高中物理专题练习-恒定电流 交变电流 变压器(含答案)

高中物理专题练习-恒定电流 交变电流 变压器(含答案)

满分：60分 时间：45分钟

一、单项选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分。每小题只有一个选项符合题意。) 1．(江苏单科，1)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V 。

已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )

A ．200

B ．400

C ．1 600

D ．3 200

2．(江苏单科，3)远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，

电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R 。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )

A.I 1I 2

＝n 1n 2

B ．I 2＝U 2

R

C ．I 1U 1＝I 2

2R

D ．I 1U 1＝I 2U 2

3．(天津理综，2)如图所示，电路中R 1、R 2均为可变电阻，电源内阻

不能忽略，平行板电容器C 的极板水平放置。闭合电键S ，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( ) A ．增大R 1的阻值 B ．增大R 2的阻值

C ．增大两板间的距离

D ．断开电键S

4．(北京理综，19)如图所示，其中电流表A 的量程为0.6A ，表盘均匀划分

为30个小格，每一小格表示0.02 A ；R 1的阻值等于电流表内阻的12；R 2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( ) A ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A

B ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A

C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A

D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A

5．(四川理综，4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压() A．峰值是e0B．峰值是2e0

C．有效值是

2

2Ne0D．有效值是2Ne0

6．(新课标全国卷Ⅰ，16)一理想变压器的原、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相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()

A．U＝66 V，k＝1

9B．U＝22 V，k＝

1

9

C．U＝66 V，k＝1

3D．U＝22 V，k＝

1

3

7．(广东理综，15)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝

数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V，调节前

后()

A．副线圈中的电流比为1∶2

B．副线圈输出功率比为2∶1

C．副线圈的接入匝数比为2∶1

D．原线圈输入功率比为1∶2

8．(安徽理综，16)图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()

A ．电压表V 1示数增大

B ．电压表V 2、V 3示数均增大

C ．该变压器起升压作用

D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动

9．(福建理综，15)图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、

副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )

A ．(n 1n 2

)U 2m

4r

B ．(n 2n 1)U 2m 4r

C ．4(n 1n 2)2(P U m

)2

r

D ．4(n 2n 1)2(P U m

)2

r

二、多项选择题(本题共6小题，每小题4分，共计24分。每小题有多个选项符 合题意。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。)

10．(天津理综，7)如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕

与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a ，b 所示，则( )

A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面重合

B ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为2∶3

C ．曲线a 表示的交变电动势频率为25 Hz

D ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V

11．(广东理综，19)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压

U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是()

A．P向下滑动时，灯L变亮

B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变

C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小

D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大

12．(山东理综，17)如图，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变

压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电

压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下

判断正确的是()

A．变压器输入功率为484 W

B．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A

C．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A

D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3

13．(新课标全国卷Ⅱ，21)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U cd，则()

A．U ab∶U cd＝n1∶n2

B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小

C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd越大

D．将二极管短路，电流表的读数加倍

14．(天津理综，6)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流

电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连

接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( ) A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大 B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小 C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大

D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小

15．(海南单科，10)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，

原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表，

现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( ) A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V

答案

1．B [根据变压器的变压规律U 1U 2

＝n 1n 2

得，n 2＝U 2U 1

n 1＝110

220×800＝400匝，选项B 正确。]

2．D [由于理想变压器的电流比与匝数比成反比，即I 1I 2

＝n 2

n 1

，A 错；由于R 两端的电压不等

于U 2，故B 错；由能量关系可得U 1I 1＝I 22R ＋P 用，故C 错；由功率关系，P 入＝P 出可得I 1U 1＝I 2U 2，D 项正确。]

3．B [设油滴质量为m ，电荷量为q ，两板间距离为d ，当其静止时，有U c d q ＝U R 1

d q ＝mg ；由

题图知，增大R 1，U R 1增大，油滴将向上运动；增大R 2，油滴受力不变，仍保持静止；由E ＝U

d 知，增大d ，U 不变时，E 减小，油滴将向下运动；断开电键S ，电容器将通过R 1、R 2放电，两板间场强变小，油滴将向下运动，故只有B 项正确。]

4．C [当接线柱1、2接入电路时，R 1与电流表并联，由于R 1＝R A

2，可知流过R 1的电流为流

过电流表电流的2倍，所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍，所以每一小格

是原来的3倍，即为0.06 A ，所以A 、B 错误；当接线柱1、3接入电路时，电流表与R 1并联，然后再与R 2串联，串联电阻对电流无影响，与1、2接入电路的效果一样，所以每一小格表示0.06 A ，C 正确，D 错误。]

5．D [矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，所以发电机的电动势峰值

为2Ne 0，A 、B 错误；由于不计线圈的电阻，所以电机的输出电压峰值为2Ne 0，故有效值为

2Ne 0

2

＝2Ne 0，故D 正确。] 6．A [原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U ，可知副线圈电压为U ，

原线圈电压为3U ，副线圈电流I 2＝U R ，根据I 1I 2

＝n 2n 1

得原线圈电流I 1＝U

3R ，那么原线圈输入

电压220 V ＝3U ＋U

3R ×R ，整理可得U ＝66 V ；原、副线圈电阻消耗的功率根据P ＝I 2R ，电阻相等，I 1∶I 2＝1∶3，可得功率之比为P 1∶P 2＝1∶9，即k ＝1

9。根据以上分析可知选项A 正确。]

7．C [在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下，使输出电压U 2有效值由220 V 降至110

