高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器微专题变压器与远距离输电备考精炼

80 变压器与远距离输电方法点拨(1)变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路原线圈在原线圈电路中相当于一用电器副线圈在副线圈电路中相当于电源(2)远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器1(多选)(2018广东东莞模拟)如图1所示，理想变压器的原线圈接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u220sin 100t(V)，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表已知理想变压器原、副线圈匝数比为101，灯泡的电阻为22 ，电动机内阻为1 ，电流表示数为3 A，各用电器均正常工作则()图1A通过副线圈的电流频率为5 HzB电压表示数为22 VC变压器原线圈的输入功率为66 WD电动机的输出功率为40 W2(2017湖北武汉2月调考)如图2所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2101，a、b两点间的电压为u220sin 100t(V)，R为可变电阻，P为额定电流1 A、用铅锑合金制成的保险丝为使保险丝中的电流不超过1 A，可变电阻R连入电路的最小阻值是()图2A2.2 B2.2 C22 D22 3如图3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB端电压u112sin 100t(V)下列说法正确的是()图3A电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD变压器输入功率为6 W4(多选)(2017山东临沂一模)如图4所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为21，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压有效值恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同开始时开关S处于断开状态当S闭合后，所有灯泡都能发光下列说法中正确的是()图4A闭合开关S后，灯泡L1和L2亮度相同B闭合开关S后，灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变C闭合开关S后，灯泡L2两端的电压变小D闭合开关S后，变压器原线圈的输入功率不变5(2017山东潍坊一模) 如图5所示，a、b两端接在电压有效值恒定的正弦交流电源上，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，T为理想变压器，开关S断开时，灯泡L1、L2、L3亮度相同(未达到正常发光状态)，若闭合S，下列判断正确的是()图5A灯泡L1变亮B灯泡L2、L3变暗C原、副线圈两端的电压比为21D原线圈中增加的电流大于副线圈中增加的电流6(2017河北衡水中学高三下期中)如图6所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1n2以及电源电压U1为()图6A122U B214UC212U D124U7(多选)(2017陕西西安二检)如图7所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变变阻器R相当于用户用电器的总电阻当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时()图7A电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大C电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D线路损耗功率增大8(多选)(2018河北邢台质检)如图8所示，一个面积为S的单匝金属线圈(电阻不计)在匀强磁场B中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接其中电阻R1R，光敏电阻R2在无光照时其阻值也为R(有光照时其电阻减小)，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，则()图8A从图示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为eBSsin tB开关S处于闭合状态，当减小光照强度时，电压表的示数不变，电流表的示数减小C开关S处于闭合状态，当R2上端串联理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)时，电流表的示数不变D当开关S断开、R2用黑纸包裹时，R2两端电压的有效值为9(2018四川成都模拟)如图9所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n2551，原线圈接入电压u220sin 100t(V)的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是()图9A副线圈中交变电流的频率为100 HzBt0.02 s时，电压表的示数为0C电流表的示数先变小后变大D定值电阻R消耗的功率先变大后变小10(多选)如图10甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2101，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2均为10 .在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是()图10A当S与a连接后，理想电流表示数为2.2 AB当S与a连接后，理想电压表示数为11 VC当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 HzD当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍11(多选)(2017湖南株洲一模)某同学在实验室中研究远距离输电由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1.第二次采用如图11所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2.下列说法正确的是()图11A前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C若输送功率一定，则P2P1n12n22D若输送功率一定，则P2P1n1n212如图12为远距离输电示意图，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为n1n2k1，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为n3n41k，在T1的原线圈两端接入一内阻为k2r、电动势eEmsin t的交流电源，两条输电线的总电阻为r，假设用户处的总电阻为R，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，则输电线上损失的电功率为()图12A. B.C. D.答案精析1BD由u220sin 100t(V)知交变电流的频率f50 Hz，变压器不改变交变电流的频率，A错误；由理想变压器的变压规律，可知U2U122 V，故电压表的示数为22 V，B正确；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为PU2I266 W，C错误；流过小灯泡的电流I1 A，故流过电动机的电流IM2 A，电动机的输出功率P出U2IMI M2r40 W，D正确2A3D由1002f得f50 Hz，A错；由题知：Um112 V，则有效值U112 V由得U26 V，I21 A，B、C错；由能量守恒得P1P2U2I26 W，D对4AC5.D6B设灯泡正常发光时，额定电流为I0.由题图可知，原线圈中电流I原I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副2I0，U副U，根据理想变压器的基本规律：I原n1I副n2得n1n221；U原U副n1n2得U原2U，所以U14U，B正确7BCD8BD从题图所示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为eBScos t，故选项A错误；减小光照强度时，R2电阻增大，副线圈的电压由匝数和输入电压决定，电压表的示数不变，通过R2的电流减小，电流表示数减小，故选项B正确；由于理想二极管具有单向导电性，在一个周期内有0T，电阻消耗的功率减小，原线圈输入功率减小，电流表示数将减小，故选项C错误；开关S断开时，电阻R1和理想变压器串联，根据串联电路规律有：U1I1R1，n，I2，联立解得：I1，U2，故选项D正确9C由电压公式知100 rad/s，f Hz50 Hz，A项错误；原线圈两端的输入电压有效值为220 V，由电压与匝数成正比知，所以副线圈两端电压为：U2U1220 V4 V(即为电压表的读数)，B项错误；由题图可知，滑动变阻器的上、下两部分并联后与R串联，根据串并联电路的特点可知，当P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流先减小后增大，定值电阻R消耗功率将先减小后增大变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，C项正确，D项错误10AD11BC变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A错误；实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失，故B正确；第一次实验输电线上的电流I，输电线上损失的功率P1I2RR，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压U2U1，输电线上的电流I，输电线上损失的功率P2I2RR，所以：，故C正确，D错误12A由题意可知降压变压器原线圈有R，同理，升压变压器原线圈有Rk2r，又k2r，联立解得输电线上的电流I2，则输电线上损失的电功率PrIr，A正确7