2020年物理高考大一轮复习 第11章 交变电流 传感器 第32讲 变压器的原理 电能的输送练习（含解析）

第32讲 变压器的原理 电能的输送解密考纲理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系以及电流关系，并会进行相关计算；能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析；会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压1(2019厦门高三一模)(多选)如图所示，电路中变压器为理想变压器，其原线圈接在u20sin 50t(V)的交流电源上，副线圈与阻值为R12 的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表另有一阻值R232 的电阻与变压器原线圈并联，电阻R1与R2消耗的电功率恰好相等则()A电阻R1消耗的电功率为12.5 WB通过电阻R1的交变电流的周期为0.02 sC电流表的示数为10 AD变压器原、副线圈匝数比为41AD解析 输入电压u20sin 50t(V)，可知R2两端电压的有效值为20 V，消耗的功率为P212.5 W，电阻R1与R2消耗的电功率恰好相等也是12.5 W，选项A正确；根据50 可求通过R1交流电的周期为0.04 s，选项B错误；P1I2R112.5 W，代入可求电流表示数为2.5 A，选项C错误；R1的电压为U1IR15 V，变压器原、副线圈匝数比等于电压之比为20541，选项D正确2(2019北京丰台区高三期末)如图所示，理想变压器的原线圈接在u220sin t(V)的交流电源上，副线圈接在负载电阻R5.5 上，原副线圈匝数之比为201，交流电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是()A交流电压表的读数为15.6 VB交流电流表的读数为0.1 AC副线圈输出交流电的周期为50 sD原线圈的输入功率为22 WB解析 由题意知，原线圈电压有效值为220 V，原、副线圈匝数之比为201，由，得U2U1220 V11 V，电压表的读数为有效值，即U211 V，选项A错误；副线圈的电流为I2 A2 A，由，得I1I22 A0.1 A，选项B正确；由u220sint(V)，可知，由，解得 T2 s，理想变压器不改变周期，选项C错误；原线圈中的输入功率为P入U1I12200.1 W22 W，选项D错误3(2019凌源模拟)(多选)如图甲所示，理想变压器的原线圈接如图乙所示的交变电流理想变压器原、副线圈的匝数比为203，定值电阻的阻值为11 ，滑动变阻器的总阻值为22 .下列说法正确的是()A副线圈输出电压的频率为50 HzB滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电阻R两端的电压不变C滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，通过电阻R的电流为8.45 AD滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为132 WAD解析 由交变电流的图象可知，加在原线圈中电流的周期T0.02 s，频率f50 Hz，由于变压器不能改变电源的频率，副线圈输出电压的频率为50 Hz，选项A正确；滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路总电阻变小，电流变大，由UIR可知，电阻R两端的电压变大，选项B错误；原线圈电压的有效值U1440 V，根据U1U2n1n2可得副线圈的电压U266 V，滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，通过电阻R的电流为I26 A，选项C错误；滑动变阻器的滑片P滑到最左端时，理想变压器的输入功率为P2132 W，选项D正确4(2019河南豫北名校联盟高三联考)某年暑期用电高峰，某供电公司反窃电稽查人员将钳形电流表卡在电表的火线上，对窃电的可疑客户进行排查，钳形电流表是一种测量电流的仪表，其结构和外形如图所示，其工作部分主要由一只电磁式电流表和电流互感器组成互感器由被测导线、铁芯和二次绕组构成，被测导线视为一匝线圈图中各序号对应的部分分别为：1电流表，2电流互感器，3铁芯，4手柄，5二次绕组，6被测导线，7量程开关所测电流为正弦式交流电，则()A若二次绕组的匝数为n，电流表示数为10 A，则被测电流最大值为10n AB若二次绕组的匝数为n，所测导线中的电流的频率为f，则二次绕组中的电流频率为nfC若钳形电流表的铁芯中磁感线如图中虚线所示，则所测导线中的电流正在增大D若钳形电流表的铁芯中磁感线如图中虚线所示，则感应电流从电流表左端流入电流表A解析 