2020届高三物理一轮复习 第十一章 第2讲 变压器 电能的输送课时作业（含解析）

变压器 电能的输送基础题组一、单项选择题1如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是()A这是一个升压变压器B原线圈的匝数比副线圈的匝数多C当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 VD当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小解析：根据铭牌上所提供的信息可知，变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误答案：B2(2019江西萍乡模拟)如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V以上的电压，火花塞中产生火花下列说法中正确的是()A变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制B若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压C变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压D该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数解析：汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12 V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C错误；由可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以D错误故选A.答案：A3(2019湖南长沙长郡中学模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈各接一个电阻R1和R2，原线圈中接有220 V交流电源，此时两只电阻上的电压都是10 V，设变压器原、副线圈的匝数比为n1，电阻R1和R2消耗的功率之比为k1，则()An21，k Bn21，kCn441，k Dn441，k解析：原线圈接220 V的电压，而R1两端的电压为10 V，所以理想变压器输入端的电压为U1210 V，输出端的电压为U210 V，根据公式可得n21，电阻R1和R2消耗的功率之比为k1，即，因为1，故k，A正确答案：A4在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2221，原线圈接u1220sin 100t (V)的交变电流，电阻R10 ，电流表、电压表均为理想电表，则()A电压表的读数为10 VB电流表的读数为22 AC电阻R消耗的功率为10 WD变压器的输出功率为10 W解析：输入电压的有效值为U1220 V，根据得U2U110 V，故选项A错误；电流表的示数为I21 A，故选项B错误；电阻消耗的功率为P2U2I210 W，故选项C错误；理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率，故选项D正确答案：D5(2019福建泉州质检)如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时()A输电线上损耗的功率减小B电压表V1的示数减小，电流表A1增大C电压表V2的示数增大，电流表A2减小D用户功率与发电厂输出功率的比值减小解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例11，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确答案：D二、多项选择题6(2019黑龙江牡丹江一中检测)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是101，原线圈输入交变电压u100sin 50t (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R10 .关于电路分析，下列说法中正确的是()A电流表示数是1 AB电流表示数是 AC电阻R消耗的电功率为10 WD电容器的耐压值至少是10 V解析：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V，所以副线圈电压为10 V，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A，不一定是 A，故A、B错误；电阻R消耗的电功率为P W10 W，故C正确；副线圈电压最大值为10 V，电容器的耐压值至少是10 V，所以D正确答案：CD7如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b，当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光下列说法正确的是()A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为19C此时a和b的电功率之比为91D此时a和b的电功率之比为19解析：设灯泡的额定电压为U0，两灯均能正常发光，所以原线圈输入端电压为U19U0，副线圈两端电压为U2U0，故，根据得，选项A正确，B错误；根据公式可得，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式PUI可得，灯泡a和b的电功率之比为19，选项C错误，D正确答案：AD8图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n1n251.原线圈接入如图甲所示的正弦交流电电路中电表均为理想电表，定值电阻R1R24 ，D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则()A电阻R2两端的电压频率为50 HzB电流表的示数为5 AC原线圈的输入功率为150 WD将R1摘掉，电压表的示数不变解析：由题图甲可知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，而变压器及二极管均不会改变交流电的频率，故电阻R2两端的电压频率为50 Hz，故A正确；经变压器后，输出电压为20 V，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在R2两端，则由有效值的定义可得U10 V，则电流表的示数为2.5 A，故B错误；原线圈输入功率等于副线圈输出的功率，输出功率P W(2.5)24 W150 W，故C正确；因输出电压由输入电压决定，故将R1摘掉，电压表的示数不变，故D正确答案：ACD能力题组一、选择题9(2019四川南充高级中学高三模拟)如图所示，10匝矩形线圈，在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO以角速度100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2.已知变压器原、副线圈的匝数比为101，开关断开时L1正常发光，且电流表示数为0.01 A，则()A若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为200sin 100t VB若开关S闭合，电流表示数将增大C若开关S闭合，灯泡L1将更亮D灯泡L1的额定功率为2 W解析：变压器的输入电压的最大值为UmNBS100.40.5100 V200 V，从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为uUmcos t200cos 100t V，故A错误；若开关S闭合，输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增加，故输入电流也增加，电流表示数将增大，故B正确；若开关S闭合，输出电压不变，故灯泡L1亮度不变，故C错误；变压器输入电压的有效值为U1 V100 V，开关断开时L1正常发光，且电流表示数为0.01 A，灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为PU1I11000.01 W W，故D错误答案：B10如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，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下列说法中正确的是()At s时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110 VB当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VC单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片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大解析：由c、d两点间的电压瞬时值表达式u1220sin 100t V可知，当t s时，u1220sin V110 V，选项A错误由得U2220 V22 V，故电压表示数小于22 V，选项B错误单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电流表示数变小，电压表示数变大，选项C错误当单刀双掷开关由a扳向b时，原、副线圈匝数比由101变成51，且原线圈两端电压不变，可知输出电压增大，两电表示数均变大，选项D正确答案：D11如图甲、乙所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比n1n231，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为()AP、PB9P、C.、9P D.、P解析：由题意可知，n2n3，两种情况下变压器输出功率均为2P，设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，两种情况下变压器输入电压为3U，变压器输入电流为I；题图甲中L1的功率为P19P；题图乙中L1的功率为P2(I)2R，选项B正确答案：B12(多选)如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器升压变压器原、副线圈匝数比为1100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 .降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有()A降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB远距离输电线路损耗功率为180 kWC当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数变大D当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大解析：由题图乙知交流电的周期0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V，根据电压与匝数成正比知，升压变压器副线圈电压为25 000 V，所以输电线中的电流为I30 A，输电线损失的电压为UIR30100 V3 000 V，远距离输电线路损耗功率为PUI90 kW，B错误；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，相当于副线圈中用电器增加，副线圈中电流增大，输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，副线圈两端电压减小，定值电阻的分压增大，所以电压表的示数变小，C错误，D正确答案：AD13(多选)(2019湖北恩施一中模拟)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NBS解析：在题图中将原线圈抽头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，线圈的面积与磁感线方向垂直，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t2t，即UNBS，选项D正确答案：AD二、非选择题14某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 ，线路损耗的功率为输出功率的4%.求：(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？解析：(1)输电电路图如图所示，由P4%P输出和PI22R得I2 6 A则U送1 500 V升压变压器原、副线圈匝数比输电线上电压损失UI2R60 V故降压变压器输入电压U1U送U1 440 V故降压变压器原、副线圈匝数比(2)若不用变压器，则输电电流I18 AUU0IR320 V，PP输出I2R5 760 W答案：(1)137211(2)320 V5 760 W9