2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修二专题提升Ⅺ 变压器的综合问题（含答案）

2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修二专题提升Ⅺ变压器的综合问题（含答案）专题提升Ⅺ变压器的综合问题模块一知识掌握知识点一几种常见的变压器【重难诠释】1．自耦变压器图甲所示是自耦变压器的示意图．这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈．如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2.2．互感器分类电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在待测电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的关系式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n2注意(1)电压互感器是降压变压器，据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知n1>n2.电流互感器是升压变压器，据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，知n1<n2.(2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志．①测量仪器不同，电压互感器用电压表，电流互感器用电流表．②原、副线圈匝数关系不同．③原线圈接线方式不同，前者接在火线和零线间，后者接在火线上．(3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地．（2023春•海安市校级期中）一电吹风电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点：可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，输入电压220V保持不变，n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，小风扇的额定电压为60V，正常工作时小风扇输出功率为36W。下列说法正确的有（）A．小风扇的内阻是100Ω B．触片同时与a、b接触时吹冷风 C．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝11：3 D．吹热风时和吹冷风时通过电吹风的总电流相等（2022春•新会区校级月考）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u＝2202sin100πt（V）规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是（）A．接入风扇的交流电频率为100Hz B．触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110V C．触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大 D．触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快（2023春•南昌县校级月考）如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，灯泡L的额定功率为6W，电表均为理想电表。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，开关S闭合后灯泡L恰正常发光。下列说法正确的是（）A．副线圈交变电流的频率为5Hz B．电压表的示数为4.24V C．电流表的示数为0.20A D．灯泡正常发光时的电阻为1.5Ω知识点二理想变压器的制约关系和动态分析【重难诠释】1．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.（多选）（2023春•河池期末）如图所示，理想变压器原线圈的a、b两端接正弦交变电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想交流电表。已知滑动变阻器的总阻值小于R0，下列说法正确的是（）A．若滑片P向上滑动，则电压表的示数变大 B．若滑片P向上滑动，则电流表的示数变小 C．若滑片P向下滑动，则R消耗的功率变小 D．若滑片P向下滑动，则电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值变大（2023春•宁河区期末）如图所示，理想变压器原线圈的a、b两端接正弦交变电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。