．如图所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中能使电流表示数增大的是： A．只将 S1 从 2 拨向 1 B．只将 S2 从 4 拨向 3 C．只将 S3 从闭合改为断开 D．只将变阻器 R3 的滑动触头上移 11．如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值均为 10Ω 的电阻，原线圈一侧接在电压如图（b）的正弦交流电源上，电压表、电流表可视为理想电表。下列说法 正确的是（　　） A．电压表的示数约为 73V B．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为 1：1 C．电流表的示数为电流的平均值 D．0~0.005s 内通过副线圈回路中电阻的电量约为 3.0 �102 C 12．如图，理想变压器的原线圈接在电压恒定的交流电源上，副线圈上接有两个阻值相等的定值电阻，电 压表和电流表均为理想电表。断开开关时，两表示数分别为 20V 和 0.2A，闭合开关时，两表示数分别为（ ） A．20V，0.4A B．40V，0.4A C．40V，0.2A D．10V，0.4A 13．如图甲所示，M 是一个小型理想变压器，其右侧部分为一火警报警系统原理图，R2 为阻值随温度升高 1 而减小的热敏电阻，且其初状态时的阻值等于 R1 的阻值的 4 ，R1 为一定值电阻，电压表和电流表均为理想 交流电表。原、副线圈匝数之比 n1：n2=4：1，其输入端 a、b 所接电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示。 下列说法正确的是（　　） A．初始时 R1 两端的电压为 40V B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为 4：1 C．当 R2 所在处出现火警时，原线圈的输入功率增大 D．当 R2 所在处出现火警时，副线圈的输出功率减小 14．如图所示，理想变压器原线圈两端 A、B 接在电动势 E＝8V、内阻 r＝2Ω 的交流电源上，理想变压器 的副线圈两端与滑动变阻器 R 相连，滑动变阻器阻值可在 0～10Ω 范围内变化，变压器原、副线圈的匝数 比为 1∶2 ，下列说法正确的是 A．副线圈两端输出电压 U2=16V B．副线圈中的电流 I2＝2A C．当电源输出功率最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值 R＝8Ω D．当电源输出功率最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值 R＝4Ω 二、填空题（共 4 题） 15．如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是 1000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是 1∶200，电压表读数是 200V，电流表读数是 1.5A，a、b 为两只交 流电表。则 a 为________，b 为_______，交流电路输送电能的功率是________W。 16．（1）理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝，副线圈匝数为 660 匝，若原线圈接在 6 V 的电池上，则副 线圈两端电压为（__________） A．36 V B．6 V C．1 V D．0 V （2）上题中若原线圈接在 220sin100πt（v）的电源上则副线圈的电压为_____________， 副线圈磁通量变化率的最大值为____________________________． （3）一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中一定相等的是（________） A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量的变化率 17．如图所示，理想变压器的原线圈的输入电压 u＝220sin(100πt) V，原、副线圈的匝数比为 n1∶n2＝10∶1 电阻 R 的阻值为 100 Ω，则 1 s 内电阻 R 上产生的焦耳热为______ 。 18．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，小张同学利用如图甲所示可拆式变压器进 行研究。 ① 正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线 0、8 接线柱与直流电压 8.0V 相连（如图乙），副线圈接 线 0、4 接线柱接电表，则所接电表的示数是___________ A．16.0V B．8.0V C．4.0V D．0 ② 小张同学利用多用电表“ �10 ”倍率的电阻档测量副线圈的电阻，如图丙所示，读数为___________Ω 三、综合题（共 4 题） 19．某同学在探究变压器电压与匝数关系时，发现缺少电源，于是就用一个蓄电池代替。他能在实验中观 察到什么现象？为什么？ 20．一台理想变压器原线圈加 220V 交流电压，在副线圈的两端电压是 12V，现将副线圈多增加 24 匝后， 副线圈的电压升至 16V 则原线圈的匝数为多少？，副线圈原来的匝数为？ 21．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为 动变阻器阻值变化范围为 线圈一侧接在电压恒为 0 ~ 100Ω U 0  210V ）和电阻 R2 n1 : n2  1: 2 ，电阻 R1 接在原线圈回路中，滑动变阻器 串联接在副线圈回路中，已知电阻 R1  10Ω ， R3 R2  30Ω （滑 ，原 的正弦交流电源上。开始时，调节滑动变阻器的触头，使变阻器接入电 路电阻值为 0。求： （1）此时电阻 R1 和 R2 消耗的功率之比； （2）此时变压器副线圈两端的电压； （3）若调节滑动变阻器触头，能够使变压器输出功率达到最大值，当变阻器接入电路的阻值为多少时， 变压器输出功率最大？最大值为多少？ 22．如图所示，一台理想变压器有两个副线圈。已知 12V 的副线圈输出电流是 4.17A，匝数是 30 匝； 127V 的副线圈输出电流是 0.63A 。 （1）127V 的副线圈匝数是多少？原线圈的匝数是多少？ （2）原线圈的输入功率是多少？原线圈的输入电流是多少？ 参考答案 1．C 2．C 3．C 4．A 5．D 6．C 7．B 8．D 9．A 10．A 11．D 12．A 13．C 14．C 15．电压表 16．D