1、2020年高考物理100考點(diǎn)最新模擬題千題精練（選修 3-2）第五部分交變電流專(zhuān)題5.5理想變壓器的原理和制約關(guān)系（基礎(chǔ)篇）ni:窕=11： 2,保險(xiǎn)絲、選擇題1. （6分）（2019河北邯鄲一模） 如圖甲所示，理想變壓器的原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比5A,Ri的電阻為2a.若原線(xiàn)圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，要求通過(guò)保險(xiǎn)絲的電流（有效值）不超過(guò)加在電容器兩極板的電壓不超過(guò)50V,則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值可以為（修保險(xiǎn)建1， Fa. 5ab. 10a【名師解析】U1BC由圖乙可知，原線(xiàn)圈電壓的最大值為220Mjv,則有效值為220V,由電壓與匝數(shù)關(guān)系可得:ni 工，一一一L,可得：U2=40V。通過(guò)

2、保險(xiǎn)絲的電流（有效值）不超過(guò)5A,則滑動(dòng)變阻器的最小值：R _加5區(qū)的max40，一 r，=-2=6 ,當(dāng)電容器上電壓最大值為 50V時(shí)，其有效值最大為:5V,由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可得：m一，可得：Rmax= 17，可知滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：6QWI2W 17Q故AD錯(cuò)誤，BCu2 1+正確。2. （4分）（2019江蘇宿遷期末）如圖所示，理想變壓器的原線(xiàn)圈接入u=220-/2sin （100 nt）tV的交變電壓,原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比 4： 1,電阻R0=5Q,電阻箱R的最大阻值為100Q,則（）A .副線(xiàn)圈兩端的電壓有效值為B.副線(xiàn)圈中電流方向每分鐘改變600次C.當(dāng)R=50 時(shí)，原線(xiàn)圈中的電

3、流有效值為0.25AD.當(dāng)R = 5時(shí)，電阻箱 R消耗的電功率最大【參考答案】. CD【名師解析】理想變壓器的原線(xiàn)圈接入u=220sin （100nt） V,則有效值為220V,根據(jù)原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比4: 1,所以副線(xiàn)圈的電壓為55V,故A錯(cuò)誤；變壓器不改變電流頻率，故由理想變壓器的原線(xiàn)圈接入u= 220Mjsin （100 71）V可得，«= 100兀rad/s故頻率為50Hz,故B錯(cuò)誤；當(dāng)R=50時(shí)，副線(xiàn)圈中的電流為I = =1A,輸出功率為55W,故原線(xiàn)圈的輸出電流為 0.25A,故C正確；電阻箱 R消耗的電功率P=55n代30度Gr=）2r=（0）5尺=1fL 5,廠(chǎng) 5、，由

4、數(shù)學(xué)知識(shí)解得，當(dāng)R=5時(shí)P有最大值，故D正確。'5+R5+R7（5寶）主）3. （4分）（2019山東濟(jì)南期末） 用220V的正弦交流電通過(guò)理想變壓器對(duì)一燈泡供電，變壓器輸出電壓是110V,通過(guò)燈泡的電流圖象如圖所示，則（）1/AA.變壓器輸入功率約為 110WB.輸出電壓的最大值是 110VC.變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比是1： 2 D.變壓器原線(xiàn)圈電路電流的函數(shù)表達(dá)式i = sin100兀tA【分析】根據(jù)圖象知道負(fù)載電阻中電流的峰值和有效值，周期和角速度，根據(jù)輸入功率等于輸出功率，匝數(shù)之比等于電壓之比分析各項(xiàng)。故 A正確;【名師解析】負(fù)載的功率 P=UI = 110X2w=110W,輸入

5、功率等于輸出功率，輸出電壓的最大值是 1105丫，故B錯(cuò)誤；畀n100 TttA故D錯(cuò)變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比等于電壓之比220: 110=2: 1,故C錯(cuò)誤；副線(xiàn)圈電流的函數(shù)表達(dá)式 i =五sinl00 k t則變壓器原線(xiàn)圈電路電流的函數(shù)表達(dá)式誤；【參考答案】：A?！军c(diǎn)評(píng)】本題考查了交流電瞬時(shí)值表達(dá)式的物理意義和變壓器的工作原理，難度中等。n1 : n2=2 ： 1,且分別接有電K時(shí)，通過(guò)電阻R2的電流如圖4. （2019湖南長(zhǎng)沙一模） 如圖甲所示為一理想變壓器，原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為阻R和R2, R1=R2=400 Q. U為電壓有效值不變的正弦交流電源，閉合開(kāi)關(guān)乙所示，則此時(shí)（）A.用電壓表

