2025新課改-高中物理-選修第2冊（16講）10 B變壓器 中檔版含答案

2025新課改-高中物理-選修第2冊（16講）10B變壓器中檔版含答案變壓器知識點一：變壓器一、變壓器的原理1．構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，與交流電源連接的線圈叫作原線圈，與負載連接的線圈叫作副線圈．2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系1．理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫作理想變壓器，它是一個理想化模型．2．電壓與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).3．兩類變壓器副線圈的電壓比原線圈的電壓低的變壓器叫作降壓變壓器；副線圈的電壓比原線圈的電壓高的變壓器叫作升壓變壓器．三、變壓器中的能量轉(zhuǎn)化原線圈中電場的能量轉(zhuǎn)變成磁場的能量，變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，在副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場的能量轉(zhuǎn)化成了電場的能量．技巧點撥一、變壓器的原理電壓與匝數(shù)的關(guān)系1．變壓器的構(gòu)造變壓器由閉合鐵芯、原線圈、副線圈組成，其構(gòu)造示意圖與電路中的符號分別如圖甲、乙所示．2．變壓器的工作原理(1)原理互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的大小、方向在不斷變化，所以鐵芯中的磁場也在不斷變化．變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，副線圈也能夠輸出電流．(2)原理圖解3．變壓器原、副線圈中的電壓關(guān)系(1)只有一個副線圈：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)；(2)有多個副線圈：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…4．自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，如果把整個線圈作為原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓，反之則可以升高電壓，如下圖所示．二、理想變壓器原、副線圈的功率關(guān)系和電流關(guān)系1．功率關(guān)系從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出．2．電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)當有多個副線圈時，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…三、理想變壓器的制約關(guān)系和動態(tài)分析1．電壓、電流、功率的制約關(guān)系(1)電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減??；P出為0，P入為0.(3)電流制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一個副線圈時)．2．對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是R→I2→P出→P入→I1.(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.例題精練1．（2021春?河北期末）如圖所示，理想變壓器輸入電壓為u＝220sin（100π）（V），原、副線圈的匝數(shù)之比為n1：n2＝10：1，各電表均為理想電表，電壓表V1、V2的讀數(shù)分別為U1、U2，電流表A1、A2的讀數(shù)分別為I1、I2，若電阻R1、R2消耗的功率相同，則（）A．電壓表V2的讀數(shù)為22V B．U1I1＝U2I2 C．R1：R2＝100：1 D．若只增大R2，電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變【分析】電壓表V1測得是電源的輸出電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律知R1的分壓情況，根據(jù)變壓器原理知道原副線圈的電壓和電流關(guān)系，根據(jù)電阻R1、R2消耗的功率相同列方程，聯(lián)立各方程求解各部分電壓大??；根據(jù)歐姆定律求解電阻之比；根據(jù)歐姆定律和理想變壓器原理分析電阻變化引起的電流和電壓變化?！窘獯稹拷猓篈B、電壓表V1測得是電源的輸出電壓，即U1＝＝V＝220V，設(shè)R1上電壓為UR1，原線圈電壓為U′1，對于原線圈所在的回路滿足：U1＝UR1+U′1＝220V①，V2的讀數(shù)為U2，根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比知：②根據(jù)理想變壓器的電流與匝數(shù)成反比知：③，又知電阻R1、R2消耗的功率相同，即UR1I1＝U2I2④，聯(lián)立①②③④解得U2＝11V，U′1＝110V，UR1＝110V，故AB錯誤；C、根據(jù)歐姆定律知：R1＝，R2＝，又，聯(lián)立解得R1：R2＝100：1，故C正確；D、電壓表V1測得是電源的輸出電壓，不會隨電阻的變化而變化，電壓表V2測得是變壓器的輸出電壓，會隨電阻的變化而變化，若只增大R2，流過A2的電流減小，則流過A1的電流也減小，R1分壓減小，則變壓器輸入電壓增大，則電壓表V2增大，故D錯誤。故選：C?！军c評】變壓器的動態(tài)問題大致有兩種情況：一是負載電阻不變，原、副線圈的電壓U1，U2，電流I1，I2，輸入和輸出功率P1，P2隨匝數(shù)比的變化而變化的情況；二是匝數(shù)比不變，電流和功率隨負載電阻的變化而變化的情況．不論哪種情況，處理這類問題的關(guān)鍵在于分清變量和不變量，弄清楚“誰決定誰”的制約關(guān)系，此題注意電阻R1、R2消耗的功率相同是UR1I1＝U2I2，不是U1I1＝U2I2。2．（2021春?南京期末）交流電壓表有一定的測量范圍，它的絕緣能力也有限，不能直接連到電壓過高的電路。用變壓器把高電壓變成低電壓再接到交流電壓表上，這個問題就解決了，這樣的變壓器叫做電壓互感器。還有另一種叫做電流互感器，可以用小量程的電流表測量大電流。下列圖像中接線正確的是（）A． B． C． D．【分析】電壓互感器用來測量電壓，需要并聯(lián)在電路上，原線圈的匝數(shù)要大于副線圈的匝數(shù)，電流互感器用來測量電流，需要串聯(lián)在電路上，原線圈的匝數(shù)要小于副線圈的匝數(shù)?！窘獯稹拷猓篈B.電壓互感器用來測量電壓，需要并聯(lián)在電路上，且需要把一個高電壓變成低電壓，屬于降壓變壓器，原線圈的匝數(shù)要大于副線圈的匝數(shù)，A選項為升壓變壓器，B選項將電壓互感器串聯(lián)，故AB錯誤；CD.電流互感器用來測量電流，需要串聯(lián)在電路上，且需要把一個大電流變成小電流，所以原線圈的匝數(shù)要小于副線圈的匝數(shù)，C選項將電流互感器并聯(lián)且原線圈的匝數(shù)大于副線圈的匝數(shù)，故D正確，C錯誤。故選：D?！军c評】本題考查互感器，弄懂互感器的工作原理是解題關(guān)鍵，另外一定要注意電壓互感器需要并聯(lián)在電路上，電流互感器需要串聯(lián)在電路上。隨堂練習(xí)1．（2021?咸陽模擬）如圖甲所示，電阻不計的N匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd處于磁感應(yīng)強度大小為0.2T的水平勻強磁場中，導(dǎo)線框面積為0.5m2。導(dǎo)線框繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，副線圈接有一滑動變阻器R，副線圈兩端的電壓隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．線框abcd的匝數(shù)N＝10匝 B．閉合導(dǎo)線框中產(chǎn)生的交變電壓的瞬時值表達式為u＝100sin100t（V） C．若滑動變阻器的滑片P向上移動，電流表的示數(shù)將增大 D．若導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)速增加一倍，則變壓器的輸出功率將增加一倍【分析】由乙圖明確輸出端的最大值和周期，則根據(jù)變壓器的規(guī)律可明確輸入端的電壓最大值，可得出對應(yīng)的表達式；由最大值表達式可求得線圈匝數(shù)；根據(jù)電路的動態(tài)分析可知電流的變化；由功率公式明確功率的變化?！窘獯稹拷猓築、由乙圖可知，輸出電壓的最大值Um2＝10V，周期為2π×10﹣2s，角速度ω＝＝100rad/s，輸入端的最大值Um1＝10Um2＝100V表達式應(yīng)為：u＝Um1sinωt＝100sin100t，故B錯誤；A、發(fā)電機輸出的最大電壓值Um1＝NBSω＝100V，解得N＝＝10匝，故A正確；C、理想變壓器，輸出電壓由輸入電壓、原副線圈匝數(shù)比決定，原線圈無變化，輸入電壓無變化，輸出電壓無變化，將滑動變阻器的滑片P向上移動，電阻增大，則輸出電流減小，根據(jù)變流比可知，輸入電流減小，電流表示數(shù)減小，故C錯誤；D、若轉(zhuǎn)速度加倍，則最大值加倍，有效值加倍，輸出端的有效值也會加倍，則由P＝可知，輸出功率將變成原來的4倍，故D錯誤。故選：A?！军c評】本題考查變壓器及交流電的性質(zhì)，要注意正確掌握變壓器電流、電壓之比與匝數(shù)之比之間的關(guān)系，同時掌握交流電的產(chǎn)生規(guī)律。2．（2021?遼寧模擬）如圖所示，中間有缺口的鐵芯繞有兩個線圈，原、副線圈匝數(shù)比為，原線圈兩端交流電壓為V，副線圈兩端接一阻值為70Ω的電阻R，其他電阻均忽略不計。