已知滑动变阻器的总阻值小于R0，下列说法正确的是（）A．若滑片P向上滑动，则R0消耗的功率变大 B．若滑片P向上滑动，电压表的示数变大，电流表的示数变小 C．若滑片P向下滑动，则R消耗的功率变小 D．若滑片P向下滑动，则电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值变小（2023春•滨海新区期末）如图，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开，当K断通时，以下说法正确的是（）A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压降减小 C．通过灯泡L1的电流增大 D．原线圈中的电流增大（2023春•重庆期中）如图，理想变压器原线圈接入交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，则（）A．U2不变、I3变大 B．U2变小、I3变大 C．I1不变、I2变小 D．I1变大、I2变大知识点三有多个副线圈的变压器【重难诠释】如图，S1、S2都闭合(1)电压关系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3).(2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3.(3)功率关系：P1＝P2＋P3.（2023春•怀化期末）在如图所示的电路中，交流电源输出50Hz、电压有效值为220V的正弦式交流电，通过副线圈n2、n3分别向10只标称为“12V、1.5A”的灯泡和“36V、5A”的电动机供电，原线圈所接灯泡L的额定电压为40V，副线圈n2的匝数为60匝。电路接通后，各用电器都恰好正常工作。则下列说法中正确的是（）A．交流电源的输出功率为360W B．灯泡L的额定电流为2.0A C．副线圈n2所接灯泡中的电流方向每秒钟改变50次 D．原线圈n1的匝数为1100匝，副线圈n3的匝数为180匝（2023•湖北模拟）如图，理想变压器输入端电压随时间变化为u=2202sin(100πt)V，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数n1与a、b间线圈匝数nA．a、b间线圈匝数n2与b、c间线圈匝数n3之比为2：1 B．原线圈匝数n1与b、c间线圈匝数n3之比为5：2 C．仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为44V D．仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两端电压为88V（2023春•潍坊期中）如图所示，理想变压器铁芯上绕有三组线圈，其中线圈c匝数为1100匝，线圈e匝数为330匝，电阻R＝22Ω，电表均为理想电表。在a、b间接入交流电压u＝2202sin100πt（V），当单刀双掷开关与1接触时，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（）A．线圈d匝数为110匝 B．电压表示数为110V C．若开关与2接触，电流表示数为2.5A D．若开关与2接触，电压表示数为22V（2023•天津模拟）如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V，36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V，54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（）A．原线圈1两端的电压为220V B．原线圈1的匝数为450 C．副线圈3的匝数为50 D．通过灯泡L的电流有效值为1A知识点四变压器原线圈有负载的电路分析【重难诠释】原线圈接有负载的理想变压器问题分析方法分析理想变压器原线圈接有负载的问题时，要明确原线圈所在的电路结构，从而确定各物理量之间的关系．(1)负载与原线圈串联，如图甲所示，负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR，流过负载的电流等于原线圈中的电流，有eq\f(U－UR,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).甲乙(2)负载与原线圈并联，如图乙所示．负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I－IR,I2)＝eq\f(n2,n1).（2023春•武汉期中）智能电网对某精密实验室精准供电，如图所示为实验室外的理想变压器，其原、副线圈匝数比为k，电源输出电压u＝Umsinωt。原线圈与滑动变阻器R1串联，通过调节R1使用户端工作电压恒定不变。副线圈接精密仪器组，仪器并联连接，简称用户组，连接副线圈与用户间的输电线电阻为R2，电压表、电流表均为理想交流电表，工作时，电表示数分别为U1、U2、I1、I2，下列说法正确的是（）A．