2020届高考物理二轮复习 疯狂专练19 理想变压器 远距离输电（含解析）

理想变压器 远距离输电专练十九理想变压器 远距离输电一、考点内容(1)变压器的基本原理和动态分析；(2)远距离输电问题。二、考点突破1如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1n212，副线圈与阻值R10 的电阻相连，原线圈两端所加的电压u10sin 100t(V)，下列说法正确的是()A交流电压表的示数为14.1 VB原线圈中的电流为4 AC电阻R消耗的电功率为400 WD副线圈中交流电的频率为100 Hz2有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡。当S断开时，灯L1正常发光。S闭合后，下列说法正确的是()A电阻R消耗的电功率增大B灯L1、L2都能正常发光C原线圈的输入功率减小D原、副线圈的电流比减小3如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L(电阻忽略不计)，原线圈匝数n1600，副线圈匝数n2120。当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接()A阻值为12 的电阻B并联两盏“36 V40 W”的灯泡C工作频率为10 Hz的用电设备D耐压值为36 V的电容器4(多选)图(a)所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为41，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是()A变压器输入、输出功率之比为41B变压器原、副线圈中的电流强度之比为14Cu随t变化的规律为u51sin(50t)(国际单位制)D若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大5(多选)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是()A将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗B电容器的电容C变大时，灯泡变暗C图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D若线圈abcd转动的角速度变为2，则变压器原线圈电压的有效值为NBS6(多选)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为0.9 A，图乙中用同一电缆线绕了3匝，则()A这种电流表能测出交变电流的有效值B这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流C这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0.3 AD这种电流表能测交变电流，图乙的读数为2.7 A7如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1220sin 100t(V)，则()A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB当t s时，c、d间的电压瞬时值为110 VC单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小8如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为101，原线圈接入图乙所示的不完整的正弦交流电，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是()AR处出现火警时电压表示数增大BR处出现火警时电流表示数减小C图乙中电压的有效值为220 VD电压表的示数为11 V9为了浴室用电安全，某同学用理想变压器降压给浴室供电；如图所示，理想变压器原线圈输入交变电压u311sin 100t(V)，变压器原、副线圈匝数比为51，已知照明灯额定功率为66 W，排气扇电动机内阻为1 ，电流表示数为3 A，各用电器均正常工作，电表均为理想电表，则()A电压表示数为62 VB变压器的输入功率为186 WC排气扇输出功率为63.75 WD保险丝熔断电流不得低于3 A10(多选)理想变压器原线圈a匝数n1200匝，副线圈b匝数n2100匝，线圈a接在u44sin 314t V的交流电源上，“12 V6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R216 ，电压表V为理想电表。下列推断正确的是()A交变电流的频率为100 HzB穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 Wb/sC电压表V的示数为22 VDR1消耗的功率是1 W11(多选)如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，内阻不计，绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是()A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos tB矩形线圈从图示位置经过时间内，通过电流表的电荷量为零C当P位置不动，R增大时，电压表读数也增大D当P位置向上移动，R不变时，电流表读数变大12如图所示，负载电阻R接在理想变压器的副线圈上，虚线部分可以用一个电阻R1来等效替代，R1称为等效电阻，这里的等效是指输入电路的电压、电流、功率不变。若理想变压器的原、副线圈的匝数之比为n1n2，则有()AR12RBR12RCR1R DR1R答案二、考点突破1【答案】B【解析】交流电压表的示数为电压的有效值，所以电压表的示数为10 V，所以A错误。根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为20 V，所以电阻R上消耗的电功率为P W40 W，所以C错误。副线圈的电流为I2 A2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈中的电流为4 A，所以B正确。