2023学年习题3：变压器

变压器习题基础夯实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．原线圈中感应电动势和副线圈中的感应电动势答案：D解析：理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，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．(2022·济南一中高二期中)将输入电压为220V，输出电压为6V的变压器，改装成输出电压为30V的变压器，副线圈原来的匝数为30匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数为()A．150匝 B．144匝C．130匝 D．120匝答案：D解析：由题意eq\f(n1,n2)＝eq\f(220,6)，eq\f(n1,n2′)＝eq\f(220,30)，将n2＝30匝代入得n2′＝150匝，则副线圈应增加Δn＝120匝。3．在变电所里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，能正确反映其工作原理的是()答案：D解析：电流互感器应串联在火线上，A、B错；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n1)可知把大电流I1变为小电流I2，应使副线圈匝数n2大于原线圈匝数n1，故C错，D对。4.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝20eq\r(2)sin100πt(V)。氖泡在两端电压达到100V时开始发光。下列说法中正确的有()A．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数变大D．开关断开后，变压器的输出功率不变答案：AB解析：由u＝20eq\r(2)sin100πtV可知，Um＝20eq\r(2)V，f＝50Hz，氖泡在一个周期内发光两次，故其发光频率为100Hz，A正确；电压表示数为U＝eq\f(Um,\r(2))×5＝100V，B正确；开关断开后电压表示数不变，输出功率变小，故C、D错误。5．如图所示，MN和PQ为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N、Q接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件R、电容元件C，导轨上垂直放置一金属棒ab。今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中正确的是(IR、IC均为有效值)()A．若ab棒匀速运动，则IR≠0，IC＝0B．若ab棒匀速运动，则IR＝0，IC＝0C．若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，则IR≠0，IC≠0D．若ab棒做匀加速运动，则IR≠0，IC＝0答案：BCD解析：ab匀速切割时产生恒定电动势，原线圈中有稳恒电流，故副线圈电流为零，选项A错，选项B正确；若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，原线圈中产生周期性变化的电流，副线圈产生电磁感应现象，副线圈电流不为零。电容器进行充放电，故选项C正确；当ab匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而电容器不会充放电。故选项D也正确。6．(2022·潍坊一中高二检测)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“200V60W”灯泡一只，且灯泡正常发光。则()A．电流表的示数为B．电源输出功率为1200WC．电流表的示数为6AD．原线圈端电压为10V答案：A解析：从副线圈接入“200V60W”灯泡一只，且灯泡正常发光这一条件可以看出，输出功率为60W，由公式eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得电流表读数是，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得原线圈端电压为4000V。7．一台理想变压器，其原线圈的匝数为2200匝，副线圈的匝数为440匝，副线圈中接入一个100Ω的负载电阻，如图所示。(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？(2)当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数为多大？电流表示数为多大？此时输入功率为多少？变压器效率为多大？答案：(1)00(2)44V100%解析：(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零。(2)由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得电压表示数为U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(440,2200)×220V＝44V电流表示数为I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(44,100)A＝P入＝P出＝I2U2＝×44W＝效率η＝eq\f(P出,P入)×100%＝100%能力提升1．如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220V,40W”，当灯泡所消耗的功率都调于20W时，哪种台灯消耗的功率最小()答案：C解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。2.有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220V/6V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220V)应接在()A．ab两端 B．cd两端C．ac两端 D．bd两端答案：B解析：本题考查变压器的电流关系。由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，即n1>n2，又eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，所以I2>I1，说明通过电流大的(I2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，ab线较粗，故输入电压(220V)应接cd两端。故正确答案为B。3．(2022·河北衡水第十四中学高二期末)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器，已知通过R1的正弦式电流如图乙所示，则()A．交变电流的频率为B．原线圈输入电压的最大值为200eq\r(2)VC．电阻R2的电功率约为D．通过R3的电流始终为零答案：C解析：由乙图知，f＝50Hz，A错；U2＝I1R1＝10eq\r(2)V，U1＝eq\f(n1,n2)U2＝100eq\r(2)V，U1m＝200V，B错；P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R2)＝，C正确；交变电流能通过电容器，D错。4．(2022·福建师大附中高二期末)用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题，如图所示，理想变压器副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，以下说法中正确的是()A．原线圈中的电流减小B．R两端的电压增大C．原线圈输入功率不变D．副线圈输出的电压减小答案：B解析：开关S闭合，用户端阻值变小，用户端干路电流增大，则原线圈中电流变大，原线圈输入功率变大，选项A、C均错误；用户端干路电流增大，则输电线R上电压损失变大，选项B正确；由于原电压及匝数比不变，故副线圈输出电压不变，选项D错误。5．(2022·试题调研)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电流，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1，S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为答案：D解析：由题图知，Um＝20eq\r(2)V，T＝，则ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，输入电压u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，故A错；由变压器的变压规律知：eq\f(u1,u2)＝eq\f(n1,n2)，故u2＝eq\f(u1n2,n1)＝eq\f(20×1,5)V＝4V，由题中将S1接1，S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝eq\f(u\o\al(2,2),R总)，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(42,20)W＝，D正确。6．如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为×104V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断。(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？答案：(1)(2)180W解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2当I2＝12mA时，I1即为熔断电流，I1＝eq\f(U2,U1)I2＝(2)当副线圈电流为I2′＝10mA时，变压器的输入功率为P1，所以P1＝P2＝I2′U2＝180W7．黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”。如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为，已知空气在常温