U1、U2、I1、I2为瞬时值，等式U1I1＝U2I2恒成立 B．若仅增加用户数，U1、U2的值不变 C．当用户数增加时，为保证仪器正常工作，R1连入电路的阻值减小 D．若仅增大R1连入电路的阻值，变压器输入功率增大（2023春•杨浦区校级期中）如图为理想变压器初、次级匝数比为3：1，图中四个灯泡规格相同，若L3、L4恰能正常发光，则（）A．L1、L2正常发光 B．L1、L2比正常发光时暗些 C．L1、L2比正常发光时亮些 D．条件不足，无法判断（2023春•海门市校级期中）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，输入端所加正弦交流电的电压U＝202sin（100πt）V，已知电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，滑动变阻器R3最大阻值为40Ω，电压表为理想电压表。开始时，滑片P处于滑动变阻器正中间位置，下列说法正确的是（）A．通过R1的电流为2A B．电压表读数为40V C．副线圈电流方向每秒钟改变50次 D．若将滑片P向下滑动，电压表读数将变大（2023•龙华区校级学业考试）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝k，电阻R1＝R2＝R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，流过R2的电流为I，则正弦交变电源AB端的输出功率为（）A．k2I2R B．1kC．kI2R D．k模块二巩固提高（2023春•成都期末）如图，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度大小为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示位置（矩形线圈水平）开始计时。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，理想电压表V1、V2的示数分别为U1、U2。下列说法正确的是（）A．当矩形线圈处于图示位置时，线圈产生的感应电动势的瞬时值为0 B．U2＝4NBSω C．滑动变阻器的滑片向c端移动的过程中，I2变大 D．滑动变阻器的滑片向d端移动的过程中，I1变小（2023春•杭州期末）如图所示的电路中，理想变压器的原线圈的匝数n1＝800匝，副线圈的匝数n2＝200匝，交流电源的电动势e＝2202sin（100πt）V，负载电阻R＝110Ω，电压表和电流表均是理想电表。下列说法正确的是（）A．V1的示数约为311V B．A1的示数为2A C．交流电源的输出功率为27.5W D．交流电源的频率为100Hz（2023春•兴庆区校级期末）在如图所示的电路中，三个定值电阻R1、R2、R3的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1。在a、b端加上有效值为U的正弦交流电，开关S断开时，电流表示数为I。下列说法正确的是（）A．定值电阻的阻值均为4U5IB．开关S断开时，原线圈的输入功率为UI C．开关S断开时，R1、R2消耗的功率之比为4：1 D．开关S闭合后，原线圈电路中电流表示数为5（2023•菏泽二模）在离变压器较远的地方，用户电压会明显低于正常值220V，甚至家用电器不能正常工作。该地居民常常会用调压器来调整电压，其原理图如图所示。交变电压从ab端输入，由cd端输出连接到家用电器R，滑片P可以上、下滑动。调压器视为理想变压器，匝数n2＜n1＝n3，下列说法正确的是（）A．此调压器既能升压也能降压 B．此调压器只能升压 C．若滑片P向上滑动，则家用电器R两端的电压减小 D．若滑片P向下滑动，则家用电器R的功率会增大（2023•渝中区模拟）手机无线充电技术越来越普及，其工作原理如图所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1：n2＝5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（）A．R的值为187.5Ω B．快速充电时，cd间电压U2＝44.5V C．快速充电时，送电线圈的输入电压U1＝214.5V D．快速充电时，送电线圈的输入功率为85W（2023春•渝中区校级期末）一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2：1，电阻R1和R2的阻值分别为3Ω和10Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b输入端的电流如图乙所示，下列说法正确的是（）A．0.03s时，通过电阻R1的电流为22B．电流表的示数为62C．电压表的示数为6VD．0～0.04s内，电阻R1产生的焦耳热为0.48J（2023•长春模拟）如图，a、b两端接电压稳定的正弦交变电源，理想变压器的原、副线圈的匝数之比为n，且n＜1，定值电阻的阻值R1＜R2，电流表、电压表均为理想交流电表，其示数分别用I和U表示。