若二次绕组匝数为n，电流表示数为10 A，则由变压器变压比 得，I110n A，故最大值为10n A，故选项A正确；电流互感器不改变电流的频率，故选项B错误；图中被测导线中电流方向垂直纸面向里，根据安培定则可知，不管导线中电流是增大还是减小，铁芯中的磁感线都会如图中虚线所示，故选项C错误；当如图所示的磁感线穿过二次绕组时，只有当磁通量减小时，产生的感应电流才从电流表左端流入电流表，故选项D错误5(2019山西六校联考)如图甲所示，一阻值为R的电阻接在电动势为E、内阻为r的直流电源两端，电源的效率为94.1%；如图乙所示，当该阻值为R的电阻通过理想变压器接在电压有效值为E、内阻为r的交流电源上时，变压器原线圈两端的电压为，则该变压器的原、副线圈匝数比为()A41 B14 C161 D116B解析 根据阻值为R的电阻接在电动势为E、内阻为r的直流电源两端，电源的效率为94.1%，可得0.941，解得，根据，又因为U1I1r，U2I2R，即，整理得2，选项B正确6(2019广州高三一模)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，原线圈一侧接一输出电压恒为U1的正弦交流电源，电阻R1、R2、R3、R4的阻值相等下列说法正确的是()AS断开时，图中电压U1U221BS断开时，R1消耗的电功率等于R2的2倍CS闭合后，R1、R3、R4消耗的电功率相同DS闭合后，R1两端电压比S闭合前的更小C解析 S断开时，设原线圈的电流为I1，根据变压器知识可知I22I1，而U1I1R2U2，U2I22R，可得I1， ，选项A错误由PI2R可知，选项B错误S闭合后，U1I1R2U2，U2I2，联立可知I1I1，选项D错误因I22I1，而并联电路分流可知IR3IR4I1，可得R1、R3、R4三个电阻流过的电流相同，可知三电阻的功率相同，选项C正确7(2019苏北四市高三调研)(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为21，原线圈接交流电u20sin 100t(V)，保险丝的电阻为1 ，熔断电流为2 A，电表均为理想电表下列说法正确的有()A电压表V的示数为14.1 VB电流表A1、A2的示数之比为21C为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为4 D将滑动变阻器滑片向上移动，电流表A1的示数减小CD解析 原线圈电压有效值为U120 V，根据变压器原理可得U2U120 V10 V，故电压表V的示数为10 V，选项A错误；根据变压器原理可知，电流强度与匝数成反比，故电流表A1、A2的示数之比为12，选项B错误；保险丝的电阻为1 ，熔断电流为2 A，为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为Rminr保 1 4 ，选项C正确；将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的总电阻增大，副线圈电流减小，则原线圈的电流也减小，所以电流表A1的示数减小，选项D正确8(2019洛阳高三二模)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n241，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻RT(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(有内阻)组成闭合电路，回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声，则下列判断正确的是()A电压表示数为9 VBRT处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声CRT处温度升高时，变压器的输入功率变大D变压器副线圈中交流电压的瞬时表达式u9sin(100t) VBC解析 原线圈接如图乙所示的正弦交流电，由图知原线圈的最大电压Um36 V，周期0.02 s，由，得副线圈的最大电压为Um2Um1369 V，而交流电不会改变周期，故角速度100rad/s，则变压器副线圈中交流电压的瞬时值表达式为u9sin(100t)V，则副线圈的电压有效值为U29 V，根据串联电路的特点可知，电压表的示数小于9 V，故选项A、D错误；RT处温度升高时副线圈中电流增大，升高到一定值时，报警器P将会发出警报声，故选项B正确；RT处温度升高时副线圈中电流增大，而副线圈的电压不变，变压器的输出功率变大，理想变压器的输入、输出功率之比为11，变压器的输入功率变大，故选项C正确9(2019南昌高三一模)(多选)如图所示，电源电压保持不变，若将滑动变阻器的滑动触头向左滑动，关于两电表示数的变化，下列判断正确的是()A电流表的示数变大B电流表的示数变小C电压表的示数变大D电压表的示数变小AC解析 