变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出交流电的频率为f50 Hz，所以D错误。2【答案】A【解析】当S闭合后，由变压器电压与匝数比关系：，可知副线圈电压U2不变，而电路的电阻减小，所以副线圈的电流增大，由PI2R知R消耗的电功率增大，故A正确；当S闭合后，电路的电阻减小，副线圈的电流增大，所以电阻R的电压增大，而副线圈电压U2不变，所以灯泡两端的电压减小，灯L1、L2都不能正常发光，故B错误；由于副线圈中负载电阻减小，消耗的功率为P，故消耗的功率增大，又因为输入功率等于输出功率，故原线圈的输入功率增大，所以C错误；由电流与匝数关系，知变压器原、副线圈的匝数不变，故原、副线圈中电流之比不变，故D错误。3【答案】B【解析】根据图乙可知，原线圈输入的交变电压的最大值U1m180 V，有效值U1180 V，周期T10.02 s，频率f150 Hz，又因为n1n251，所以副线圈的输出电压的最大值为U2m36 V，有效值U236 V，周期T2T10.02 s，频率f2f150 Hz，故选项C错误；若副线圈两端接阻值为12 的电阻，则I23 A，I10.6 A0.5 A，即流过保险丝的电流超过了其熔断电流，选项A错误；若并联两盏“36 V40 W”的灯泡，流过保险丝的电流I10.2I20.22 A A36 V，即超过了电容器的耐压值，故选项D错误。4【答案】BD【解析】由题意，理想变压器输入、输出功率之比为11，选项A错误；变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即，故选项B正确；由题图(b)可知交流电压最大值Um51 V，周期T0.02 s，角速度100 rad/s，则可得u51sin(100t)(V)，故选项C错误；RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D正确。5【答案】AD【解析】在图中将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A正确；电容器的电容C变大时，电容器对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B错误；图示位置时，线圈位于中性面位置，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C错误；若线圈abcd转动的角速度变为2，且线圈转动一周只有半周产生感应电压，在这半周中，电压的最大值是2NBS，设变压器原线圈电压的有效值为U，则T，即UNBS，选项D正确。6【答案】AD【解析】由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交变电流，而且测量的是交变电流的有效值，故A正确B错误；根据输入功率和输出功率的关系有：P1P2，即U1I1U2I2，所以：，由题意可知：当n11，I20.9 A，即，当n13时：，解得：I22.7 A，故C错误，D正确。7【答案】A【解析】当单刀双掷开关与a连接时，原、副线圈的匝数比为101，原线圈两端的电压有效值U1 V220 V，根据，代入数据得U222 V，故电压表的示数为22 V，A正确；当t s时，c、d间电压的瞬时值为u220sin 100 V110 V，故B错误；当单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器电阻的阻值变大，电压不变，电流表示数减小，故C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈匝数减小，根据，所以U2变大，电压表和电流表的读数均变大，故D错误。8【答案】D【解析】R处温度升高时，阻值减小，电压表示数不变，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故A、B错误；设将此电压加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为Um，电压的有效值为U，T，代入数据得图乙中电压的有效值为110 V，故C错误；变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是101，所以电压表的示数为11 V，故D正确。9【答案】C【解析】变压器输入交变电压u311sin 100t(V)，有效值U220 V，变压器原、副线圈匝数比为51，所以副线圈电压U244 V，故A错误；电流表示数为3 A，所以输出功率P443 W132 W，所以变压器的输入功率为132 W，故B错误；照明灯的电流I1 A1.5 A，则排气扇的电流为I23 A1.5 A1.5 A，则排气扇输出功率为P出I2U2I22r1.544 W1.521 W63.75 W，选项C正确；变压器的初级电流为II次 A0.6 A，故保险丝熔断电流不得低于0.6 A，选项D错误。10【答案】BD【解析】由u44sin 314t V知2f314得：f50 Hz，A错；在副线圈中，小灯泡正常发光，知副线圈中的电流为0.5 A，进而可求出R2两端的电压为8 V，故副线圈两端的电压为20 V，电压表的示数为20 V，C错；副线圈两端电压的最大值为20 V；由法拉第电磁感应定律知：n220 V，可得： Wb/s，B对；由和，可知原线圈两端的电压为40 V，电流为0.25 A，故加在R1两端的电压为44 V40 V4 V，故R1消耗的功率为 1 W，D对。11【答案】AD【解析】从垂直于中性面时开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为eNBScos t，故A正确；矩形线圈从图示位置经过时间内，转过的角度为t，磁通量一直增加，电流方向没有改变，故通过电流表的电荷量为：qN0(其中R1为回路的等效电阻)，故B错误；交流发电机内电阻不计，故变压器输入电压不变，根据理想变压器的变压比公式，当P位置不动，R增大时，电压表读数不变，仍然等于发电机的电动势有效值，故C错误；当P位置向上移动，R不变时，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入电流也变大，故电流表读数变大，故D正确。12【答案】B【解析】设副线圈中的电流为I，则副线圈两端的电压为IR，根据，得：U1IR，由，得：I1I，等效电阻：R12R，故选项B正确。7