当向下调节滑动变阻器R3的滑片P时，电流表、电压表的示数变化量的绝对值分别用ΔI和ΔU表示。则以下说法正确的是（）A．ΔUΔIB．ΔUΔIC．变压器的输出功率一定减小 D．变压器的输出功率可能先增大后减小（2023•潍坊三模）如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sinπt（V）的交流电源上，原、副线圈匝数之比为1：2，电阻R1＝10Ω、R2＝400Ω，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A．副线圈输出交流电的频率为5Hz B．电流表的示数为1A C．电压表的示数为400V D．电阻R1消耗的功率为20W（2023•西城区校级模拟）如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻R0之后接到交流电源上，电压表V1的示数U1恒定不变，电压表V2和V3的示数分别用U2和U3表示，电流表A的示数用Ⅰ表示，所有电表都可视为理想电表。当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，下列说法正确的是（）A．U1和U2的比值不变 B．电流表A的示数Ⅰ增大 C．电压表V2的示数U2减小 D．电阻R0和滑动变阻器R消耗的功率的比值总是等于U

专题提升Ⅺ变压器的综合问题模块一知识掌握知识点一几种常见的变压器【重难诠释】1．自耦变压器图甲所示是自耦变压器的示意图．这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈．如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2.2．互感器分类电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在待测电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变成小电流利用的关系式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n2注意(1)电压互感器是降压变压器，据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知n1>n2.电流互感器是升压变压器，据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，知n1<n2.(2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志．①测量仪器不同，电压互感器用电压表，电流互感器用电流表．②原、副线圈匝数关系不同．③原线圈接线方式不同，前者接在火线和零线间，后者接在火线上．(3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地．（2023春•海安市校级期中）一电吹风电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点：可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，输入电压220V保持不变，n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，小风扇的额定电压为60V，正常工作时小风扇输出功率为36W。下列说法正确的有（）A．小风扇的内阻是100Ω B．触片同时与a、b接触时吹冷风 C．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝11：3 D．吹热风时和吹冷风时通过电吹风的总电流相等【解答】解：A、小风扇的额定电流为I2若小风扇为纯电阻，则内阻为r=U2由于小风扇不是纯电阻，电能除转化为热量外还转化为机械能，故内阻不为100Ω，故A错误；B、触片同时与a、b接触时，小风扇和电热丝都工作，吹热风，故B错误；C、根据理想变压器原副线圈电压比与匝数比的关系可得n1D、由题意可知，吹热风或吹冷风时，电吹风的输入电压均为220V，但吹热风和吹冷风时的功率不同，即P热＞P冷因此总电流I热＞I冷，故D错误。故选：C。（2022春•新会区校级月考）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u＝2202sin100πt（V）规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是（）A．接入风扇的交流电频率为100Hz B．触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110V C．触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大 D．触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快【解答】解：A．