由于鐵芯有缺口，這種變壓器磁通量損耗很大，則副線圈中理想電流表的示數(shù)可能是（）A．7A B．5A C．3A D．2A【分析】一原一副理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，對于鐵芯中間有缺口的變壓器，由于有磁通量的損失，副線圈中的電壓值相比理想線圈會減小，由電壓范圍進而計算電流的可能值?！窘獯稹拷猓涸€圈兩端電壓的有效值為若鐵芯沒有缺口，根據(jù)理想變壓器電壓關(guān)系有，代入數(shù)據(jù)：解得副線圈兩端電壓的有效值為U2＝210V由于鐵芯有缺口，考慮到磁通量實際有損耗，副線圈兩端電壓的有效值應(yīng)小于210V，則副線圈中電流的有效值應(yīng)小于I＝，故D正確，ABC錯誤。故選：D?！军c評】本題考查變壓器的知識，學(xué)生需掌握電壓、電流、功率與匝數(shù)的關(guān)系，注意電路中電表顯示的是有效值。3．（2021?河南模擬）如圖所示，理想變壓器原線圈接有電流表A，副線圈電路接有電壓表V以及定值電阻R1、R2與滑動變阻器R3。電表均為理想電表，閉合開關(guān)S，則下列說法正確的是（）A．只將滑片P1下移時，電流表A的示數(shù)變大 B．只將滑片P2下移時，電壓表V的示數(shù)變大 C．滑片P1下移、P2上移時，電阻R1的功率增大 D．只斷開開關(guān)S，電壓表V的示數(shù)變大，電流表A的示數(shù)變小【分析】只將滑片P1下移，副線圈匝數(shù)減小，根據(jù)電壓之比等于電阻之比進行分析；根據(jù)R3的變化，確定出總電路的電阻的變化，進而可以確定總電路的電流的變化的情況，再根據(jù)電壓不變，來分析其他的原件的電流和電壓的變化的情況?！窘獯稹拷猓篈、只將滑片P1下移時，輸出電壓減小，輸出功率減小，輸入功率也減小，電流表A的示數(shù)變小，故A錯誤；B、只將滑片P2下移時，R3接入的阻值減小，R3接入的阻值與R2的并聯(lián)電阻減小，電壓表V的示數(shù)變小，故B錯誤；C、滑片P1下移，副圈電路電壓減小，滑片P2上移，副線圈電路總電阻增大，總電流減小，電阻R1的功率減小，故C錯誤；D、只斷開開關(guān)S，副線圈電路總電阻增大，消耗功率減小，原線圈輸入功率也減小，電流表A的示數(shù)變小，電壓表V測的是電阻R2兩端的電壓，示數(shù)變大，故D正確。故選：D。【點評】變壓器動態(tài)分析與電路的動態(tài)類似，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化的情況，再確定其他的電路的變化的情況，即先部分后整體再部分的方法。知識點二：實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系一、實驗思路交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其兩端有輸出電壓．線圈匝數(shù)不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．二、實驗器材多用電表、可拆變壓器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干(如圖所示)三、物理量的測量1．保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響．實物接線如下圖所示．表格一U1＝5V，n1＝400匝實驗次數(shù)123n2/匝U2/V(1)選擇n1＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的交流輸出接線柱上．(2)將選擇開關(guān)調(diào)至使原線圈兩端電壓為5V，如圖甲所示．(3)將多用電表與副線圈n2＝200匝的接線柱相連接，如圖乙所示．讀出副線圈兩端的電壓U2.(4)將n2、U2、n1、U1記錄在表格一中．(5)保持n1＝400匝，U1＝5V不變．將多用電表與副線圈n2＝800匝的接線柱相連接，如圖丙所示，重復(fù)上述實驗，將結(jié)果記錄到表格一中．(6)保持n1＝400匝，U1＝5V不變．將多用電表與副線圈n2＝1400匝的接線柱相連接，如圖丁所示，重復(fù)上述實驗，將結(jié)果記錄到表格一中．2．保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)n1對副線圈電壓U2的影響．表格二U1＝5V，n2＝400匝實驗次數(shù)123n1/匝U2/V(1)將1中的原線圈作為副線圈，副線圈作為原線圈．(2)選擇n2＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的交流輸出接線柱上．(3)將選擇開關(guān)撥至5V擋．(4)將多用電表與副線圈n2＝400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2.(5)將n2、U2、n1、U1記錄在表格二中．(6)保持n2＝400匝，U1＝5V不變，將連接電源的兩根導(dǎo)線先后與原線圈n1＝800匝和n1＝1400匝的接線柱相連接，重復(fù)上述實驗，將結(jié)果記錄到表格二中．(7)拆除實驗線路，整理好實驗器材．四、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論分析表格一和表格二中記錄的數(shù)據(jù)，可得以下結(jié)論：1．當原線圈電壓、原線圈匝數(shù)不變時，副線圈電壓與副線圈匝數(shù)成正比．當原線圈電壓、副線圈匝數(shù)不變時，副線圈電壓與原線圈匝數(shù)成反比．2．原、副線圈的電壓之比eq\f(U1,U2)等于匝數(shù)之比eq\f(n1,n2).五、注意事項1．為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時也不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱．2．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定電壓后再選擇適當?shù)膿跷贿M行測量．例題精練1．（2021春?薛城區(qū)期中）在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，李輝同學(xué)采用了如圖1所示的可拆式變壓器進行研究，圖中各接線柱對應(yīng)的數(shù)字表示倍率為“×100匝”的匝數(shù)。（1）本實驗中，實驗室有下列器材：A．可拆變壓器（鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈）B．條形磁鐵C．多用電表D．直流電源E．開關(guān)、導(dǎo)線若干上述器材在本實驗中不需要的有BD（填器材料序號），本實驗中還需用到的器材有低壓交流電源。（2）實驗中，電源接變壓器原線圈“0”、“8”接線柱，副線圈接“0”、“4”接線柱，當副線圈所接電表的示數(shù)為4.0V，若變壓器是理想變壓器，則原線圈的電壓應(yīng)為C。A．12.0VB．10.0VC．8.0VD．2.0V（3）組裝變壓器時，李輝同學(xué)沒有將鐵芯閉合，如圖2所示，原線圈接8.0V的學(xué)生電源，原副線圈的匝數(shù)比為8：1，副線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的實際讀數(shù)可能是B。A．0VB．0.7VC．1.0VD．64.0V（4）用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如表：Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線圈是nb（填na或nb）?！痉治觥浚?）變壓器只能改變交變電壓，所以需要的器材有：交流電壓表，開關(guān)，導(dǎo)線若干、低壓交流電源；（2）變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系為即可求得；（3）先按理想變壓器計算副線圈電壓的有效值。變壓器鐵芯不閉合時，感應(yīng)電動勢會比理想情況下低。根據(jù)題意選擇即可；（4）因漏磁，導(dǎo)致副線圈測量電壓應(yīng)該小于理論變壓值。【解答】解：（1）“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗，需耍器材是學(xué)生電源，提供低壓交流電，同時還需要交流電壓表來測量電壓及可拆變壓器和導(dǎo)線，結(jié)合題目給定的器材，故不需要的是BD，故選BC，還需要低壓交流電源；（2）若是理想變壓器，則有變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系：，若變壓器的原線圈接“0；8”接線柱，副線圈接線“0；4”接線柱，當副線圈所接電表的示數(shù)為4.0V，那么原線圈的電壓為U1＝，故ABD錯誤，C正確，故選：C；（3）根據(jù)交流電壓峰值和有效值的關(guān)系可知。交流電壓表測量的是電壓的有效值。根據(jù)原副線圈的電壓關(guān)系：，可知副線圈的電壓應(yīng)為U2＝U1＝×8.0V＝1.0V但在組裝變壓器時，沒有將鐵芯閉合，故感應(yīng)電動勢比理想情況下要低，即副線圈的電壓實際值U2'應(yīng)小于U2，故ACD錯誤，B正確，故選：B（4）由于有漏磁，所以副線圈測量電壓應(yīng)該小于理論變壓值，即nb為輸入端，na為輸出端．故答案為：（1）BD；低壓交流電源；（2）C；（3）B；（4）nb【點評】考查“探究變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗原理，掌握原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比的成立條件，理解理想變壓器的含義，及變壓器的作用。隨堂練習(xí)1．（2020秋?通州區(qū)期末）某同學(xué)在實驗室進行“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實驗。（1）下列實驗器材必須要用的有BCG（選填字母代號）。