高考物理一輪復(fù)習(xí)：創(chuàng)新題拔高練：變壓器及交變電流

1、PAGE PAGE 9創(chuàng)新題拔高練考點(diǎn)8 變壓器及交變電流【答題模板】交變電流的相關(guān)問(wèn)題明確起因：明確交變電流是由速度變化、磁場(chǎng)變化、有效長(zhǎng)度變化等中的哪種因素變化引起的，從而明確分析方向分析規(guī)律：通過(guò)畫(huà)運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖，變化規(guī)律圖像或物理量函數(shù)表達(dá)式來(lái)分析交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律方程求解：由待求問(wèn)題列出方程求解變壓器的相關(guān)問(wèn)題確定考查角度：通過(guò)審題，確定題目是從變壓器工作原理，變壓器的基本公式還是從遠(yuǎn)距離輸電的角度進(jìn)行考查的選擇解題方法：針對(duì)不同的考查角度，選取相應(yīng)的解題方法。方程分析求解：從列出的方程中進(jìn)行分析或求解【拔高訓(xùn)練】1.如圖所示，中間有缺口的鐵芯繞有兩個(gè)線圈，原、副線圈匝數(shù)比為，

2、原線圈兩端交流電壓為，副線圈兩端接一阻值為的電阻R，其他電阻均忽略不計(jì)。由于鐵芯有缺口，這種變壓器磁通量損耗很大，則副線圈中理想電流表的示數(shù)可能是( )A.7 AB.5 AC.3 AD.2 A2.一個(gè)理想的自耦變壓器左端接交變電流，電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系為，右端接入如圖所示電路，兩個(gè)燈泡的額定電壓均為50 V，兩個(gè)電表均為理想交流電表，R為定值電阻，不計(jì)導(dǎo)線的電阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)燈泡正常工作。則下列說(shuō)法正確的是( )A.此時(shí)變壓器原、副線圈電流之比為5:22B.當(dāng)自耦變壓器的可動(dòng)端順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定值電阻消耗的功率增大C.閉合開(kāi)關(guān)K后，電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大D.閉合開(kāi)關(guān)K后，將自耦變壓器的

3、可動(dòng)端沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)可使燈泡正常工作3.大電流發(fā)生器是電力、電氣行業(yè)在調(diào)試中需要大電流場(chǎng)所的必需設(shè)備，一般采用調(diào)壓器輸出端接升流器輸入端、升流器輸出端接試驗(yàn)回路的方法進(jìn)行電流升流，原理如圖所示。為自耦調(diào)壓器，P為調(diào)壓滑動(dòng)觸頭；為升流器，與觸頭1連接時(shí)原、副線圈匝數(shù)的比值為為試驗(yàn)回路的等效電阻，忽略其他電阻與感抗等因素的影響，調(diào)壓器與升流器均視為理想變壓器。當(dāng)端接入電壓為的交變電流時(shí)，以下說(shuō)法正確的是( )A.大電流發(fā)生器可以提高試驗(yàn)回路的電流但不改變?cè)囼?yàn)回路中電流的頻率B.保持與觸頭2連接，僅把滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，R可以獲得更大的電流C.保持滑動(dòng)觸頭P位置不變，僅將觸頭2轉(zhuǎn)換至觸頭1，R可以

4、獲得更大的電流D.將滑動(dòng)觸頭P置于中間位置且與觸頭1連接，試驗(yàn)回路的電流為調(diào)壓器輸入端的倍4.如圖所示，理想變壓器原線圈與燈泡A相連接，副線圈與三個(gè)燈泡和一個(gè)電流表相連接，四個(gè)燈泡完全相同，當(dāng)輸入電路中接入交流電時(shí)，四個(gè)燈泡均能正常發(fā)光,以下說(shuō)法正確的是( )A.1 s內(nèi)通過(guò)電流表的電流方向改變50次B.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4:1C.燈泡的額定電壓為55 VD.若副線圈中D燈突然燒壞，其余三個(gè)燈泡均會(huì)燒壞5.2020年入冬后，由于入冬早、降溫快，我國(guó)多地電網(wǎng)最大負(fù)荷屢創(chuàng)新高，電力供應(yīng)形勢(shì)緊張，多地通知錯(cuò)峰生產(chǎn)，拉閘限電，盡力保障各地電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行和電力可靠供應(yīng)。遠(yuǎn)距離輸電的簡(jiǎn)化電路如圖所示

5、，發(fā)電機(jī)M內(nèi)阻不計(jì)，輸出的電壓一定，經(jīng)升壓變壓器升壓后的輸出電壓為U，兩條輸電導(dǎo)線的總電阻為r，輸電導(dǎo)線中的電流為，在輸電線與用戶間連有降壓變壓器，輸入電壓為，輸出電壓為，輸出電流為。副線圈共有三路負(fù)載。當(dāng)拉閘限電時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，下列說(shuō)法正確的是( )A.變大B.輸電線上損失的功率變大C.二路和三路的燈泡變亮D.發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率變大6.如圖所示是發(fā)電廠通過(guò)升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖（圖中變壓器均可視為理想變壓器，電表均可視為理想交流電表）。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用表示，滑動(dòng)變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R