由交流电源电压的表达式可知ω=2πT=100π，所以T=B．交流电源电压的有效值为U=UCD．触头P顺时针旋转时，B、C间的线圈匝数减少，电压减小，给风扇所加电压减小，风扇电流减小，自耦调压器的输出功率减小，风扇的转速减慢；输入功率减小，输入电压有效值不变，A、B间输入电流减小，故CD错误。故选：B。（2023春•南昌县校级月考）如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，灯泡L的额定功率为6W，电表均为理想电表。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，开关S闭合后灯泡L恰正常发光。下列说法正确的是（）A．副线圈交变电流的频率为5Hz B．电压表的示数为4.24V C．电流表的示数为0.20A D．灯泡正常发光时的电阻为1.5Ω【解答】解：A、副线圈交变电流的频率等于原线圈电流的频率，由图乙交流电的周期为T＝0.02s，由此可知副线圈中交流电的频率为f=1B、由图乙可知原线圈交流电的有效值U1=30C、由于灯泡恰好正常发光，所以电流表的示数为：I2D、灯泡正常发光时的电阻为：R=U故选：D。知识点二理想变压器的制约关系和动态分析【重难诠释】1．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.（多选）（2023春•河池期末）如图所示，理想变压器原线圈的a、b两端接正弦交变电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想交流电表。已知滑动变阻器的总阻值小于R0，下列说法正确的是（）A．若滑片P向上滑动，则电压表的示数变大 B．若滑片P向上滑动，则电流表的示数变小 C．若滑片P向下滑动，则R消耗的功率变小 D．若滑片P向下滑动，则电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值变大【解答】解：A、设a、b两端的输入电压为U1，原、副线圈的匝数比为n：1，则电压表示数始终为U2B、滑片P向上滑动的过程中，副线圈回路的总阻值R2变大，通过副线圈的电流I2=UC、把变压器副线圈看成电源，把R0当作等效电源内阻，电阻R看作外电阻，根据电源输出功率随外阻的关系可知，滑片向下滑，滑动变阻器接入电路的阻值小于R0，且偏离R0越来越远，故滑动变阻器的功率越来越小，故C正确；D、滑片P向下滑动的过程中，电压表的示数不变，所以比值为0，故D错误；故选：BC。（2023春•宁河区期末）如图所示，理想变压器原线圈的a、b两端接正弦交变电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。已知滑动变阻器的总阻值小于R0，下列说法正确的是（）A．若滑片P向上滑动，则R0消耗的功率变大 B．若滑片P向上滑动，电压表的示数变大，电流表的示数变小 C．若滑片P向下滑动，则R消耗的功率变小 D．若滑片P向下滑动，则电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值变小【解答】解：AB.根据理想变压器电压与匝数比的关系，副线圈两端电压U2=n2n1U1，可见理想变压器副线圈两端电压决定于匝数比和原线圈的输入电压，与负载电阻大小无关；副线圈两端电压不变，电压表的示数不变，若滑片P向上滑动，电阻R增大，根据欧姆定律得副线圈中的电流减小；则R0消耗的功率变小，根据理想变压器电流与匝数比的关系，原线圈中的电流I1C.把变压器的副线圈看作电源，电阻R0看作电源的内阻，电阻R看作外电阻，电源的电源的输出功率与外电阻的关系如图所示：若滑片P向下滑动，电阻R减小，由于滑动变阻器的总阻值小于R0，根据P﹣R图像可知，电阻R减小，电阻R消耗的功率变小，故C正确；D.由上述分析可知电压表示数不变，其示数变化ΔU为零，电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值为零，故D错误。故选：C。（2023春•滨海新区期末）如图，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开，当K断通时，以下说法正确的是（）A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压降减小 C．通过灯泡L1的电流增大 D．原线圈中的电流增大【解答】解：A、由于输入的电压的大小和变压器的匝数比不变，所以变压器的输出的电压始终不变，故A错误；BC、当K接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，所以电阻R上消耗的电压变大，由于输出的电压不变，所以灯泡L1的电压减小，电流减小，故BC错误；D、由于输出的电压不变，但是副线圈的电流变大，由P＝UI可知，副线圈的功率变大，所以原线圈的功率也要变大，原线圈中的电流增大，故D正确。故选：D。