A．干電池組B．學(xué)生電源C．多用電表D．直流電壓表E．滑動變阻器F．條形磁鐵G．可拆變壓器（鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈）（2）下列說法正確的是BC（選填字母代號）。A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．要研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，應(yīng)該保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)C．測量電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈（3）該同學(xué)通過實驗得到了如表所示的實驗數(shù)據(jù)，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通過實驗數(shù)據(jù)分析可以得到的實驗結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即。實驗次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V1160040012.12.90280040010.24.95340020011.95.92【分析】本道實驗題探究的是變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系，采用控制變量法。變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，因此該實驗使用交流電，因此在實驗器材選擇上應(yīng)選取交流電相關(guān)器材?！窘獯稹拷猓海?）實驗中，必須要有學(xué)生電源提供交流電，B需要；學(xué)生電源本身可以調(diào)節(jié)電壓，無需滑動變阻器，需要用多用表測量電壓，C需要；本實驗不需要條形磁鐵，用可拆變壓器來進行試驗，G需要；綜上所述，需要的實驗器材為BCG。故選BCG。（2）A．為確保實驗安全，應(yīng)該降低輸出電壓，實驗中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，故A錯誤；B．要研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，應(yīng)該保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，進而測得副線圈電壓，找出相應(yīng)關(guān)系，故B正確；C．為了保護電表，測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量，故C正確；D．變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到傳遞磁場能的作用，不是鐵芯導(dǎo)電來傳輸電能，故D錯誤。故選BC。（3）通過數(shù)據(jù)計算可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即。故此空答案為：在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即。故答案為：（1）BCG（2）BC（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即?！军c評】本題考查“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系”實驗，要求學(xué)生了解變壓器的原理，掌握電學(xué)實驗的注意事項，以及具備根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對實驗結(jié)論進行分析的能力。本題考查內(nèi)容多為基礎(chǔ)知識，難度較小。綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2021?安徽模擬）如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，原線圈串聯(lián)一理想電流表，并接入內(nèi)阻不計、u＝100sin100πt（V）的交流電。定值電阻R1＝R2＝R3＝10Ω，C為電容器，電流表示數(shù)為0.28A，則電容器兩端的電壓為（）A．0 B．2V C．8V D．10V【分析】根據(jù)計算副線圈兩端的電壓，由歐姆定律計算R1、R3中的電流，根據(jù)計算副線圈中的電流，可知流過R2的電流，由歐姆定律知R2兩端的電壓，可得電容器兩端的電壓?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)題意可知，原線圈兩端的電壓有效值為U1＝V＝100V，根據(jù)計算可知，副線圈兩端的電壓為U2＝10V，由歐姆定律可知，R1、R3中的電流均為1A，又因為電流表示數(shù)為I1＝0.28A，根據(jù)計算可得副線圈中的電流為I2＝2.8A，可知流過R2的電流為0.8A，則R2兩端的電壓為8V，因此電容器兩端的電壓為2V，故B正確，ACD錯誤。故選：B?！军c評】本題考查了變壓器問題，考查知識點針對性強，難度適中，值得注意的是交流是可以通過電容器的，不能做為斷路處理。2．（2021?梅州模擬）如圖所示，原線圈輸入穩(wěn)定交流電壓，S開關(guān)處于斷開狀態(tài)。某時刻燈泡L1稍微暗了一些，則原因可能是（）A．輸入電壓增大 B．S開關(guān)閉合 C．電阻R發(fā)生短路 D．電流表發(fā)生斷路【分析】U1變大，則U2變大，根據(jù)歐姆定律可知燈泡兩端電壓變大；S閉合，總電阻減小，再判斷燈泡兩端電壓；短路時電阻為0；斷路時無電流?！窘獯稹拷猓篈、如果輸入電壓U1變大，則U2變大，根據(jù)UL1＝，可知L1兩端電壓變大，燈泡L1變亮，故A錯誤；B、若S閉合，則并聯(lián)電阻變小，副線圈總電阻變小，副線圈電流I2變大，則根據(jù)UL1＝U2﹣I2R可知L1兩端電壓變小，燈泡L1變暗，故B正確；C、若電阻R發(fā)生短路則UL1＝U2，L1兩端電壓變大，燈泡L1變亮，故C錯誤；D、電流表發(fā)生斷路，則原線圈電流為零，副線圈電流為零；燈泡L1應(yīng)熄滅，故D錯誤。故選：B?！军c評】通過變壓器考查動態(tài)電路分析，關(guān)鍵掌握副線圈電壓由原線圈電壓和匝數(shù)比決定，電路并聯(lián)電阻后，總電阻會減小。3．（2021?海淀區(qū)校級三模）如圖所示，10匝矩形線圈，在磁感應(yīng)強度為0.4T的勻強磁場中，繞垂直磁場的軸OO'以角速度為100rad/s勻速轉(zhuǎn)動，線框電阻不計，面積為0.5m2，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1和L2．已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，開關(guān)斷開時L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01A。則（）A．若從圖示位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為200sin100tV B．若開關(guān)S閉合，燈泡L1將更亮 C．若開關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將增大 D．燈泡L1的額定功率為2W【分析】先根據(jù)公式Um＝NBSω求解輸入電壓的最大值，然后根據(jù)理想變壓器的電流比公式、功率公式、歐姆定律以及P入＝P出列式求解。【解答】解：A、變壓器的輸入電壓的最大值為：Um＝NBSω＝10×0.4×0.5×100V＝200V，從垂直中性面位置開始計時，故線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為：u＝Umcosωt＝200cos100t（V），故A錯誤；B、若開關(guān)S閉合，輸出電壓不變，故燈泡L1亮度不變；故B錯誤；C、若開關(guān)S閉合，輸出電壓不變，輸出端電阻減小，根據(jù)歐姆定律：I＝，故輸出電流增加，根據(jù)，故輸入電流也增加，根據(jù)P＝UI，輸入功率增加，電流表示數(shù)將增大，故C正確；D、變壓器輸入電壓的有效值為：U1＝＝V＝100V，開關(guān)斷開時L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為I1＝0.01A，根據(jù)P入＝P出，燈泡L1的額定功率等于此時變壓器的輸入功率，為：P＝U1I1＝100×0.01W＝W，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題關(guān)鍵是記住交流發(fā)電機最大電動勢表達式Um＝NBSω，同時要明確輸入電壓決定輸出電壓，輸出電流決定輸入電流，輸出功率決定輸入功率。4．（2021?臺州二模）如圖所示，電阻為R、長度為L的導(dǎo)體棒ab兩個端點分別搭在兩個豎直放置、電阻不計、直徑也為L且相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷與導(dǎo)線c和d相接。c、d兩個端點接在匝數(shù)比為n1：n2＝10：1的理想變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動變阻器R0，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向下。當導(dǎo)體棒繞與ab平行的水平軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)b在環(huán)的最低點開始計時，產(chǎn)生的瞬時電動勢的表達式是u＝BL2ωsinωt B．當圖中的交流電流表的示數(shù)為I時，滑動變阻器上的電流為I C．當滑動變阻器的滑片向f移動時，原線圈兩端的輸入功率變小 D．