6、測(cè)量交流電源電壓約為424 VB.交流電源的輸出功率 90 WC.斷開(kāi)開(kāi)關(guān) KB,通過(guò)電阻 Ri的電流變成原來(lái)的一半D. Ri和R2消耗的功率之比為 1 ： 2【參考答案】AB。【名師解析】由U"U2=ni/n2, Ii/l2=n2/ni得，通過(guò) R2的電流有效值 12=0.3&A ,通過(guò) Ri的電流有效值Ii=0.15 <2 A ,副線(xiàn)圈兩端的電壓 U2=l2R2=i20 V2 V ,原線(xiàn)圈兩端電壓 Ui=240行 V ,而 U = Ui+IiRi=300 *；2V= 424V,選項(xiàng)A正確；交流電源的功率 P=UIi=90W,選項(xiàng)B正確；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，通過(guò) 電阻Ri的電

7、流為0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；Ri消耗的功率Pi=Ii2Ri, R2消耗的功率P2=I22R2, Pi:P2= Ii2： I22=i:4,選 項(xiàng)D錯(cuò)誤。5. （2019鄭州一中模擬） 泡沫望料、海綿等是包裝家電常用到的材料。尤其是白色的泡沫塑料，切割很容 易，但保證切割面光滑就很難。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，銀川某校一同學(xué)自制了一個(gè)配有理想變壓器的泡沫切割器， 該切割器的電熱絲（純金屬絲）參數(shù)為"4.V、8.8W”，切割器工作時(shí)，由于家庭電路電壓不穩(wěn)，電路電壓在A(yíng).當(dāng)電壓為250V時(shí)，電熱絲中交流電的頻率最大B.當(dāng)電壓變化時(shí)變壓器原、副線(xiàn)圈兩端電壓比值不變C.當(dāng)通過(guò)電熱絲的電流為 2A時(shí)，變壓器原線(xiàn)圈中的

8、電流為 0力士;D.當(dāng)電路的電壓增加時(shí)，原線(xiàn)圈的輸入功率可能不變【參考答案】BC【名師解析】變壓器變壓不變頻，所以當(dāng)電壓為250V時(shí)，電熱絲中交流電的頻率不變，故 A錯(cuò)誤；當(dāng)電壓變化時(shí)變壓器原、副線(xiàn)圈兩端電壓比值 = - 不變，故B正確；根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率可得， 小山UiIi=U2l2,當(dāng)通過(guò)電熱絲的電流為2A時(shí)，變壓器原線(xiàn)圈中的電流為Ii=A=0.04A ,故C正確；電路的電壓增加時(shí)，副線(xiàn)圈的電壓增大、輸出功率增大，則原線(xiàn)圈的輸入功率增大，故D錯(cuò)誤?！娟P(guān)鍵點(diǎn)撥】變壓器變壓不變頻；根據(jù)變壓器原理結(jié)合電功率的計(jì)算公式進(jìn)行分析解答。本題主要是考查了變壓器的知識(shí)；解答本題的關(guān)鍵是知道變

9、壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比，在只有一個(gè)副線(xiàn)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。6. （2019山東省濰坊市高三模擬訓(xùn)練）如圖所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比ni：n2=11：5,原線(xiàn)圈接ui=110sin100兀附交流電，電阻 Ri=R2=25烏D為理想二極管，則A,通過(guò)電阻R1的電流為2 AB.二極管的反向耐壓值應(yīng)大于50 VC.原線(xiàn)圈的輸入功率為大于 50 W D.通過(guò)原線(xiàn)圈的電流為 竺A11【參考答案】BC【名師解析】由表達(dá)式知原線(xiàn)圈電壓有效值為U =110 =55瓜，根據(jù)；U-=上，得副線(xiàn)圈兩端電壓為2U 2 n2Uc 25 2U2 =25

