交流电和变压器配套提升练习

交流电练习精选
高考真题体验
1．(2012·新课标全国，17，6分)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( ) A ．380 V 和5.3 A B ．380 V 和9.1 A C ．240 V 和5.3 A D ．240 V 和9.1 A
2．(2015·新课标全国Ⅰ，16，6分)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 ＝19 B ．U ＝22 V ，k ＝19
C ．U ＝66 V ，k ＝13
D ．U ＝22 V ，k ＝1
3
3．(2016·全国Ⅰ，16，6分)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和 4 Ω，为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．5
4．(2016·全国Ⅲ，19，6分)(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列
说法正确的是( )
A ．原、副线圈匝数比为9∶1
B ．原、副线圈匝数比为1∶9
C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1
D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9
5．(2015·天津理综，6，6分)(多选)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
配套练习
1．(多选) 如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，线圈的匝数为n、电阻为r，外接电阻为R，交流电流表A．线圈从图示位置（线圈平面平行于电场方向）开始转过
时的感应电流为I．下列说法中正确的有（）
A．电流表的读数为2I
B．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为
C．从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R的电荷量为
D．线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量为
2．(多选) 在如图所示的变压器电路中，两定值电阻的阻值R1=R2=R，变压器为理想变压器，电表为理想电表，在a、b两端输入正弦交流电压，原副线圈的匝数比为1：2，则（）
A．电流表的示数为
B．电压表的示数为
C．电路消耗的总功率为
D．电阻R1、R2消耗的功率之比为2：1
3．一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈匝数比n1：n2=2，图中电阻R1、
R2和R3的阻值分别是4Ω、2Ω和3Ω，U为有效值恒定的正弦交流电压源．当开关S
断开时，理想电流表的示数为I．当S闭合时，电流表的示数为（）
A．I B．I C．I D．2I
4．如图所示，理想变压器的原线圈接在交流电源上，原副线圈的匝数之比为3：2，
L1、L2是两个完全相同的小灯，标识“3V、5W”，闭合开关S，调节滑动变阻器R，当
L1、L2恰都正常发光时，滑动变阻器的阻值为（）
A．5.4ΩB．3.6ΩC．1.8ΩD．0.9Ω
高考真题体验
1．B 理想变压器功率P 1＝P 2＝U 1I 1＝2 kW ，U 1＝220 V ，可得I 1＝P 1U 1≈9.1 A ；由U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝n 2
n 1
U 1＝380 V ．B 正确．
2．A 设变压器原、副线圈电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，可知I 1＝U 0－U 1R ，I 2＝U 2
R ，又因为U 0＝220 V ，
U 1U 2＝31，I 1I 2＝13，可解得U 2＝66 V ，U 1＝198 V ，I 1＝22R ，I 2＝66
R ，原线圈中P 1＝(U 0－U 1)I 1，副线圈中P 2＝U 2I 2，易知P 1P 2＝1
9
，A 正确． 3．B 设此变压器原、副线圈匝数比为k .当开关S 断开时，根据I 1I 2＝n 2n 1＝1
k ，可知副线圈电路中的电流为kI ，副线圈
两端电压 U 2＝kI (R 2＋R 3)＝5kI ，再根据U 1U 2＝n 1
n 2，可求出此时原线圈两端电压U 1＝5k 2I ，因此，电压源的电压U 可表
示为U ＝3I ＋5k 2I .当开关S 闭合时，R 3被短路，可认为此时副线圈电路中只有电阻R 2，因此用同样的方法可以求出U ＝12I ＋4k 2I .因为电源电压不变，所以3I ＋5k 2I ＝12I ＋4k 2I ，解得k ＝3，B 正确
4．AD 当输入电压为灯泡额定电压的10倍时，两个灯泡均能正确发光，则原线圈两端的电压为9
10U ，副线圈两
端的电压为110U ，因此原、副线圈的匝数比为n 1n 2＝9
1，A 正确，B 错误．设a 中电流为I ，根据电流与匝数成反比可
知，副线圈中电流为9I ，则a 、b 两个灯泡的功率比为P a P b ＝1
9
，C 错误，D 正确．
5．BC 理想变压器原、副线圈两端功率相等，原线圈电压不变，电流由副线圈电路功率决定．保持Q 位置不动，P 向上滑动，则R 增大，可判断出I 1减小，A 错误，B 正确．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动，则U 2增大，可判断出I 1增大，C 正确，D 错误．【点拨】 电压输入决定输出，U 1，n 1，n 2不变，U 2不变，负载变化，I 2变化，从而仅变I 1，P 1.