當滑動變阻器的滑片向f移動時，交流電流表A示數(shù)變大【分析】掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，最大值和有效值之間的關(guān)系即可解決本題?！窘獯稹拷猓篈、ab在環(huán)的最低點時，導(dǎo)體速度與磁場垂直，此時感應(yīng)電動勢最大，根據(jù)u＝NBSωcosωt，所以產(chǎn)生的瞬時電動勢的表達式是u＝BL2ωcosωt，故A錯誤。B、根據(jù)，當電流表示數(shù)為I時，變阻器上的電流應(yīng)為10I，故B錯誤。C、副線圈電壓不變，當滑動變阻器的滑片向f移動時電阻減小，根據(jù)P＝，可知副線圈電功率增大，理想變壓器原線圈電功率與副線圈電功率相等，所以原線圈輸入功率變大，故C錯誤。D、根據(jù)U＝IR，當滑動變阻器的滑片向f移動時電阻減小，則I2增大，根據(jù)，可知電流表A增大。故D正確故選：D?！军c評】本題主要考查變壓器的知識，要能對變壓器的最大值、有效值、瞬時值以及變壓器變壓原理、功率等問題徹底理解。5．（2021?江蘇二模）如圖所示，b端是一理想變壓器副線圈中心抽頭，開始時單刀雙擲開關(guān)置于a端，開關(guān)S斷開，原線圈c、d兩端加正弦交流電．下列說法正確的是（）A．將可變電阻R調(diào)大，則R兩端電壓變小 B．閉合開關(guān)S，則R1兩端電壓變小 C．當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，副線圈電流的頻率變小 D．當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，原線圈的輸入功率變大【分析】當單刀雙擲開關(guān)置于a，副線圈兩端電壓不變，利用歐姆定律可解釋AB答案；變壓器不能改變交流電的頻率；當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，原線圈的匝數(shù)變小，根據(jù)原副線圈兩端的電壓關(guān)系、功率公式即可解釋D答案?！窘獯稹拷猓篈、原副線圈線圈的匝數(shù)不變，故副線圈兩端的電壓不變，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，串聯(lián)電路電阻分得的電壓與電阻成正比，故將可變電阻R調(diào)大，則R兩端電壓變大，故A錯誤；B、閉合開關(guān)S，R1與R2并聯(lián)后的阻值比R1小，再與電阻R串聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路可知，R1兩端電壓變小，故B正確；C、理想變壓器不改變交流電的頻率，故當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，副線圈電流的頻率不變，故C錯誤；D、當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，副線圈的匝數(shù)減小，副線圈兩端的電壓減小，根據(jù)P＝可知，副線圈消耗的功率減小，故輸入功率減小，故D錯誤；故選：B。【點評】本題應(yīng)注意掌握：在理想變壓器中，原副線圈兩端的電壓滿足：，電流滿足：，副線圈消耗的電功率決定原線圈輸入功率，兩者相等。6．（2021?寶雞模擬）原線圈與如圖所示的正弦交變電壓連接，一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1：n2＝22：1，副線圈僅與一個5Ω的電阻R連接，則流過電阻R的電流是（）A． B．2A C． D．1A【分析】根據(jù)交流電的圖像判斷出交流電的最大值，即可求得有效值，根據(jù)理想變壓器原副線圈兩端的電壓之比等于匝數(shù)之比，即可求得副線圈兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求得流過電阻R的電流。【解答】解：由圖可知交流電的最大值為，有效值為U＝，根據(jù)可知：U2＝10V，流過電阻R的電流I＝，故ACD錯誤，B正確；故選：B?！军c評】掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，最大值和有效值之間的關(guān)系即可解決本題．7．（2021?義烏市模擬）手機無線充電技術(shù)越來越普及，圖甲是某款手機無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比N1：N2＝5：1，兩個線圈中所接電阻的阻值均為R。當ab間接上220V的正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流實現(xiàn)給手機快速充電，這時手機兩端的電壓為5V，充電電流為2A。若把裝置線圈視同為理想變壓器，則下列說法正確的是（）A．若充電器線圈中通以恒定電流，則手機線圈中將產(chǎn)生恒定電流 B．流過送電線圈與受電線圈的電流之比為5：1 C．快速充電時，受電線圈cd兩端的輸出電壓為42.5V D．若送電線圈中電流均勻增加，則受電線圈中電流也一定均勻增加【分析】根據(jù)理想變壓器的電流、電壓與匝數(shù)關(guān)系，比較流過原副線圈的電流、電壓關(guān)系；變壓器的工作原理是利用互感實現(xiàn)能量傳遞，變壓器工作時，會有線圈電阻損耗能量?！窘獯稹拷猓篈、若充電器線圈中通以恒定電流，產(chǎn)生恒定的磁場，故手機線圈中不會產(chǎn)生恒定電流，故A錯誤；B、由題意n1：n2＝5：1，根據(jù)，可知送電線圈的電流小于受電線圈的電流，故B錯誤；C、已知手機兩端電壓U手＝5V，充電電流I手＝2A，Uab＝220V又Iab＝I手＝0.4AUab﹣IabR＝5Ucd，Ucd﹣I手R＝U手，聯(lián)立解得Ucd＝42.5V故C正確；D、若送電線圈中電流均勻增加，則受電線圈中電流為恒定電流，故D錯誤；故選：C?！军c評】本題考查了理想變壓器的原理，掌握理想變壓器的電流、電壓與匝數(shù)關(guān)系，是解題的前提與關(guān)鍵，注意實際變壓器工作時都有能量的損失。8．（2021?沙坪壩區(qū)校級模擬）自耦變壓器在高鐵技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。如圖所示，一理想自耦變壓器接在u＝Umsim100πt的正弦交流電壓上，P為滑動觸頭，初始位置位于線圈CD的中點G，A1和A2為理想交流電表，R為定值電阻，下列說法正確的是（）A．將P向下滑動，A1的示數(shù)將變小 B．將P向上滑動，A2的示數(shù)將增大 C．將P下滑到GD的中點，電阻R的功率將變?yōu)樵瓉淼?倍 D．將P上滑到CG的中點，電阻R的功率將變?yōu)樵瓉淼谋丁痉治觥坑芍瑢⒒瑒佑|頭P向上滑動時，n1增大，電阻R兩端電壓變??；原線圈匝數(shù)n1減小，A1的示數(shù)將增大，但非線性變化；再根據(jù)P＝，功率也會隨之變化?！窘獯稹拷猓篈B、將P下滑時，原線圈匝數(shù)變小，根據(jù)，U2變大，電阻R兩端電壓變大，A1，A2示數(shù)均變大，反之，將P上滑時，U2變小，電阻R兩端電壓變小，A1，A2示數(shù)均變小，故AB均錯誤；C、若將滑動P向下滑動到GD的中點，原副線圈匝數(shù)比由1：2變?yōu)?：4，電阻R的電壓將變?yōu)樵瓉?倍，故功率變?yōu)樵瓉?倍，故C正確；D、若將P向上滑動到CG的中點，原副線圈匝數(shù)比將從1：2變?yōu)?：4，電阻R的電壓將變?yōu)樵瓉淼谋叮娮韫β蕦⒆優(yōu)樵瓉淼?，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查了變壓器的構(gòu)造和原理、電功率等知識點。熟悉自耦變壓器線圈匝數(shù)比的特點，掌握基本公式是解決本題的關(guān)鍵。9．（2021?章丘區(qū)模擬）用同樣的交流電分別用甲、乙兩個電路給同樣的燈泡供電，結(jié)果兩個電路中的燈泡均能正常發(fā)光，乙圖中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5：3，則甲、乙兩個電路中的電功率之比為（）A．5：3 B．5：2 C．1：1 D．25：9【分析】設(shè)燈泡的額定電流，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比得出變壓器原線圈的電流，根據(jù)P＝UI求電路消耗的功率關(guān)系即可?！窘獯稹拷猓涸O(shè)燈泡的額定電流為I，則甲圖中電路的功率為P1＝UI，根據(jù)變流比可知，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5：3，則乙圖中原線圈中電流，乙圖中的功率為P2＝U×＝，因此甲、乙兩個電路中的功率之比為5：3，故A正確，BCD錯誤。故選：A?！军c評】掌握住理想變壓器的電壓、電流與匝數(shù)之間的關(guān)系，然后結(jié)合電功率的表達式即可解決本題。10．（2021?株洲模擬）自耦變壓器被客運專線以及重載貨運鐵路等大容量負荷的供電廣泛采用。圖為一種自耦變壓器的原理圖，現(xiàn)將它作為升壓變壓器使用，且要使得用電器得到更高的電壓，則應(yīng)將（）A．交流電源接在ab兩個接線柱上，滑動觸頭P順時針旋轉(zhuǎn) B．交流電源接在ab兩個接線柱上，滑動觸頭P逆時針旋轉(zhuǎn) C．交流電源接在cd兩個接線柱上，滑動觸頭P順時針旋轉(zhuǎn) D．交流電源接在cd兩個接線柱上，滑動觸頭P逆時針旋轉(zhuǎn)【分析】明確變壓器原理，知道原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)為升壓變壓器?！窘獯稹拷猓豪硐胱儔浩髟本€圈中的電壓之比與線圈的匝數(shù)成正比A、將交流電源接a、b端，用電器接在c、d端、為降壓變壓器，故A錯誤；B、交流電源接在ab兩個接線柱上，滑動觸頭P逆時針旋轉(zhuǎn)，用電器接在a、b端原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，還是降壓變壓器，故B正確；C、交流電源接在cd兩個接線柱上，滑動觸頭P順時針旋轉(zhuǎn)，原線圈的匝數(shù)減小，輸出端匝數(shù)不變，根據(jù)可知，副線圈兩端的電壓將升高，故C正確；D、輸入端線圈為cd之間部分，輸出端為ab之間的部分，所以要進一步升壓，因輸出端匝數(shù)不變，故應(yīng)減小輸入端的匝數(shù)，即將P順時針轉(zhuǎn)動，故D錯誤；故選：C?！