（2023春•重庆期中）如图，理想变压器原线圈接入交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，则（）A．U2不变、I3变大 B．U2变小、I3变大 C．I1不变、I2变小 D．I1变大、I2变大【解答】解：根据理想变压器电压与匝数比关系U1U2=n现断开S，根据串联、并联电路的电阻特点，副线圈负载的总电阻也变大，根据欧姆定律I2=U根据理想变压器电流与匝数比的关系，原线圈中的电流I1由于副线圈电流减小，根据欧姆定律，电阻R1的两端的电压UR1＝I2R1减小，并联部分电路两端电压U并＝U2﹣UR1将增大，根据欧姆定律I3综上分析，故A正确，BCD错误。故选：A。知识点三有多个副线圈的变压器【重难诠释】如图，S1、S2都闭合(1)电压关系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3).(2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3.(3)功率关系：P1＝P2＋P3.（2023春•怀化期末）在如图所示的电路中，交流电源输出50Hz、电压有效值为220V的正弦式交流电，通过副线圈n2、n3分别向10只标称为“12V、1.5A”的灯泡和“36V、5A”的电动机供电，原线圈所接灯泡L的额定电压为40V，副线圈n2的匝数为60匝。电路接通后，各用电器都恰好正常工作。则下列说法中正确的是（）A．交流电源的输出功率为360W B．灯泡L的额定电流为2.0A C．副线圈n2所接灯泡中的电流方向每秒钟改变50次 D．原线圈n1的匝数为1100匝，副线圈n3的匝数为180匝【解答】解：BD．变压器原线圈两端电压U1＝U0﹣UL＝220V﹣40V＝180V根据理想变压器电压与匝数比的关系有U代入数据解得n1＝900根据理想变压器电压与匝数比的关系U代入数据解得n3＝180设变压器原线圈中的电流为I1，根据理想变压器的功率关系U1I1＝10U2I2+U3I3代入解得I1＝2.0A即灯泡L的额定电流为2.0A综上分析，故BD正确；A．根据上述分析可知，交流电源的输出功率为P＝U0I1＝220×2.0W＝440W，故A错误；C．变压器不改变频率，通过副线圈n2所接灯泡中的电流的频率50Hz，交流电在一个周期内电流方向改变两次，则副线圈n2所接灯泡中的电流方向每秒钟改变次数为50×2次＝100次，故C错误。故选：B。（2023•湖北模拟）如图，理想变压器输入端电压随时间变化为u=2202sin(100πt)V，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为4R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数n1与a、b间线圈匝数nA．a、b间线圈匝数n2与b、c间线圈匝数n3之比为2：1 B．原线圈匝数n1与b、c间线圈匝数n3之比为5：2 C．仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为44V D．仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两端电压为88V【解答】解：AB、无论副线圈接入电阻为R还是4R，原线圈回路中电阻R消耗的功率都为P，根据P＝I2R可知，原线圈回路中电流I1不变，根据理想变压器原副线圈功率相等，则有：I1U=P+代入数据可得：I2＝2I3根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系有：I2=代入数据可得：n已知n代入数据可得：n1CD．在原线圈回路中，有U＝I1R+U1，其中U＝220V仅在抽头a、b间接入电阻R时，U代入数据可得：U1≈211V则a、b两端电压U仅在抽头b、c间接入电阻R时，原线圈回路中电流I1不变，所以电压U1不变，则有：U3故选：B。（2023春•潍坊期中）如图所示，理想变压器铁芯上绕有三组线圈，其中线圈c匝数为1100匝，线圈e匝数为330匝，电阻R＝22Ω，电表均为理想电表。在a、b间接入交流电压u＝2202sin100πt（V），当单刀双掷开关与1接触时，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（）A．线圈d匝数为110匝 B．电压表示数为110V C．若开关与2接触，电流表示数为2.5A D．若开关与2接触，电压表示数为22V【解答】解：A、由题意可知，当单刀双掷开关与1接触时，电流表示数为0.4A，可知变压器原线圈的输入功率为：P1=U1I1=B、根据欧姆定律得，电压表示数为：U2＝I2R＝2×22V＝44V，故B错误；CD、若开关与2接触，c和d线圈顺向串联，电阻R两端的电压为：U3=ne+nd故选：C。（2023•天津模拟）如图所示，理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220V的正弦交变电流，匝数为30的副线圈2与规格为“12V，36W”的灯泡L1连接，副线圈3与规格为“18V，54W”的灯泡L2连接，原线圈与额定电压为40V的灯泡L连接。