若将滑动变阻器触头向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则滑动变阻器分得的电压减小，原线圈两端电压增大，而匝数比不变，所以副线圈两端电压增大，电压表示数增大；负载两端电压增大，则副线圈电流增大；根据匝数比不变，则原线圈的电流增大，电流表示数增大，故选项A、C正确，B、D错误10(2019成都七中高三诊断)(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将原线圈滑片P向下滑动时，灯泡变亮B线圈abcd转动过程中，线圈最大磁通量为NBSC图示位置时，矩形线圈中磁通量的变化率最大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NBSAD解析 矩形线圈abcd中产生交变电流，将原线圈滑片P向下滑动时，原线圈匝数变小，根据电压与匝数成正比知，输出电压增大，灯泡会变亮，故选项A正确；线圈abcd转动过程中，线圈最大磁通量为BS，故选项B错误；图示位置时，是中性面位置，矩形线圈磁通量最大，线圈中磁通量的变化率最小，故选项C错误；若线圈转动角速度变为2，根据电动势最大值公式Em2NBS，变压器原线圈电压的最大值为2NBS，根据电流的热效应T，解得U有NBS，故选项D正确11(2019邢台期末)如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡能发光，若将滑片P上移(电压表和电流表均为理想电表)，则()A电容器的容抗增大B电流表的示数减小C变压器的输入功率减小D灯泡L变亮D解析 变压器不改变电流的频率，所以频率不变，电容器的容抗不变，选项A错误；滑片P向上移，副线圈的匝数增加，根据电压与匝数成正比，知副线圈两端的电压变大，电压表的示数变大，电流表的示数变大，选项B错误；根据PIU可知，变压器的输出功率变大，则输入功率变大，选项C错误；因电容器的容抗不变，而灯泡和电容器两端电压之和变大，则灯泡的电流变大，灯泡变亮，选项D正确12(2019湖南、江西十四校高三联考)(多选)如图所示，R1、R2、R3为完全相同的标准电阻，甲、乙两种情况下电阻R2、R3的功率均为P，且匝数之比n1n2均为31，则()A图甲中R1的功率为9PB图乙中R1的功率为C图乙中R1的功率为9PD图甲中R1的功率为AB解析 对于图甲，设R2两端电压为U，根据理想变压器的电压与匝数成正比，得线圈n1两端的电压为3U，可得R1两端的电压是R2两端电压的3倍，根据P，则R1的功率为R2的功率的9倍，选项A正确，D错误；对于图乙，R2、R3是完全相同的电阻，功率均为P，可得副线圈电压均为U，根据理想变压器的电压与匝数成正比，可得原线圈两端电压为3U，再根据理想变压器的输入功率等于输出功率，设副线圈电流为I，可得3UI12P2UI，解得I1I，根据PI2R，故R1的功率P1I2R，选项B正确，C错误13(2019林州一中期末)如图所示，理想变压器副线圈接有两个相同的灯泡L1和L2，R为光敏电阻，受光照时其阻值减小开始时开关S断开，要减小变压器的输入功率，可采用的方法是()A只增加原线圈的匝数B只增加副线圈的匝数C闭合开关SD用手电筒照射电阻RA解析 输入功率由输出功率决定，副线圈上的功率P2，只增加原线圈匝数，U2减小，P2减小，P1减小，故选项A正确；只增加副线圈的匝数，U2增加，P2增大，P1增大，故选项B错误；闭合S，副线圈上的总电阻变小，P2增大，P1增大，故选项C错误；用手电筒照射R，光敏电阻阻值减小，副线圈上的总电阻R变小，P2增大，P1增大，故选项D错误14(2019翼城中学期末)如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为PR，变压器原、副线圈的电压以及电流用图中的量表示则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是()AU2变大 BPR增大CU4变大 D. I1变小B解析 因为输入电压不变，升压变压器原、副线圈匝数不变，所以U2不变，故选项A错误；当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，故选项B正确；当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压U3减小，所以用户得到的电压U4减小，故选项C错误；当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，根据n1I1n2I2，可知I1变大，故选项D错误8