配套练习
1．BCD 【分析】根据感应电流瞬时值表达式求出最大值，再求解有效值，即可得到电流表的读数；磁通量的最大值 Φm =BS ．由闭合电路欧姆定律求出感应电动势的最大值E m ，由公式E m =nBSω求解Φm ．通过电阻R 的电荷量根据公式q=n 求解；热量根据焦耳定律求解．
【解答】解： A 、由题有：I=I m cos ，则得感应电流的最大值 I m =2I ，有效值 I 有=
=
I ，则电流表的读数为
I ，故A
错误．
B 、感应电动势的最大值E m =I m （R+r ）=2I （R+r ），又E m =nBSω，磁通量的最大值 Φm =BS ，联立解得：Φm =BS=，
故B 正确．
C 、从图示位置开始转过的过程中，通过电阻R 的电荷量 q=n
=n
=n•
•
=
，故C 正
确．
D、线圈转动一周的过程中，电阻R产生的热量Q==（I）2R=，故D正确．
【点评】本题关键知道正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，以及瞬时值与最大值之间的关系，对于交变电流，求解热量、电功和电功率要用有效值，对于正弦式电流最大值是有效值的倍．
2．AC【分析】根据变压器电压之比等于匝数之比；电流之比等于匝数的反比；输出功率等于输入功率等变压器原理进行分析；注意输入电压和电源的输出电压的关系．
【解答】解：A、设副线圈电流为I，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流为：
副线圈两端的电压为：
根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为：
正弦交流电压的有效值为：
原线圈回路中有：=
解得：，故A正确；
B、电压表的示数为原线圈两端的电压，为：=，故B错误；
C、电路消耗的总功率为：，故C正确；
D、根据P=，电阻、消耗的功率之比为：，故D错误；
【点评】本题考查变压器原理，要注意明确变压器的其本规律，明确匝数之比和电流、电压之比的关系，并能正确分析电路结构，利用欧姆定律等进行分析求解．
3．D【分析】变压器输入电压为U与电阻R1两端电压的差值；再根据电流之比等于匝数的反比可求得输出电流；根据电压之比等于匝数之比对两种情况列式，联立可求得U与I的关系；则可求得电流表的示数．
【解答】解：根据电流与匝数成反比，得副线圈电流
副线圈两端的电压
根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为
电阻两端的电压在原线圈回路中
S闭合时，电流表示数为I′，副线圈中电流2I′副线圈两端的电压
原线圈两端的电压电阻两端的电压=4I′
在原线圈回路U=4I′+8I′=24I解得：I′=2I，故D正确，ABC错误；
【点评】本题考查理想变压器原理及应用，要注意明确电路结构，知道开关通断时电路的连接方式；同时注意明确输入电压与总电压之间的关系．
4．B 【分析】求出灯泡的额定电流，灯泡的额定电流即原线圈电流，根据电流与匝数成反比求出副线圈电流，结合并联电路的电压和电流特点，即可求出滑动变阻器的阻值．
【解答】解：灯泡的额定电压为
因为L1、L2恰都正常发光，可知原线圈电流
根据电流与匝数成正比，有则有，解得：
通过变阻器电流变阻器两端的电压等于灯泡的额定电压U=3V
滑动变阻器的阻值，故B正确，ACD错误；
【点评】本题是变压器输入端串联小灯泡的问题，关键是结合理想变压器的变流比公式、变压比公式和串并联电路的特点列式，不难．。