高考物理一輪復(fù)習(xí)第11章交變電流傳感器第32講變壓器的原理電能的輸送練習(xí)(含解析)

PAGEPAGE8第32講變壓器的原理電能的輸送[解密考綱]理解變壓器的原理，掌握理想變壓器原、副線圈的功率關(guān)系、電壓關(guān)系以及電流關(guān)系，并會進(jìn)行相關(guān)計算；能利用功率、電壓、電流關(guān)系對變壓器進(jìn)行動態(tài)分析；會計算遠(yuǎn)距離輸電問題中線路損失的功率和電壓．1．(2019·廈門高三一模)(多選)如圖所示，電路中變壓器為理想變壓器，其原線圈接在u＝20eq\r(2)sin50πt(V)的交流電源上，副線圈與阻值為R1＝2Ω的電阻接成閉合電路，電流表為理想電流表．另有一阻值R2＝32Ω的電阻與變壓器原線圈并聯(lián)，電阻R1與R2消耗的電功率恰好相等．則()A．電阻R1消耗的電功率為12.5WB．通過電阻R1的交變電流的周期為0.02sC．電流表的示數(shù)為10AD．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1AD解析輸入電壓u＝20eq\r(2)sin50πt(V)，可知R2兩端電壓的有效值為20V，消耗的功率為P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R2)＝12.5W，電阻R1與R2消耗的電功率恰好相等也是12.5W，選項A正確；根據(jù)50π＝eq\f(2π,T)可求通過R1交流電的周期為0.04s，選項B錯誤；P1＝I2R1＝12.5W，代入可求電流表示數(shù)為2.5A，選項C錯誤；R1的電壓為U1＝IR1＝5V，變壓器原、副線圈匝數(shù)比等于電壓之比為20∶5＝4∶1，選項D正確．2．(2019·北京豐臺區(qū)高三期末)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sinπt(V)的交流電源上，副線圈接在負(fù)載電阻R＝5.5Ω上，原副線圈匝數(shù)之比為20∶1，交流電流表、電壓表均為理想電表，下列說法正確的是()A．交流電壓表的讀數(shù)為15.6VB．交流電流表的讀數(shù)為0.1AC．副線圈輸出交流電的周期為50sD．原線圈的輸入功率為22eq\r(2)WB解析由題意知，原線圈電壓有效值為220V，原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得U2＝U1eq\f(n2,n1)＝220×eq\f(1,20)V＝11V，電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2＝11V，選項A錯誤；副線圈的電流為I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(11,5.5)A＝2A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1,20)×2A＝0.1A，選項B正確；由u＝220eq\r(2)sinπt(V)，可知ω＝π，由ω＝eq\f(2π,T)，解得T＝eq\f(2π,ω)＝2s，理想變壓器不改變周期，選項C錯誤；原線圈中的輸入功率為P入＝U1I1＝220×0.1W＝22W，選項D錯誤．3．(2019·凌源模擬)(多選)如圖甲所示，理想變壓器的原線圈接如圖乙所示的交變電流．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶3，定值電阻的阻值為11Ω，滑動變阻器的總阻值為22Ω.下列說法正確的是()A．副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．滑動變阻器的滑片P向右滑動時，電阻R兩端的電壓不變C．滑動變阻器的滑片P滑到最右端時，通過電阻R的電流為8.45AD．滑動變阻器的滑片P滑到最左端時，理想變壓器的輸入功率為132WAD解析由交變電流的圖象可知，加在原線圈中電流的周期T＝0.02s，頻率f＝50Hz，由于變壓器不能改變電源的頻率，副線圈輸出電壓的頻率為50Hz，選項A正確；滑動變阻器的滑片P向右移動時，電路總電阻變小，電流變大，由U＝IR可知，電阻R兩端的電壓變大，選項B錯誤；原線圈電壓的有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))＝440V，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2可得副線圈的電壓U2＝66V，滑動變阻器的滑片P滑到最右端時，通過電阻R的電流為I2＝eq\f(U2,R)＝6A，選項C錯誤；滑動變阻器的滑片P滑到最左端時，理想變壓器的輸入功率為P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R＋RP)＝132W，選項D正確．4．(2019·河南豫北名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)某年暑期用電高峰，某供電公司反竊電稽查人員將鉗形電流表卡在電表的火線上，對竊電的可疑客戶進(jìn)行排查，鉗形電流表是一種測量電流的儀表，其結(jié)構(gòu)和外形如圖所示，其工作部分主要由一只電磁式電流表和電流互感器組成．互感器由被測導(dǎo)線、鐵芯和二次繞組構(gòu)成，被測導(dǎo)線視為一匝線圈．