10、j2V ,則通過(guò)電阻R1的電流為I1 =u = J2A ；故A錯(cuò)誤；輸出電壓最大值為 50 V;故R 25要使電路正常工作，反向耐壓值應(yīng)大于50 V,故B正確；根據(jù)電流熱效應(yīng)， （25兩 父工;皿丁 所以R22R2U325R2兩端的電壓為U3=25V ,則通過(guò)R2的電流為12=一 = 一=1A,輸出端的總功率 P=U2l2=3R2 257. （2018中原名校聯(lián)盟質(zhì)檢）如圖所示為理想變壓器，三個(gè)燈泡L1、L2、L3都標(biāo)有“6V 6W , L4標(biāo)有“6V12W ,若它們都能正常發(fā)光，則變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1 ： n2和ab間電壓分別為（）由？陽(yáng)y yb 0I ,L。A . 2 ： 1, 24

11、VB . 2 ： l, 30V C. 1 ： 2, 24V D , 1:2, 30V【參考答案】B【名師解析】L2、L3并聯(lián)后與 L4串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光.說(shuō)明副線(xiàn)圈電壓為U2=12V;副線(xiàn)圈功率為P2=6W+6W+12W=24W ,根據(jù)P2= U2 I2得I2=2A.。根據(jù)變壓器的輸入的功率和輸出的功率相等，P2= P1 = U1I1,而I2=2I1,所以U1=24V；根據(jù)變壓器變壓公式，電壓與匝數(shù)成正比，得ni ： n2= Ui ： 5=2 : l,所以Uab=U 1 + UL1=（24+6）V=30V ,選項(xiàng) B 正確。8. （2018廣東湛江調(diào)研）將u=220 j2sin100 71V的

12、電壓輸入如圖所示的理想變壓器的原線(xiàn)圈，原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n1 : n2=55 ： 1, R=10Q,則下列說(shuō)法正確的是（）A .該交流電的頻率為 100HzB.閉合開(kāi)關(guān)S后，電流表的讀數(shù)為 0.22AC.閉合開(kāi)關(guān)S后，電阻消耗的電功率為 1.6W D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，電流表的讀數(shù)為 0.22A【參考答案】.Co100【名師解析】根據(jù)輸入電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u=220 72 sin100 ntV可知，輸入交流電的頻率 f=Hz=50Hz ,2 二選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原線(xiàn)圈輸入電壓 U1=220V ,根據(jù)變壓器變壓公式，副線(xiàn)圈輸出電壓為 5=4V,閉合開(kāi)關(guān)S后,電阻R中電流為I2=U2/R=0.4A ,電阻消耗

13、電功率 P=UI=4 X0.4W=1.6W ,選項(xiàng)C正確；對(duì)于理想變壓器，輸 入功率等于輸出功率，由P二U1|1可得I1=0.0073A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，變壓器輸出功率為零，輸入功率為零，所以電流表讀數(shù)為零，選項(xiàng) D錯(cuò)誤。9. （2017云南統(tǒng)測(cè)）如圖所示，將理想變壓器原線(xiàn)圈接入電壓隨時(shí)間變化規(guī)律為u = 2206sin 100 t（V）的交流電源上，在副線(xiàn)圈兩端并聯(lián)接入規(guī)格為“22 V22 W”的燈泡10個(gè)，燈泡均正常發(fā)光。除燈泡外的電阻均不A.變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為10?。? B.電流表示數(shù)為1 AC.電流表示數(shù)為10 AD.副線(xiàn)圈中電流的頻率為5 Hz【參考答案】B1【名師解

14、析】由原線(xiàn)圈電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知，原線(xiàn)圈輸入電壓有效值為 220 V,交變電流的頻率f=T=2 50 Hz, D項(xiàng)錯(cuò)；副線(xiàn)圈上燈泡正常發(fā)光，說(shuō)明副線(xiàn)圈輸出電壓有效值為22 V,由理想變壓器變壓規(guī)律n1 U1可知，n2=U?= 10，A項(xiàng)錯(cuò)；由燈泡電功率 P=UI可知，通過(guò)每只燈泡的電流為 1 A,故副線(xiàn)圈輸出電流為I210. A,由理想變壓器變流規(guī)律可知，=10,所以原線(xiàn)圈中電流的有效值為1 A, B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)。11. （多選）（2017濟(jì)寧*II擬）如圖甲所示，理想變壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為11 ： 1, R= 1 Q原線(xiàn)圈允許通過(guò)電流的最大值為 1 A,副線(xiàn)圈ab兩端電壓隨時(shí)間變化圖