V ，由U 2U 1

＝n 2

n 1

知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2∶1，

故C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1，故A 错误；由P ＝UI 知，输出功率之比为4∶1，故B 错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D 错误。]

8．D [由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V 1示数不变，选项A 错误；

由理想变压器原理公式U 1U 2

＝n 1

n 2

且U 1、n 1、n 2不变，则U 2不变，即V 2的示数不变，V 3的示

数U 3＝U 2－I 2R 0应减小，故选项B 错误；由公式I 1I 2＝n 2n 1得：n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1＝0.8

0.2＝4，则n 1＞n 2，

该变压器起降压作用，故C 错误；又I 2＝U 2

R 0＋R ，I 2增大，R 应减小，故滑片应沿c →d 方

向滑动，故D 正确。]

9．C [原线圈电压的有效值：U 1＝

U m 2，根据U 1U 2＝n 1n 2可求：U 2＝n 2n 1 U m

2

，又因为是理想变压器，

所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝P

U 2

，输电

线上损失的电功率为P ′＝I 2

2r ＝4r ? ????n 1n 22? ??

??P U m 2

，所以C 正确，A 、B 、D 错误。]

10．AC [线圈位于中性面时，磁通量最大、电动势为零，结合e －t 图知，A 正确；转速之比

等于周期的反比，故该比值为3∶2，B 错；频率为周期的倒数，a 的周期为0.04 s ，频率为25 Hz ，C 对；正弦交流电动势的有效值为E ＝E m 2＝NBSω2，已知E a ＝152

V ，且ωb ＝23ωa ，故可知E b ＝23×152 V ＝10

2

V ，D 错。]

11．BD [由于理想变压器输入电压不变，据公式U 1U 2

＝n 1

n 2

，则副线圈电压U 2不变，滑片P 滑

动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则A 错误；滑片P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故B 正确；滑片P 上滑，电阻减小，电流I 2增大，据I 1I 2

＝n 2

n 1

则原线圈输入电流I 1也增大，故C 错误；此时变压器输出功率P 2＝U 2I 2

将变大，故D 正确。]

12．BD [用电器正常工作，则知变压器输出电压U 2＝60 V ，理想变压器输入功率等于输出功

率，则P 1＝P 2＝U 2I 2＝60×2.2 W ＝132 W ，故A 错误；通过原线圈的电流为I 1＝P 1U 1

＝132

220 A

＝0.6 A ，故B 正确；通过副线圈的电流最大值为I 2m ＝2.2× 2 A ≈3.1 A ，故C 错误；变压器原、副线圈匝数比为n 1n 2

＝U 1U 2

＝22060＝11

3，故D 正确。]

13．BD [若变压器初级电压为U ab ，则次级电压为U 2＝n 2

n 1

U ab ；由于二极管的单向导电性使得

副线圈中的反向电流为零，由有效值的定义可得U 2cd R T ＝U 22R ·T

2解得U cd

＝22U 2，故U ab U cd ＝2n 1n 2，选项A 错误；增大负载的阻值R ，则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表的读数减小，选项B 正确；cd 间的电压由变压器的初级电压决定，与负载电阻R 的大小无关，选项C 错误；若二极管短路则U cd ′＝U 2＝2U cd ，故此时R 消耗的功率P ′＝U cd ′2

R 为原来的2倍，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，选项D 正确。]

14．BC [Q 位置不动，副线圈电压U 2不变，当P 上滑时，R 增大，由P ＝U 22

R ＋R 0

可知总功率

减小，原线圈电压U 1不变，由P ＝U 1I 1可知原线圈电流I 1减小，故A 错误，B 正确；当P

位置不动，Q 上滑时，由U 2U 1

＝n 2

n 1

知U 2增大，同理分析原线圈电流I 1增大，故C 正确，D 错

误。]

15．AD [当负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0时，根据串、并联电路规律，R 两端电压为R 0两

端电压的5倍，因为电压表测量R 两端的电压，所以U R 0＝1

5×5 V ＝1 V ，故副线圈两端电压为U 2＝6 V ，根据公式U 1U 2

＝n 1

n 2

可得此时原线圈两端电压的有效值为U 1＝24 V ，所以此时

原线圈两端电压的最大值约为24 2 V ≈34 V ，A 正确，B 错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前、后电流也不变，则变化后电压U 2＝IR 0＋5IR 0＝6IR 0，变化前，U 2′＝IR 0＋11IR 0＝12IR 0，所以U 2′＝2U 2＝12 V ，根据公式U 1U 2

＝n 1

n 2

可得原

线圈两端原来的电压有效值约为48 V ，D 正确，C 错误。]

1．直流电路动态分析方法

(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”。 (2)结论法：“并同串反”。 2．电源的功率和效率

(1)电源的总功率：P 总＝EI (2)电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r (3)电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内 (4)电源的效率η＝

P 出P 总

×100%＝U

E ×100% 3．交流电的“四值”

(1)最大值E m ＝NBSω。 (2)瞬时值e ＝NBSωsin ωt 。 (3)有效值：正弦式交流E ＝

E m

2

；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应求解，计算电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值。 (4)平均值：E －

＝n ΔΦ

Δt ，常用来计算通过电路的电荷量。

4．理想变压器的基本关系式

(1)功率关系：P 入＝P 出。

(2)电压关系：U1

U2＝

n1

n2。

(3)电流关系：只有一个副线圈时I1

I2＝

n2

n1。