军c評】本題考查變壓器原理，做好本題要能知道自耦變壓器的原理，結(jié)合變壓器的特點分析。11．（2021?豐臺區(qū)校級三模）如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3：1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值均為10Ω的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓如圖（b）正弦交流電源上，電壓表、電流表可視為理想電表。下列說法正確的是（）A．電壓表的示數(shù)約為73V B．原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為1：1 C．電流表的示數(shù)為電流的平均值 D．0～0.005s內(nèi)通過副線圈回路中電阻的電量約為3.0×10﹣2C【分析】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，逐項分析即可得出結(jié)論．【解答】解：A、根據(jù)b圖可知，交流的最大值為，有效值為理想變壓器的電流與匝數(shù)成反比，所以原、副線圈中的電流之比為1：3，設(shè)副線圈兩端電壓為U，副線圈的電流I＝，則原線圈的電流為，根據(jù)功率關(guān)系可得：220×＝（）2R+，聯(lián)立解得：U＝66V，故A錯誤；B、根據(jù)電功率P＝I2R知道原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為1：9，故B錯誤；C、電流表的示數(shù)為電流的有效值，故C錯誤；D、副線圈兩端的最大值為，根據(jù)U′m＝NBSω，0～0.005s內(nèi)通過副線圈回路中電阻的電量約為＝N＝＝3.0×10﹣2C，故D正確；故選：D?！军c評】掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，功率的相關(guān)知識即可解決本題12．（2021春?閬中市校級期中）如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，U為正弦式交變電壓，R為變阻器，R1、R2是兩個定值電阻，A、V分別是理想電流表和理想電壓表，則下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S，電流表示數(shù)變大、電壓表示數(shù)變大 B．閉合開關(guān)S，電流表示數(shù)變小、電壓表示數(shù)變大 C．開關(guān)S保持閉合，變阻器滑片向左移動的過程中，電流表、電壓表示數(shù)均變大 D．開關(guān)S保持閉合，變阻器滑片向左移動的過程中，電流表、電壓表示數(shù)均變小【分析】和閉合電路中的動態(tài)分析類似，可以根據(jù)滑動變阻器R的變化，確定出總電路的電阻的變化，進而可以確定總電路的電流的變化的情況，再根據(jù)電壓不變，來分析其他的原件的電流和電壓的變化的情況?！窘獯稹拷猓篈B、閉合開關(guān)S，負載總電阻變小，變壓器的輸出功率增大，副線圈的電流增大，根據(jù)可知變壓器的輸入電流增大，即電流表示數(shù)變大，變阻器R兩端電壓增大，根據(jù)串聯(lián)分壓可知變壓器的輸入電壓減小，根據(jù)可知變壓器的輸出電壓減小，電壓表示數(shù)變小，故AB錯誤；CD、開關(guān)S閉合時，變阻器滑片向左移動的過程中，變阻器R的阻值增大，兩端電壓增大，根據(jù)串聯(lián)分壓可知變壓器的輸入電壓減小，根據(jù)可知變壓器的輸出電壓減小，電壓表示數(shù)變小，根據(jù)歐姆定律可知副線圈的電流減小，根據(jù)可知變壓器的輸入電流減小，即電流表示數(shù)變小，故C錯誤，D正確；故選：D?！军c評】本題關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)閉合電路歐姆定律、變壓器變壓公式和變流公式、串并聯(lián)電路的電壓電流關(guān)系列式分析，不難。13．（2021春?湖南月考）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：2，a、b兩端接有效值為22V的交變電流，原線圈接一電阻為22Ω的燈泡L，副線圈接入電阻箱R，電壓表為理想電壓表，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩端的輸入功率等于電阻箱R上消耗的功率 B．若電阻箱R接入電路的阻值減小，則電壓表的示數(shù)變大 C．當電阻箱R消耗的功率最大時，通過燈泡L的電流為0.25A D．當電阻箱R接入電路的電阻為88Ω時，電阻箱R消耗的功率最大【分析】ab兩端的輸入功率等于電阻箱R上消耗的功率與燈泡L消耗的功率之和，變壓器原副線圈兩端的電壓之比與匝數(shù)成正比，電流值比與匝數(shù)成反比，求得原線圈等效電阻，即可判斷出原線圈分得的電壓，當電阻箱R消耗的功率最大時，其原線圈等效電阻阻值等于燈泡L的電阻，即可求得?！窘獯稹拷猓篈、ab兩端的輸入功率等于電阻箱R上消耗的功率與燈泡L消耗的功率之和，故A錯誤；B、原線圈等效電阻為，若若電阻箱R接入電路的阻值減小，原線圈分得的電壓減小，則電壓表的示數(shù)變小，故B錯誤；C、當電阻箱R消耗的功率最大時，其原線圈等效電阻阻值等于燈泡L的電阻時，通過燈泡L的電流為，故C錯誤；D、當電阻箱R消耗的功率最大時，其原線圈等效電阻阻值等于燈泡L的電阻時，則電阻箱R接入電路的電阻為為＝22Ω，解得R＝88Ω，故D正確；故選：D?！军c評】本題考查變壓器的性質(zhì)及等效電路的計算，要注意正確分析電路及圖象，明確當電阻箱R消耗的功率最大時，其原線圈等效電阻阻值等于燈泡L的電阻即可。14．（2021春?忻府區(qū)校級月考）黑光燈是利用物理方法來滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后害蟲被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”。如圖所示是高壓電網(wǎng)的工作電路，其輸入電壓為220V的正弦交流電，經(jīng)變壓器后輸出給電網(wǎng)使用。已知空氣的擊穿電場為3000V/cm，要使害蟲瞬間被“擊斃”，至少需要1000V的電壓。為了能瞬間“擊斃”害蟲又防止空氣被擊穿而造成短路，則（）A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最大值為 B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最小值為 C．電網(wǎng)相鄰兩極間的距離應(yīng)大于cm D．電網(wǎng)相鄰兩極間的距離的最大值為3cm【分析】根據(jù)電壓與匝數(shù)的關(guān)系計算匝數(shù)比，利用勻強電場E＝，求得最小距離?！窘獯稹拷猓篈B、變壓器的輸入電壓為U1＝220V，輸出電壓至少為U2＝1000V，根據(jù)＝＝，即變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最大值為，故AB錯誤；CD、由題意至少需要1000V的電壓，此電壓的最大值為U＝，根據(jù)勻強電場E＝，可得d＝＝cm，故C正確，D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查變壓器的基本知識，學(xué)生需掌握變壓器的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系，注意正弦交流電的最大值與有效值之間的關(guān)系。15．（2021?順德區(qū)模擬）在圖（a）所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流i2隨時間t變化的正弦曲線如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A．所用交流電的頻率為0.5Hz B．電壓表的示數(shù)為100V C．電流表的示數(shù)為1A D．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5W【分析】根據(jù)圖(b)可得交流電的周期，利用f＝可得交流電的頻率；根據(jù)圖(b)可得的最大值，根據(jù)有效值與最大值的關(guān)系可得交流電的有效值，利用歐姆定律、變壓器的變壓比可得電壓表的示數(shù)；R2和R3并聯(lián)，電壓相等，利用歐姆定律可得電流表的示數(shù)；先算出副線圈中通過的電流，再利用功率公式求解?！窘獯稹拷猓篈、由圖(b)可知，T＝0.02s，所以：f＝＝＝50Hz，故A錯誤；B、由圖(b)可知電流i2的最大值為Im＝A，故有效值：I2＝＝A＝1A，R2兩端的電壓U2＝I2R2＝1×10V＝10V，由＝，可得原線圈的兩端電壓U1＝U2＝×10V＝100V，所以電壓表的示數(shù)為Uv＝220V﹣100V＝120V，故B錯誤；C、由于R2和R3并聯(lián)，電壓相等，由歐姆定律得：IA＝＝＝＝0.5A，故C錯誤；D、變壓器副線圈的電流：I＝I2+IA＝1A+0.5A＝1.5A，變壓器傳輸?shù)碾姽β剩篜＝U2I＝10V×1.5A＝15.0W，故D正確。故選：D?！军c評】此題考查了變壓器的構(gòu)造和原理，明確變壓比、變流比是解題的關(guān)鍵，對于原線圈串聯(lián)電阻的電路，可以從電壓關(guān)系分析電壓表的示數(shù)。16．（2021?南京模擬）從2019年5月15日開始，美國三次出臺禁令打壓華為，華為事件告訴我們必須重視核心技術(shù)自主研究。圖甲是華為手機無線充電器的示意圖。其工作原理如圖乙所示，送電線圈為原線圈，受電線圈為副線圈。當送電線圈接上正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流。送電線圈的匝數(shù)為n1，受電線圈的匝數(shù)為n2，且n1：n2＝5：1.