15、像如圖乙所示。則下列說(shuō)法正確的是 （）A.原線(xiàn)圈輸入電壓的有效值為242 V B.原線(xiàn)圈兩端交變電壓的頻率為550 HzC.副線(xiàn)圈中電流的最大值為11 A D.為保證電路安全工作，滑動(dòng)變阻器R'的阻值不得小于1 Q【參考答案】ACU1 n1【名師解析】由題知變壓器副線(xiàn)圈兩端電壓有效值為22 V,由原副線(xiàn)圈兩端電壓關(guān)系 也=不可得，原線(xiàn)圈輸入電壓的有效值為242 V,故A項(xiàng)正確；由于原副線(xiàn)圈兩端交流電的頻率相同，故原線(xiàn)圈兩端交變電壓，一 一，一，一，一，一一 I1 m ，一，的頻率為50 Hz, B項(xiàng)錯(cuò)；原線(xiàn)圈允許通過(guò)電流的最大值為1 A,根據(jù)原副線(xiàn)圈電流關(guān)系I2 = n1可得副線(xiàn)圈中U

16、2電流的最大值為11 A,C項(xiàng)正確；根據(jù)部分電路的歐姆定律可得，副線(xiàn)圈中滑動(dòng)變阻器最小阻值為R'= U-22 2R= 11 Q- 1 0= （2R21）Q 故 D 項(xiàng)錯(cuò)。12. （2016河南鄭州二檢）一理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為n1 : n2=10 ： 1。原線(xiàn)圈輸入正弦交變電壓如圖所示，副線(xiàn)圈接入一阻值為22 的電阻。下列說(shuō)法正確的是 （）A .電阻中交變電流的方向每秒改變C.與電阻并聯(lián)的交流電壓表示數(shù)是100次22 VB.原線(xiàn)圈中電流的有效值是0.14 AD. 1 min內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量是2.64 103 J【參考答案】AC【名師解析】由交變電流電壓圖象可知其頻率占50 Hz,

17、而交變電流的方向在每個(gè)周期內(nèi)改變兩次，故 A項(xiàng)正確；由圖象可知，原線(xiàn)圈中正弦交變電流電壓最大值為2202 V,所以有效值為 220 V,由理想變壓n2器變壓規(guī)律可知，副線(xiàn)圈兩端電壓有效值6=京5 = 22 V,所以電壓表示數(shù)為 22 V, C項(xiàng)正確；由歐姆定U2n2l2律可知，通過(guò)電阻的電流12=m=1 Ao由理想變壓器的變流規(guī)律可知，11 = -n7=0.1 A，B錯(cuò)誤；由焦耳定律可知，電阻在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量 Q = I2Rt=1.32 103 J, D項(xiàng)錯(cuò)誤。13. （2019年3月蘭州模擬）如圖所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈分別接有額定電壓均為U的燈泡A和B。當(dāng)輸入電壓為5U時(shí)，兩燈泡

18、均能正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是A.原、副線(xiàn)圖匝數(shù)比為 1 : 4B.原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為 4： 1C.燈泡A、B的額定功率之比為 1：4 D.燈泡A、B的額定功率之比為 4 ： 1【參考答案】BC【命題意圖】本題以原副線(xiàn)圈分別串聯(lián)以燈泡為情景，考查變壓器及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思路】根據(jù)題述兩燈泡均能正常發(fā)光，可知副線(xiàn)圈輸出電壓為U,原線(xiàn)圈輸入電壓為 U1=5U-U=4U ,利用理想變壓器變壓公式可得，原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1：n2=4U : U=4 ： 1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；根據(jù)變壓器的變流公式，原、副線(xiàn)圈中電流之比為I1：I2=n2: n= 1 ：4,由電功率公式 P=UI可得，燈泡A、B的額定功