若电路接通时，三个灯泡均正常发光，则下列说法正确的是（）A．原线圈1两端的电压为220V B．原线圈1的匝数为450 C．副线圈3的匝数为50 D．通过灯泡L的电流有效值为1A【解答】解：A、三个灯泡均正常发光，可知原线圈1两端的电压为：U1＝220V﹣40V＝180V，故A错误；B、设原线圈1的匝数为n1，根据电压比等于匝数比可得：U1U2C、设副线圈3的匝数为n3，根据电压比等于匝数比可得：U1U3D、设原线圈中通过灯泡L的电流有效值为I1，则有：U1I1＝P2+P3，代入数据解得：I1故选：B。知识点四变压器原线圈有负载的电路分析【重难诠释】原线圈接有负载的理想变压器问题分析方法分析理想变压器原线圈接有负载的问题时，要明确原线圈所在的电路结构，从而确定各物理量之间的关系．(1)负载与原线圈串联，如图甲所示，负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR，流过负载的电流等于原线圈中的电流，有eq\f(U－UR,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).甲乙(2)负载与原线圈并联，如图乙所示．负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I－IR,I2)＝eq\f(n2,n1).（2023春•武汉期中）智能电网对某精密实验室精准供电，如图所示为实验室外的理想变压器，其原、副线圈匝数比为k，电源输出电压u＝Umsinωt。原线圈与滑动变阻器R1串联，通过调节R1使用户端工作电压恒定不变。副线圈接精密仪器组，仪器并联连接，简称用户组，连接副线圈与用户间的输电线电阻为R2，电压表、电流表均为理想交流电表，工作时，电表示数分别为U1、U2、I1、I2，下列说法正确的是（）A．U1、U2、I1、I2为瞬时值，等式U1I1＝U2I2恒成立 B．若仅增加用户数，U1、U2的值不变 C．当用户数增加时，为保证仪器正常工作，R1连入电路的阻值减小 D．若仅增大R1连入电路的阻值，变压器输入功率增大【解答】解：A、电压表电流表的读数都是交流电的有效值，故A错误；BC、假设输出电压的有效值为U0，用户端电阻为R，根据变压器原理U1U根据U2＝I2（R2+R），U0＝I1R1+U1若仅增加用户数，即R变小，则I1变大，则U1、U2均变小，为保证仪器正常工作，即U2、U1不变，R1连入电路的阻值应减小，故B错误，C正确；D、由P＝U1I1，U0＝U1+I1R1，I1=I2k，I2=U2R，故选：C。（2023春•杨浦区校级期中）如图为理想变压器初、次级匝数比为3：1，图中四个灯泡规格相同，若L3、L4恰能正常发光，则（）A．L1、L2正常发光 B．L1、L2比正常发光时暗些 C．L1、L2比正常发光时亮些 D．条件不足，无法判断【解答】解：设每只灯的额定电流为I，额定电压为U，因并联在副线圈两端的两只小灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为2I，电流与匝数成反比，且理想变压器初、次级匝数比为3：1，所以原副线圈电流之比为1：3，即原线圈的电流为23I，所以L1和L2故选：B。（2023春•海门市校级期中）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，输入端所加正弦交流电的电压U＝202sin（100πt）V，已知电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，滑动变阻器R3最大阻值为40Ω，电压表为理想电压表。开始时，滑片P处于滑动变阻器正中间位置，下列说法正确的是（）A．通过R1的电流为2A B．电压表读数为40V C．副线圈电流方向每秒钟改变50次 D．若将滑片P向下滑动，电压表读数将变大【解答】解：AB．由输入端所加正弦电压的表达式可知输入端的电压最大值为202V，则有效值为U=U设原线圈中的电流为I1，副线圈中的电流为I2，则由能量守恒可得：U而由匝数比等于电流的反比可得：I联立解得：I1＝1A，I2＝0.5A则可得电压表的示数：U2C．由输入端所加正弦交流电的电压表达式可知该交流电的频率为f＝50Hz，则可知副线圈电流方向每秒钟改变100次，故C错误；D．若将滑片P向下滑动，接入副线圈回路中的电阻增大，电流减小，则可知原线圈回路中的电流也减小，从而使定值电阻两端的电压减小，原线圈两端的电压增大，而匝数比不变，则可知副线圈两端的电压增大，因此电压表的示数增大，故D正确。故选：D。（2023•龙华区校级学业考试）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝k，电阻R1＝R2＝R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，流过R2的电流为I，则正弦交变电源AB端的输出功率为（）A．k2I2R B．1kC．kI2R D．