當該裝置給手機快速充電時，下列判斷正確的是（）A．快速充電時，流過送電線圈的電流大于受電線圈的電流 B．快速充電時，受電線圈的輸出電壓大于送電線圈的輸入電壓 C．快速充電時，送電線圈和受電線圈通過互感實現(xiàn)能量傳遞 D．手機和基座無需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失【分析】根據(jù)理想變壓器的電流、電壓與匝數(shù)關(guān)系，比較流過原副線圈的電流、電壓關(guān)系；變壓器的工作原理是利用互感實現(xiàn)能量傳遞，變壓器工作時，會有線圈電阻損耗能量?！窘獯稹拷猓篈、由題意n1：n2＝5：1，根據(jù)＝,可知送電線圈的電流小于受電線圈的電流，故A錯誤；B、根據(jù)＝，受電線圈的輸出電壓小于送電線圈的輸入電壓，故B錯誤；C、變壓器通過電磁感應(yīng)實現(xiàn)能量傳遞，故C正確；D、在互感傳遞能量時，會有線圈電阻損耗能量，所以會有能量損失，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查了理想變壓器的原理，掌握理想變壓器的電流、電壓與匝數(shù)關(guān)系，是解題的前提與關(guān)鍵，注意實際變壓器工作時都有能量的損失。17．（2021春?大竹縣校級期中）圖甲為一火災(zāi)報警系統(tǒng).其中R0為定值電阻，R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5：1，副線圈輸出電壓如圖乙所示，則下列說法正確的是（）A．原線圈輸入電壓最大值為220V B．副線圈輸出電壓瞬時值表達式u＝44cos100πt（V） C．R處出現(xiàn)火情時，原線圈電流增大 D．R處出現(xiàn)火情時，電阻R0的電功率減小【分析】先求出副線圈電壓的有效值，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比求出原線圈電壓有效值，可知副線圈電壓最大值，由圖可知副線圈電流的周期，可由周期求出角速度的值，則可得交流電壓u的表達式；R處出現(xiàn)火情時電阻變小，則副線圈電流變大，由電路關(guān)系可進行判斷?！窘獯稹拷猓篈、由圖可知副線圈電壓最大值Um＝44V，則副線圈的有效值為U2＝，根據(jù)，計算可得原線圈電壓有效值為U1＝220V，最大值為220V，故A錯誤；B、由圖可知副線圈電壓最大值Um＝44V，周期T＝0.016秒，由ω＝，計算可得ω＝125π（rad/s），所以副線圈輸出電壓瞬時值表達式u＝44cos125πt（V），故B錯誤；C、R處出現(xiàn)火情時電阻變小，則副線圈電流變大，線圈匝數(shù)比不變，所以原線圈電流增大，故C正確；D、R處出現(xiàn)火情時電阻變小，則副線圈電流變大，根據(jù)P＝I2R，可知電阻R0的電功率增大，故D錯誤.故選：C?！军c評】本題考查了交流電的相關(guān)問題，考查知識點針對性強，難度適中，考查了學(xué)生掌握知識與應(yīng)用知識的能力。18．（2021?永州模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為2：1，電阻R1＝R2＝55Ω，D1、D2為理想二極管，A為理想電流表。原線圈接u＝220sin（100πt）V的交流電，則（）A．副線圈中交流電頻率為100Hz B．電流表示數(shù)為2A C．理想變壓器輸入功率為440W D．二極管的反向耐壓值應(yīng)大于110V【分析】根據(jù)瞬時值表達式可以得輸入電壓的最大值、角速度等，根據(jù)角速度與頻率的關(guān)系可求解副線圈中交流電的頻率，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比和二極管的特點即可二極管的耐壓值，根據(jù)二極管的作用，利用電壓最大值與有效值的關(guān)系、歐姆定律以及功率公式輸入功率的大小以及副線圈中電流的大小。【解答】解：A、根據(jù)題意可知交流電的角速度ω＝100π，頻率f＝＝Hz＝50Hz，變壓器可以改變電壓和電流的值，但不能改變頻率，因此副線圈中交流電頻率仍為50Hz，故A錯誤；D、原線圈兩端電壓的最大值：U1m＝220V，根據(jù)＝，副線圈兩端電壓的最大值：U2m＝U1m＝×220V＝110V，當最大電壓為110V時，二極管任然正常工作，說明二極管的反向耐壓值大于110V，故D錯誤；BC、由于二極管的作用，副線圈兩個電阻交替工作，與沒有二極管時一個電阻R始終工作完全相同，副線圈兩端電壓的有效值：U2＝＝V＝110V，因此電流表的示數(shù)：I＝＝＝2A，理想變壓器輸入功率等于電阻消耗的功率：P＝U2I2＝110×2W＝220W，故B正確，C錯誤。故選：B?！军c評】本題的難點在于二極管的作用，是使得反向電流不能通過，兩個支路中的電流依次通過干路，可以通過等效電阻計算。19．（2021?保定二模）一理想變壓器原、副線圈所接電路如圖所示，所有電表均為理想電表。原線圈所接交流電源的輸出電壓的瞬時值表達式為u＝2200sin100πt（V），原、副線圈匝數(shù)比為10：1，R0為定值電阻，當滑動變阻器滑片向下滑動的過程中，下列說法正確的是（）A．電壓表V1的示數(shù)為3110（V） B．電壓表V2的示數(shù)為311（V） C．電流表A1、A2的示數(shù)均增加 D．電壓表V3的示數(shù)增大【分析】根據(jù)輸入交流電的表達式確定輸入交流電的有效值，根據(jù)原副線圈兩端的電壓之比與匝數(shù)成正比求得副線圈兩端的電壓，滑動變阻器的觸頭滑動時，分析電阻的變化和電流表示數(shù)的變化，電壓表和電流表示數(shù)均為有效值?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)u＝2200sin100πt（V）可知，有效值，故電壓表V1的示數(shù)為220V，故A錯誤；B、根據(jù)可得：U2＝22V，故電壓表V2的示數(shù)為22V，故B錯誤；C、當滑動變阻器滑片向下滑動的過程中，滑動變阻器R的阻值減小，根據(jù)可知，電流表A2的示數(shù)均增加，根據(jù)可知，電流表A1的示數(shù)均增加，故C正確；D、由于副線圈中的電流增大，根據(jù)U′＝I2R0可知定值電阻R0分得電壓增大，故滑動變阻器分得的電壓UR＝U2﹣U′減小，故D錯誤；故選：C?！军c評】本題主要是考查了變壓器的知識；解答本題的關(guān)鍵是知道變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，在只有一個副線圈的情況下的電流之比等于匝數(shù)的反比；原線圈的電壓決定副線圈的電壓。20．（2021?丹東二模）如圖所示是一降壓式自耦變壓器的電路，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。該理想變壓器的原線圈接u＝380sin100πt（V）的交變電壓，副線圈通過電阻r＝2Ω的導(dǎo)線對“220V、440W”的用電器R供電，該用電器正常工作。由此可知（）A．原、副線圈的匝數(shù)比為19：11 B．交變電壓的頻率為100Hz C．副線圈中電流的有效值為2A D．變壓器的輸入功率為440W【分析】根據(jù)瞬時值的表達式可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比即可求得結(jié)論．【解答】解：AC、該理想變壓器的原線圈接u＝380sin100πt（V）的交變電壓，故，有效值，流過電器R的電流，阻值R＝，故副線圈兩端的電壓U2＝I（R+r）＝2×（110+2）V＝224V，＝，故A錯誤，C正確；B、該理想變壓器的原線圈接u＝380sin100πt（V）的交變電壓可知ω＝100πrad/s，故交流電的頻率f＝，故B錯誤；D、副線圈消耗的功率＝448W，故輸入功率P1＝P2＝448W，故D錯誤；故選：C。【點評】掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，最大值和有效值之間的關(guān)系即可解決本題．二．多選題（共12小題）21．（2021春?阜陽期末）在如圖所示的電路中，理想電壓表的示數(shù)U＝220V，額定功率為10W的小燈泡和100W的電動機均正常工作，已知電動機的內(nèi)阻r＝1Ω，電動機的熱功率為4W。以下說法正確的是（）A．通過電動機的電流為0.5A B．電動機的額定電壓為200V C．小燈泡的額定電壓為20V D．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4：1【分析】由題設(shè)條件總功率和的輸入電壓求出原線圈中的電流，結(jié)合燈泡的功率求出燈泡兩端電壓，從而得到原線圈兩端電壓，再根據(jù)副線圈電動機的熱功率求出副線圈中的電流和電壓，再由電壓表求出變壓器的匝數(shù)之比?！窘獯稹拷猓阂蚶硐胱儔浩鞯妮斎牍β实扔谳敵龉β剩艟€圈中的電流為I1，則有：UI1＝PL+PM＝110W解得通過原線圈的電流I1＝0.5A小燈泡兩端的電壓，UL＝原線圈兩端的電壓U1＝U﹣UL＝200V若副線的電流為I2，則副線圈功率為：U2I2＝PM＝100W而由題意電動機的熱功率為：P熱＝，解得：I2＝2A，所以：U2＝50V則有：，故AB錯誤，CD正確。故選：CD?！军c評】此題考查了理想變壓器的工作原理，解題的關(guān)鍵是明確變壓器的功率關(guān)系和電壓關(guān)系，還要反復(fù)利用功率公式可以得出結(jié)論。22．（2021春?溫州期末）圖1是手機無線充電器的小意圖，其原理如圖2所小，該裝置等效為理想變壓器，當送電線圈接上220V的正弦交變電流后，手機中的受電線圈中產(chǎn)生交變電流；送電線圈的匝數(shù)為N1，受電線圈匝數(shù)為N2，且N1：N2＝3：1．兩個線圈中所接的電阻R1、R2的阻值都為R，當該裝置給手機充電時，手機兩端的電壓為5V，充電電流為2A，則（）A．若充電器線圈中通恒定電流，則手機線圈中將產(chǎn)生恒定電流 B．受電線圈兩端cd的輸出電壓為66.5V C．流過送電線圈與受電線圈的電流之比為1：3 D．