6、的阻值變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( )A.電壓表的示數(shù)均不變，電流表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小B.電壓表的示數(shù)均減小，電流表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小C.電壓表的示數(shù)之差與電流表的示數(shù)的比值不變D.輸電線的損耗功率不變7.如圖甲所示為一霓虹燈供電的電路。變壓器輸入端接有熔斷電阻，其允許的最大電流為100 mA，阻值忽略不計(jì)，原、副線圈匝數(shù)比為10:1，副線圈電路中接有10個(gè)霓虹燈，每個(gè)霓虹燈的額定電壓為10 V，額定功率為1 W，R為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)變壓器輸入端電壓為220 V時(shí)，示波器描繪出每一個(gè)霓虹燈的電流圖像如圖乙所示（霓虹燈的電阻可視為不變），則( )A.變壓器輸入端

7、的電流頻率為100 HzB.此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值為C.該電路允許并聯(lián)的霓虹燈個(gè)數(shù)為25個(gè)D.電路正常工作時(shí)，若某一個(gè)霓虹燈發(fā)生故障而斷路，那么應(yīng)當(dāng)將滑動(dòng)變阻器的阻值減少，才能保證其他霓虹燈保持原有的亮度8.如圖所示為模擬遠(yuǎn)距離輸電的部分測(cè)試電路。端接電壓穩(wěn)定的正弦交變電源，定值電阻阻值分別為，且，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為，電流表、電壓表均為理想電表，其示數(shù)分別用I和U表示。當(dāng)向下調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P時(shí)，電流表、電壓表示數(shù)變化分別用和表示。則以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.B.C.電源的輸出功率一定減小D.電壓表示數(shù)一定增加9.現(xiàn)有一恒壓交流電源，輸出電壓為U，電源和原線圈間接有一光敏電阻，

8、通過(guò)理想變壓器接有電阻為的燈泡L，如圖所示，已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比，當(dāng)光的強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)鯐r(shí)，光敏電阻的阻值由小變大，則該過(guò)程中( )A.流過(guò)燈泡和光敏電阻的電流之比為3:1B.燈泡的亮度由亮變暗C.光敏電阻消耗的功率逐漸變小D.光敏電阻兩端的電壓逐漸變小10.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為4:1，電阻，光敏電阻，電路中電壓，下列說(shuō)法正確的是( )A.開(kāi)關(guān)接1時(shí)，電壓表的示數(shù)為55 VB.開(kāi)關(guān)接1時(shí)，電流表的示數(shù)為22 AC.開(kāi)關(guān)接2，當(dāng)照射到光敏電阻上的光線強(qiáng)度增大、光敏電阻的阻值減小時(shí)，電壓表的示數(shù)減小D.開(kāi)關(guān)接2，當(dāng)照射到光敏電阻上的光線強(qiáng)度增大、光敏電阻的阻值減小時(shí)，消耗

9、的功率減小答案以及解析1.答案：D解析：原線圈兩端電壓的有效值為，若鐵芯沒(méi)有缺口，根據(jù)理想變壓器電壓關(guān)系得，副線圈兩端電壓的有效值為，由于鐵芯有缺口，考慮到磁通量實(shí)際有損耗，副線圈兩端電壓的有效值應(yīng)小于210 V，則副線圈中電流的有效值應(yīng)小于，則副線圈中理想電流表的示數(shù)可能是2 A，選項(xiàng)D正確。2.答案：C解析：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)燈泡正常工作，有，由于定值電阻要分壓，所以，原、副線圈匝數(shù)比，而原、副線圈電流之比，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)自耦變壓器的可動(dòng)端順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，副線圈匝數(shù)變少，所以副線圈輸出電壓減小，故副線圈電流減小，所以定值電阻消耗的功率減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合后兩個(gè)燈泡并聯(lián)，副線圈總電阻變小

10、，副線圈輸出電壓不變，所以副線圈電流變大，定值電阻上分得的電壓變大，燈泡兩端電壓變小，所以電壓表示數(shù)變小，由于副線圈電流變大，所以原線圈電流變大，所以電流表示數(shù)變大，故選項(xiàng)C正確；閉合開(kāi)關(guān)K后燈泡兩端的電壓變小，要使燈泡正常工作需要適當(dāng)增大副線圈的輸出電壓，即需要增大副線圈的匝數(shù)，所以應(yīng)該逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自耦變壓器的可動(dòng)端，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.答案：AD解析：理想變壓器原副線圈中的電流頻率是相等的，所以大電流發(fā)生器不可以提高試驗(yàn)回路中電流的頻率，A正確；保持與觸頭2連接，僅把滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，試驗(yàn)回路獲得的電壓變小，電流變小，B錯(cuò)誤；保持滑動(dòng)觸頭P位置不變，則升流器的輸入端電壓不變，根據(jù)變壓器變壓規(guī)