k【解答】解：通过R2的电流为I时，根据理想变压器规律有I1解得原线圈中的电流I1正弦交变电源AB端的输出电功率P=I解得P=故ABC错误，D正确；故选：D。模块二巩固提高（2023春•成都期末）如图，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度大小为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，从图示位置（矩形线圈水平）开始计时。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，理想电压表V1、V2的示数分别为U1、U2。下列说法正确的是（）A．当矩形线圈处于图示位置时，线圈产生的感应电动势的瞬时值为0 B．U2＝4NBSω C．滑动变阻器的滑片向c端移动的过程中，I2变大 D．滑动变阻器的滑片向d端移动的过程中，I1变小【解答】解：A．当矩形线圈处于图示位置时，穿过线圈的磁通量为0，感应电动势最大，故A错误；B．线圈产生感应电动势的最大值为Em＝NBSω电压表的读数为有效值，大小为：U由于U1：U2＝n1：n2则U2C．原线圈两端的电压U1不变，匝数比不变，副线圈两端的电压U2不变，滑动变阻器的滑片向c端移动的过程中，滑动变阻器接入电路部分电阻值变大，副线圈电阻变大，总电流变小，R1两端的电压变小，R2两端的电压变大，因此I2变大，故C正确；D．滑动变阻器的滑片向d端移动的过程中，同理可得流过副线圈的电流变大，根据变压器原、副线圈的电流关系可知I1变大，故D错误。故选：C。（2023春•杭州期末）如图所示的电路中，理想变压器的原线圈的匝数n1＝800匝，副线圈的匝数n2＝200匝，交流电源的电动势e＝2202sin（100πt）V，负载电阻R＝110Ω，电压表和电流表均是理想电表。下列说法正确的是（）A．V1的示数约为311V B．A1的示数为2A C．交流电源的输出功率为27.5W D．交流电源的频率为100Hz【解答】解：A、电压表的示数为电路的有效电压的大小，原线圈的最大电压为2202V，所以有效的电压为220V，所以电压表V1的示数为220V，故A错误。B、由于原线圈匝数n1＝800匝，副线圈匝数n2＝200匝，由原副线圈的电压与匝数成正比，R的电压为U2＝55V，所以R的电流为I2＝0.5A，根据n1n2=IC、变压器的输入功率和输出功率是相等的，由分析B选项可知，R的电压为U2＝55V，通过R的电流为I2＝0.5A，副线圈输出功率P2＝U2I2＝55×0.5W＝27.5W，故C正确；D、变压器的输入频率和输出频率是相等的，频率f=ω故选：C。（2023春•兴庆区校级期末）在如图所示的电路中，三个定值电阻R1、R2、R3的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1。在a、b端加上有效值为U的正弦交流电，开关S断开时，电流表示数为I。下列说法正确的是（）A．定值电阻的阻值均为4U5IB．开关S断开时，原线圈的输入功率为UI C．开关S断开时，R1、R2消耗的功率之比为4：1 D．开关S闭合后，原线圈电路中电流表示数为5【解答】解：A、开关S断开时，电阻R1两端的电压UR1＝IR1，理想变压器原线圈两端电压U1＝U﹣UR1＝U﹣IR1，根据功率关系U1I=IB、开关S断开时，原线圈中的电流I，a、b端的输入功率为Pab＝UI，此时原线圈的输入功率一定小于UI，故B错误；C、开关断开时，R1消耗的功率PR1=I2R1；副线圈中的电流I2D、开关闭合后，负载电阻R=12R1；设通过原线圈的电流为I1，则副线圈中的电流I2'=n1n2I故选：D。（2023•菏泽二模）在离变压器较远的地方，用户电压会明显低于正常值220V，甚至家用电器不能正常工作。该地居民常常会用调压器来调整电压，其原理图如图所示。交变电压从ab端输入，由cd端输出连接到家用电器R，滑片P可以上、下滑动。调压器视为理想变压器，匝数n2＜n1＝n3，下列说法正确的是（）A．此调压器既能升压也能降压 B．此调压器只能升压 C．若滑片P向上滑动，则家用电器R两端的电压减小 D．若滑片P向下滑动，则家用电器R的功率会增大【解答】解：AB．由题意可知，变压器初级线圈接入电路的匝数n1′小于等于n1，则n1′≤n3由理想变压器电压与匝数的关系U1U又：U则：U3C．若滑片P向上滑动，U2增大，由U2U3=n2nD．若滑片P向下滑动，U2减小，n2、n3均不变，所以U3减小，由P=U故选：B。（2023•渝中区模拟）手机无线充电技术越来越普及，其工作原理如图所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比n1：n2＝5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（）A．R的值为187.5Ω B．快速充电时，cd间电压U2＝44.5V C．快速充电时，送电线圈的输入电压U1＝214.5V D．快速充电时，送电线圈的输入功率为85W【解答】解：BC．对送电线圈有220V＝I1R+U1受电线圈有U2＝I2R+5V由