送電線圈所接電阻R1的兩端電壓為22.5V【分析】根據(jù)理想變壓器的變流比求出流過原副線圈的電流之比；根據(jù)題意應(yīng)用理想變壓器的變壓比、電流比、歐姆定律聯(lián)立求解求出cd兩端電壓以及電阻；【解答】解：A、變壓器工作原理是電磁感應(yīng)，若充電器線圈通恒定電流，則手機線圈無磁通量變化，不會產(chǎn)生電流，故A錯誤；BC、手機充電時電流為I2＝2A，則，解得Iab＝，又Uab﹣IabR＝3UcdUcd﹣I2R＝U手代入數(shù)據(jù)解得：Ucd＝66.5V，R＝19.2Ω，故BC正確；D、根據(jù)閉合電路的歐姆定律可求得：UR1＝Iab?R＝19.2×V＝12.8V，故D錯誤。故選：BC?！军c評】本題考查了理想變壓器的原理，掌握理想變壓器的變壓與變流比是解題的前提與關(guān)鍵，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用變壓器的變壓與變流比公式即可解題。23．（2021?濰坊三模）如圖所示，理想變壓器原線圈接正弦交流電，副線圈回路中接有小燈泡（6V12W）和交流電動機M，閉合開關(guān)S，小燈泡和電動機均正常工作，電流表A1和A2示數(shù)分別為2A和6A，已知電動機內(nèi)阻為0.25Ω，則下列說法正確的是（）A．交流電壓的最大值為V B．電壓表示數(shù)為24V C．變壓器的輸入功率為48W D．電動機的輸出功率為9W【分析】依據(jù)燈泡和電動機均正常工作，結(jié)合并聯(lián)電壓相等的特點，再由功率表達式P＝UI，可求出原副線圈電流之比，根據(jù)，求得原副線圈的匝數(shù)之比，進而確定原副線圈的電壓之比；根據(jù)原線圈原線圈接正弦交流電，即可求解交流電壓的最大值，而原線圈的電壓有效值即為電壓表的示數(shù)；依據(jù)P＝UI就能得出變壓器的輸入功率；電動機的輸出功率等于電動機的輸入功率減去發(fā)熱功率，分別計算即可。【解答】解：AB、小燈泡（6V12W），小燈泡和電動機均正常工作，電流表A1和A2示數(shù)分別為2A和6A，根據(jù)I＝＝A＝2A，那么副線圈的電流為：I副＝6A+2A＝8A，而I原＝2A，根據(jù)，解得：＝，再根據(jù)＝，則有U原＝24V，因變壓器原線圈接正弦交流電，則交流電壓的最大值為Um＝24V，故A錯誤，B正確；C、原線圈的輸入功率P原＝U原I原＝24×2W＝48W，故C正確；D、通過電動機的電流IM＝2A，則電動機的輸入功率P＝IMU副＝6×6W＝36W，電動機的發(fā)熱功率P熱＝I2R內(nèi)＝62×0.25W＝9W，故電動機的輸出功率為P出＝P﹣P熱＝36W﹣9W＝27W，故D錯誤；故選：BC?！军c評】本題主要是考查了變壓器的知識；解答本題的關(guān)鍵是知道變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，在只有一個副線圈的情況下的電流之比等于匝數(shù)的反比；知道理想變壓器的輸出功率決定輸入功率且相等。同時會區(qū)分交流電的有效值、最大值，及之間的關(guān)系。24．（2021?聊城二模）圖甲是一種振動發(fā)電機的示意圖，半徑r＝0.1m、匝數(shù)n＝25的線圈（每匝的周長相等）位于輻向分布的磁場中，磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布（其右視圖如圖乙所示），線圈所在位置的磁感應(yīng)強度的大小均為B＝T，外力F作用在線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運動，線圈運動速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖丙（正弦函數(shù)曲線）所示。發(fā)電機通過燈泡L后接入理想變壓器，對圖中電路供電，發(fā)電機正常工作時三個小燈泡均正常發(fā)光，燈泡完全相同且RL＝1Ω，不計線圈電阻，下列說法中正確的是（）A．發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達式為e＝6sin（5πt）V B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2：1 C．每個小燈泡正常發(fā)光時的功率為4W D．t＝0.1s時理想電壓表的示數(shù)為6V【分析】由圖丙求出線圈運動的速度的瞬時值表達式，再由e＝nBLv求出發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達式；根據(jù)結(jié)合電路關(guān)系求變壓器原副線圈的匝數(shù)比；根據(jù)U＝求電壓表的示數(shù)；根據(jù)能量守恒可求每個小燈泡正常發(fā)光時的功率?！窘獯稹緼、由圖丙知，線圈運動速度的最大值vm＝2m/s，速度變化的周期T＝0.4s，則線圈運動的速度的瞬時值v＝vmsint，代入數(shù)據(jù)得v＝2sin5πt（m/s），發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的瞬時值表達式為e＝nB?2πr?v，代入數(shù)據(jù)得e＝6sin5πt（V），故A正確；B、設(shè)燈泡正常發(fā)光時通過燈泡的電流為I，則通過原線圈的電流I1＝I，通過副線圈的電流I2＝2I，變壓器原副線圈的匝數(shù)比，解得，故B正確；D、發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值Em＝6V，由于線圈的內(nèi)阻不計，則發(fā)電機兩端的電壓有效值即電壓表的示數(shù)為：U＝＝＝3V，故D錯誤；C、根據(jù)能量守恒，可知：UI1＝3I2RL，解得I1＝I＝A，則每個小燈泡正常發(fā)光時的功率PL＝I2RL＝2W，故C錯誤。故選：AB?！军c評】本題考查交流電的相關(guān)知識，要求學(xué)生熟練掌握涉及到的相關(guān)公式及其之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，本題考查內(nèi)容較全，難度適中。25．（2021?黃州區(qū)校級模擬）如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框置于磁場中，該磁場可近似為勻強磁場。線框有100匝，其總電阻恒為R，通過電刷、導(dǎo)線與理想變壓器原線圈構(gòu)成閉合電路。線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ隨時間t變化的圖像如圖乙所示，Φm＝1×10﹣2Wb。已知原、副線圈的匝數(shù)比為1：2，變壓器輸出端有三個定值電阻，阻值均為R，最初開關(guān)K斷開。若電路其它部分的電阻及矩形導(dǎo)線框的自感系數(shù)均可忽略不計，則下列說法正確的是（）A．在t＝0.02s時，線框處于中性面處，且電動勢有效值為E＝50π（V） B．從t＝0開始計時，電動勢的瞬時值為e＝100πcos10πt（V） C．斷開開關(guān)K時，變壓器原線圈的輸入電壓U1＝25（V） D．閉合開關(guān)K后，變壓器副線圈的輸出電壓變小【分析】線框與磁感線平行時，磁通量為0，感應(yīng)電動勢最大，從此位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝Emcosωt；利用交流電的磁通量隨時間變化圖像，可求出角速度和電動勢的最大值；根據(jù)電動勢的最大值求出電動勢的有效值；根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得到原副線圈上電壓關(guān)系，結(jié)合功率公式以及輸入功率等于輸出功率聯(lián)立求解原線圈兩端的電壓；閉合開關(guān)K后，負載電阻減小，根據(jù)歐姆定律分析副線圈回路的總電流的變化，利用以及分析變壓器副線圈的輸出電壓變化情況?！窘獯稹拷猓篈B、在t＝0.02s時，穿過線圈的磁通量為零，則線框平面與中性面垂直，角速度：ω＝＝rad/s＝100πrad/s，感應(yīng)電動勢的最大值為：Em＝nBSω＝nωΦm＝100×10﹣2×100π（V）＝100π（V），從t＝0s開始計時，電動勢的瞬時值為：e＝100πcos100πt（V），有效值為：E有效＝＝V＝50V，故B正確，A錯誤；C、斷開開關(guān)K時，變壓器原線圈的輸入電壓U1，由，則輸出電壓U2＝2U1，變壓器輸出功率為：P2＝，變壓器的輸入功率：P1＝I1U1＝因為：P1＝P2解得：U1＝V，故C錯誤；D、閉合開關(guān)K后，負載電阻減小，根據(jù)歐姆定律：I＝，副線圈中電流變大，由，原線圈中電流也變大，發(fā)電機線圈內(nèi)阻上的電壓變大，則變壓器輸入電壓減小，由，則變壓器副線圈的輸出電壓變小，故D正確。故選：BD?！军c評】本題考查了正弦交變電流的產(chǎn)生以及變壓器的規(guī)律，知道電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，注意只有當線圈從中性面開始計時，電動勢瞬時值表達式e＝Emsinωt。26．（2021?山東）輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：3，輸入電壓為7.5V的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負載R的阻值為10Ω。開關(guān)S接1時，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2：1，R上的功率為10W；接2時，匝數(shù)比為1：2，R上的功率為P。以下判斷正確的是（）A．r＝10Ω B．r＝5Ω C．P＝45W D．P＝22.5W【分析】開關(guān)接1時，已知輸出功率，根據(jù)功率公式可右側(cè)變壓器的輸出電流；再根據(jù)變壓器電流之比等于匝數(shù)的反比即可求出右側(cè)變壓器輸入電流和左側(cè)變壓器輸入電流；從而求出輸入的總功率和導(dǎo)線r上消耗的功率，從而由功率公式求出導(dǎo)線電阻；開關(guān)接2時，明確電流關(guān)系，再根據(jù)輸入的總功率等于導(dǎo)線上消耗的功率和R上消耗的功率，根據(jù)電流關(guān)系和功率公式列式即可求出電流和R上的功率?！