19、率之比為 Pa ： Pb= U11 ： UI2= n1：1=1 ： 4,選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤?！痉椒w納】燈泡正常發(fā)光，說(shuō)明燈泡兩端電壓為燈泡的額定電壓；燈泡亮度相同，說(shuō)明燈泡的實(shí)際電功率相同。有關(guān)理想變壓器問(wèn)題可依據(jù)理想變壓器變壓公式和電功率關(guān)系解答。14. （ 2019廣東省廣州市下學(xué)期一模）如圖，理想變壓器上接有3個(gè)完全相同的燈泡，其中1個(gè)燈泡與原線(xiàn)圈串聯(lián)，另外 2個(gè)燈泡并聯(lián)后接在副線(xiàn)圈兩端。已知交流電源的電壓u =1872 sin 100nt（V） , 3個(gè)燈泡均正常發(fā)光，忽略導(dǎo)線(xiàn)電阻，則變壓器A.副線(xiàn)圈電壓的頻率為100HzB.原線(xiàn)圈兩端的電壓為 12VC.原副線(xiàn)圈的電流比為 2： 1D

20、.原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為2： 1【參考答案】BD【命題意圖】本題以變壓器原線(xiàn)圈串聯(lián)燈泡為情景，考查變壓器及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】由交流電源的電壓u =18、/2sin10011t（V）,可知100兀=2兀/交變電流的頻率為f=50Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；3個(gè)燈泡均正常發(fā)光，設(shè)燈泡額定電壓為U,額定電流為I,則副線(xiàn)圈輸出電壓為 U,輸出電流為2I,由變壓器變流公式可得原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n1 ： n2=2I : I=2 : 1,選項(xiàng)D正確；原副線(xiàn)圈的電流比為I ：21=1 ：2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；交流電源電壓 U' =18V根據(jù)變壓器變壓公式，原線(xiàn)圈兩端的電壓為 U1=2U,由U' =U+ U

21、1,解得U1=12V,選項(xiàng)B正確。15. （2019全國(guó)高考猜題卷 6）如圖所示，理想變壓器初級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)為 1100,次級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)為 55,初級(jí) 線(xiàn)圈兩端a、b接正弦交流電源，在原線(xiàn)圈前串接一個(gè)電阻 R0=121Q的保險(xiǎn)絲，電壓表 V的示數(shù)為220V, 如果負(fù)載電阻 R=5.5Q,各電表均為理想電表，則（）“1A.電流表A的示數(shù)為1AB.變壓器的輸出電壓為 5.5VC.保險(xiǎn)絲實(shí)際消耗的功率為1.21W D.負(fù)載電阻實(shí)際消耗的功率為11W【參考答案】C【分析】由匝數(shù)之比可求得副線(xiàn)圈的電壓，由歐姆定律求得電流表的示數(shù).由焦耳定律求得功率.一一U1弧 U? n 【名師解析】由電壓與匝數(shù)成正比，二

22、;T，則：=Ylh =11V，則二梟二2A 則AB錯(cuò)誤；與川2 2 Fil 1上 R 5.52負(fù)載功率為 6I2=22W,則D正確，由I1U1=I2U2可得：I1=0.1A 有：P=IjR0=1.21W 則C正確，D錯(cuò)誤。16. 某同學(xué)自制變壓器，原線(xiàn)圈為n1匝，在做副線(xiàn)圈時(shí)，將導(dǎo)線(xiàn) ab對(duì)折后并在一起，在鐵芯上繞n2圈，從導(dǎo)線(xiàn)對(duì)折處引出一個(gè)接頭 c,連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，線(xiàn)圈電阻不計(jì)，原線(xiàn)圈接U1 = UmSincot的交流電源。下列說(shuō)法正確的是（)五求E* 乂 mA. S接b時(shí)，電壓表示數(shù)為B. S接c時(shí)，電壓表示數(shù)為C. S接c時(shí)，滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)，變壓器輸入功率變大D. S接c時(shí)，滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)，變壓器輸入電流變大【參考答案】D【名師解析】K接b時(shí)，變化的磁場(chǎng)在兩條副線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)