11、律可知，當(dāng)僅將觸頭2轉(zhuǎn)換至1，升流器原、副線圈匝數(shù)比變大，cd端的電壓變小，電流變小，C錯(cuò)誤；保持滑動(dòng)觸頭P置于中間位置，由調(diào)壓器原副線圈的電流比等于匝數(shù)的反比可知經(jīng)過(guò)了調(diào)壓器，電流為調(diào)壓器輸入端電流的2倍，而與觸頭1連接，經(jīng)過(guò)升流器，電流又為升流器輸入端電流的k倍，故試驗(yàn)回路的電流為調(diào)壓器輸入端電流的倍，D正確。4.答案：C解析：交流電壓的頻率，通過(guò)電流表的電流方向1 s內(nèi)要改變100次，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；四個(gè)燈泡均正常工作，設(shè)燈泡額定電流為I，額定電壓為，則原線圈中的電流，副線圈中的電流，根據(jù)理想變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比，有，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；副線圈電壓，根據(jù)理想變壓器電壓與線圈匝數(shù)成正比，有，

12、則，有，解得，故C選項(xiàng)正確；當(dāng)副線圈中D燈突然燒壞，副線圈中電流減小，原線圈中電流減小，燈泡A兩端的電壓變小，則變壓器輸入電壓增大，副線圈兩端電壓增大，B、C兩燈泡會(huì)燒壞，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤.5.答案：C解析：設(shè)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為，負(fù)載總電阻為。對(duì)降壓變壓器有，把降壓變壓器和負(fù)載電阻等效為電阻，有。對(duì)升壓變壓器，一定，則U一定，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，負(fù)載總電阻R變大，等效電阻變大，由可知，變大，由知變大，則二路和三路的燈泡變亮，C正確；由可知，變小，又，可知變小，A錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率，可知變小，B錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率等于升壓變壓器的輸出功率，即不變，變小，則發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率變小，D錯(cuò)誤。6

13、.答案：C解析：本題通過(guò)變壓器的原理考查電路的動(dòng)態(tài)變化分析。電壓表的示數(shù)均不變，因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比都不變，用電高峰期，電阻減小，電流増大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知電流都增大，故A錯(cuò)誤；輸電線上的電壓損失增大，故電壓表的示數(shù)均減小，電流表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；電壓表的示數(shù)之差與電流表的示數(shù)的比值不變，等于輸電線的總電阻，故C正確；根據(jù)，輸電線上的電流增大，電阻不變，所以輸電線上的損耗功率增大，D錯(cuò)誤。7.答案：C解析：本題通過(guò)變壓器輸出端的電流圖像考查變壓器的構(gòu)造和原理。由變壓器輸出端的電流圖像可知，交流電的周期為，頻率為，變壓器不改變交流電的頻率，則變壓器輸入端的電流頻率為5

14、0 Hz，故A錯(cuò)誤；在電路中每個(gè)霓虹燈的電流大小為0.04 A，那么變壓器輸出端電流為0.4 A，變壓器的輸出電壓為22 V，霓虹燈的電阻為，霓虹燈兩端的電壓為4 V，因此滑動(dòng)變阻器的阻值為，故B錯(cuò)誤；該變壓器允許輸出電流最大為1 A，那么允許并聯(lián)的霓虹燈個(gè)數(shù)為25個(gè)，故C正確；若有一個(gè)霓虹燈發(fā)生斷路，輸出端的總電阻將變大，滑動(dòng)變阻器上的電流將減小，電壓減小，剩余霓虹燈上的電壓增大，因此需要增大滑動(dòng)變阻器的電阻減小霓虹燈兩端的電壓，使其保持原有的亮度，故D錯(cuò)誤。8.答案：B解析：本題考查變壓器的原理和電路的動(dòng)態(tài)變化分析。理想變壓器原、副線圈變壓比，變流比，則有，將視為輸入端電源內(nèi)阻，則，所以有

15、，即，故A正確；根據(jù)歐姆定律有，故B錯(cuò)誤；當(dāng)向下調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P時(shí)，負(fù)載電阻變大，電源電壓不變，電流減小，故電源輸出功率減小，故C正確；當(dāng)向下調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P時(shí)，負(fù)載電阻變大，則回路中電流變小，則原線圈電流也減小，那么電阻兩端的電壓減小，電源電壓不變，所以原線圈的電壓變大，根據(jù)變壓比可知副線圈的電壓也變大，即電壓表示數(shù)一定增加，故D正確。本題選擇說(shuō)法錯(cuò)誤的，故選B。9.答案：B解析：根據(jù)理想變壓器的電流之比有,A錯(cuò)誤；因?yàn)椋?，所以?dāng)R變大時(shí)，變小，也變小，所以燈泡變暗，B正確；，即,所以當(dāng)時(shí)，光敏電阻消耗的功率最大，即,當(dāng)時(shí)，光敏電阻消耗的功率最大，由于R、的大小關(guān)系未知，所以不能確定光敏電阻功率的變化，C錯(cuò)誤；由知，因?yàn)镽增大，減小，所以增大，D錯(cuò)誤.10.答案：C解析：開(kāi)關(guān)接1時(shí)，設(shè)電流表的示數(shù)為I，則流經(jīng)電阻的電流為,兩端的電壓為，原線圈上的電壓為，由電源電壓的有效值，可得