窘獯稹拷猓篈B、開關(guān)接1時，根據(jù)功率公式p＝I2R可得，右側(cè)線圈輸出電流I3＝＝A＝1A，根據(jù)變壓器電流之比等于匝數(shù)的反比可得右側(cè)變壓器有，＝，解得I2＝＝×1A＝0.5A；對左側(cè)變壓器有：＝，解得：I1＝1.5A；則可知，輸入功率P1＝U1I1＝7.5×1.5W＝11.25W，右側(cè)變壓器輸入功率P3＝P4＝PR＝10W，故導(dǎo)線上消耗的功率Pr＝P1﹣P3＝11.25W﹣10W＝1.25W，由Pr＝I2r可得，r＝＝Ω＝5Ω，故B正確，A錯誤；CD、開關(guān)接2時，根據(jù)電流之比等于線圈匝數(shù)的反比可得，＝＝3，解得：I1′＝3I′2，＝＝2，2I′3＝I′2，根據(jù)能量關(guān)系有：P′1＝Pr+P′3＝Pr+P，P＝P′1﹣Pr，則有：I′32＝U1I′1﹣I′22r解得：I′2＝3A，I′3＝1.5A；P＝I′32R＝1.52×10W＝22.5W，故D正確，C錯誤。故選：BD?！军c評】本題考查遠距離輸電的原理，解題的關(guān)鍵在于明確能量關(guān)系以及變壓器原理的應(yīng)用，注意明確變壓器本身不消耗能量。27．（2021春?福州期中）正弦交流電經(jīng)過匝數(shù)比為＝的變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按如圖甲所示方式連接，R＝10Ω，圖乙是R兩端電壓u隨時間變化的圖象，Um＝10V，則下列說法中正確的是（）A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝cos100πt（A） B．電流表A的讀數(shù)為0.1A C．電流表A的讀數(shù)為A D．電壓表的讀數(shù)為U＝10V【分析】根據(jù)R兩端的電壓隨著時間變化的圖象，可求出電壓的有效值，再利用電壓與匝數(shù)成正比，可算出原線圈電壓的有效值；由電流與匝數(shù)成反比，可算出原線圈的電流大小。【解答】解：A、正弦式電流且電阻R的Um＝10V，則有效值U＝10V．所以通過電阻的電流為I＝＝A＝1A，因此通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝cos100πt（A），故A正確；BC、由正弦式電流且電阻R的Um＝10V，則有效值U＝10V，根據(jù)變壓器中＝，副線圈的電流為1A，得電流表A的讀數(shù)為0.1A，故B正確，C錯誤；D、電壓表讀出的是有效值，所以電壓表的讀數(shù)為10V，故D正確；故選：ABD?！军c評】本題主要考查了變壓器的原理和交變電流；理想變壓器的電流之比、電壓之比均是有效值，原副線圈電壓比等于匝數(shù)比，電流比等于匝數(shù)的反比。28．（2021?思明區(qū)校級模擬）如圖甲，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5：1，R1＝R2＝R3＝10Ω，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙，則（）A．副線圈輸出的交流電的頻率為10Hz B．原線圈輸入電壓的最大值為100V C．電阻R3的電功率為20W D．通過R2的電流始終為零【分析】根據(jù)圖乙可判斷副線圈輸出的交流電的頻率；根據(jù)副線圈輸出電壓的最大值計算原線圈輸入電壓的最大值；R1＝R3＝10Ω，所以兩電阻的電功率相等，可通過計算R1的電功率確定R3的電功率；當電容器接交流電時，電容器始終處于充放電狀態(tài)，所以電容器的特點是通交流，故通過R2的電流不為零?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)圖乙可得交流電的周期為T＝0.02s，所以交流電的頻率f＝＝50Hz，故A錯誤；B、副線圈輸出電壓的最大值U2m＝ImR1＝2A×10Ω＝20V，由變壓器原理有：，解得：U1m＝100V，故B正確；C、流過R1的電流的有效值I有＝，所以R1消耗的電功率P＝I有2R1＝＝20W，因R1＝R3＝10Ω，且兩電阻并聯(lián)，所以電阻R3的電功率為20W，故C正確；D、當電容器接交流電時，電容器始終處于充放電狀態(tài)，所以電容器的特點是通交流，故通過R2的電流不為零，故D錯誤。故選：BC?！军c評】本題需要掌握變壓器的電壓之比和匝數(shù)比之間的關(guān)系，能通過交流電的圖像得到交流電的周期及峰值，同時對于電容器的作用要了解。29．（2021?市中區(qū)校級二模）如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，電表均為理想電表，R是光敏電阻（其阻值隨光強增大而減?。是理想線圈、D是燈泡．原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，下列說法正確的是（）A．當光照增強時，A的示數(shù)變大 B．當光照增強時，A的示數(shù)變小 C．若用一根導(dǎo)線來代替線圈L，則燈D變暗 D．若用一根導(dǎo)線來代替線圈L，則燈D變亮【分析】當光照增強時，光敏電阻的阻值變小，根據(jù)阻值變小，判斷電流表的示數(shù)變化；當線圈通交流電時，線圈對交流電有阻礙作用，若用一根導(dǎo)線來代替線圈L，相當于電阻變小，根據(jù)電阻的變化判斷燈D的亮度變化?！窘獯稹拷猓篈B、當光照增強時，光敏電阻的阻值變小，所以整個電路的總電阻變小，故電路總電流變大，故A正確，B錯誤；CD、因其它條件均無變化，故副線圈兩端的電壓不變，當線圈通交流電時，線圈對交流電有阻礙作用，若用一根導(dǎo)線來代替線圈L，相當于電阻變小，故電流變大，所以燈D變亮，故D正確，C錯誤。故選：AD?！军c評】電路的動態(tài)變化的分析，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化情況，再確定其他的電路的變化的情況，根據(jù)題目要求一一分析即可。30．（2021?鎮(zhèn)海區(qū)校級模擬）如圖所示，導(dǎo)線框繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢e＝111sin100πt，導(dǎo)線框與理想升壓變壓器相連進行遠距離輸電。輸電線路的電流為2A，輸電線路總電阻為25Ω，降壓變壓器副線圈接入一臺電動機，電動機恰好正常工作，且電動機兩端的電壓為220V，電動機內(nèi)阻為8.8Ω，電動機的機械效率恒為80%，導(dǎo)線框及其余導(dǎo)線電阻不計，不計一切摩擦，則（）A．該發(fā)電機的電流方向每秒鐘改變50次，圖示位置線圈的磁通量變化率為0 B．不計摩擦，線框轉(zhuǎn)動一圈過程中，克服安培力做功24J C．保持線框轉(zhuǎn)速不變，若電動機突然卡住，輸電線上的損耗功率將增加 D．若線框轉(zhuǎn)速變?yōu)?5r/s，電動機的機械功率將變?yōu)?20W【分析】根據(jù)交變電動勢表達式求解原線圈中交變電壓的頻率；根據(jù)電動機的效率求得流過電動機的電流，消耗的總功率等于電機消耗的功率和線路消耗的功率，由W＝PT求得克服安培力做功，電動機突然卡住，電動機變成純電阻電路，流過電路的電流增大，導(dǎo)致輸電線路的電流增加，輸電線路上損耗的功率增加，當轉(zhuǎn)速減半的是，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減半，即可求得電動機的機械功率?！窘獯稹拷猓篈、線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω＝100πrad/s，原線圈中交變電壓的頻率為f＝＝＝50Hz，電流方向每秒鐘改變100次，圖示位置線圈的磁通量為零，變化率最大，故A錯誤；B、線圈轉(zhuǎn)動的周期T＝，電動機的機械效率，解得電動機的電流I＝5A，回路中消耗的總電功率P＝＝22×25W+220×5A＝1200W根據(jù)能量守恒線圈轉(zhuǎn)動一周過程中，克服安培力做功W＝PT＝1200×0.02J＝24J，故B正確；C、若電動機突然卡住，電動機變成純電阻電路，流過電路的電流增大，導(dǎo)致輸電線路的電流增加，輸電線路上損耗的功率增加，故C正確；D、由題意可知原來的轉(zhuǎn)速為n＝線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值E＝若轉(zhuǎn)速為25r/s，其有效值減半，所有用電器的電壓和電流變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑢﹄姍C：產(chǎn)生的熱量電動機的機械功率為P機＝P入﹣P熱，聯(lián)立解得：P機＝220W，故D錯誤；故選：BC?！军c評】本題主要是考查了變壓器以及遠距離高壓輸電的知識；解答本題的關(guān)鍵是知道變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，在只有一個副線圈的情況下的電流之比等于匝數(shù)的反比；知道理想變壓器的輸出功率決定輸入功率且相等。31．（2021?沙坪壩區(qū)校級模擬）如圖甲是一原副線圈匝數(shù)均可調(diào)的自耦變壓器，原線圈的輸入電壓隨時間的變化圖象如圖乙所示，則（）A．原線圈輸入電壓有效值為311V B．t＝0.5×10﹣2s時線圈內(nèi)的磁通量變化率最大 C．只增加原線圈匝數(shù)，電阻R上的功率會減小 D．副線圈輸出電壓的頻率隨原副線圈匝數(shù)比變化而變化【分析】根據(jù)圖乙可得到正弦交流電的峰值為311V；當正弦交流電的電壓瞬時值最大時線圈內(nèi)的磁通量變化率最大；增加原線圈匝數(shù)后，根據(jù)變壓器原理求解電阻兩端的電壓，再判斷電阻上的功率變化；副線圈輸出電壓的頻率與原線圈輸入電壓頻率相等，與匝數(shù)無關(guān)。【解答】解：A、根據(jù)圖乙可得到正弦交流電的峰值為311V，所以原線圈輸入電壓有效值為，故A錯誤；B、當正弦交流電的電壓瞬時值最大時線圈內(nèi)的磁通量變化率最大，t＝0.5×10﹣2s，正弦交流電的電壓瞬時值最大，所以t＝0.5×10﹣2s時線圈內(nèi)的磁通量變化率最大，故B正確；C、只增加原線圈匝數(shù)，根據(jù)變壓器原理可知，電阻