圖中各序號對應(yīng)的部分分別為：1－電流表，2－電流互感器，3－鐵芯，4－手柄，5－二次繞組，6－被測導(dǎo)線，7－量程開關(guān)．所測電流為正弦式交流電，則()A．若二次繞組的匝數(shù)為n，電流表示數(shù)為10A，則被測電流最大值為10neq\r(2)AB．若二次繞組的匝數(shù)為n，所測導(dǎo)線中的電流的頻率為f，則二次繞組中的電流頻率為nfC．若鉗形電流表的鐵芯中磁感線如圖中虛線所示，則所測導(dǎo)線中的電流正在增大D．若鉗形電流表的鐵芯中磁感線如圖中虛線所示，則感應(yīng)電流從電流表左端流入電流表A解析若二次繞組匝數(shù)為n，電流表示數(shù)為10A，則由變壓器變壓比eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得，I1＝10nA，故最大值為10neq\r(2)A，故選項A正確；電流互感器不改變電流的頻率，故選項B錯誤；圖中被測導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向里，根據(jù)安培定則可知，不管導(dǎo)線中電流是增大還是減小，鐵芯中的磁感線都會如圖中虛線所示，故選項C錯誤；當(dāng)如圖所示的磁感線穿過二次繞組時，只有當(dāng)磁通量減小時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流才從電流表左端流入電流表，故選項D錯誤．5．(2019·山西六校聯(lián)考)如圖甲所示，一阻值為R的電阻接在電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源兩端，電源的效率為94.1%；如圖乙所示，當(dāng)該阻值為R的電阻通過理想變壓器接在電壓有效值為E、內(nèi)阻為r的交流電源上時，變壓器原線圈兩端的電壓為eq\f(E,2)，則該變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為()A．4∶1 B．1∶4C．16∶1 D．1∶16B解析根據(jù)阻值為R的電阻接在電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源兩端，電源的效率為94.1%，可得eq\f(R,R＋r)＝0.941，解得eq\f(r,R)＝eq\f(1,16)，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，又因為U1＝I1r，U2＝I2R，即eq\f(n1,n2)＝eq\f(I1r,I2R)＝eq\f(n2r,n1R)，整理得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2＝eq\f(r,R)，eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,4)，選項B正確．6．(2019·廣州高三一模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈一側(cè)接一輸出電壓恒為U1的正弦交流電源，電阻R1、R2、R3、R4的阻值相等．下列說法正確的是()A．S斷開時，圖中電壓U1∶U2＝2∶1B．S斷開時，R1消耗的電功率等于R2的2倍C．S閉合后，R1、R3、R4消耗的電功率相同D．S閉合后，R1兩端電壓比S閉合前的更小C解析S斷開時，設(shè)原線圈的電流為I1，根據(jù)變壓器知識可知I2＝2I1，而U1＝I1R＋2U2，U2＝I2·2R，可得I1＝eq\f(U1,9R)，eq\f(U1,U2)＝eq\f(\f(9,4)U2,U2)＝eq\f(9,4)，選項A錯誤．由P＝I2R可知eq\f(P1,P2)＝eq\f(I\o\al(2,1),I\o\al(2,2))＝eq\f(1,4)，選項B錯誤．S閉合后，U1＝I′1R＋2U′2，U′2＝I′2·eq\f(3R,2)，聯(lián)立可知I′1＝eq\f(U,7R)>I1，選項D錯誤．因I′2＝2I′1，而并聯(lián)電路分流可知IR3＝IR4＝eq\f(I′2,2)＝I′1，可得R1、R3、R4三個電阻流過的電流相同，可知三電阻的功率相同，選項C正確．7．(2019·蘇北四市高三調(diào)研)(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，原線圈接交流電u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，保險絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，電表均為理想電表．下列說法正確的有()A．電壓表V的示數(shù)為14.1VB．電流表A1、A2的示數(shù)之比為2∶1C．為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為4ΩD．將滑動變阻器滑片向上移動，電流表A1的示數(shù)減小CD解析原線圈電壓有效值為U1＝eq\f(20\r(2),\r(2))＝20V，根據(jù)變壓器原理可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×20V＝10V，故電壓表V的示數(shù)為10V，選項A錯誤；根據(jù)變壓器原理可知，電流強(qiáng)度與匝數(shù)成反比，故電流表A1、A2的示數(shù)之比為1∶2，選項B錯誤；保險絲的電阻為1Ω，熔斷電流為2A，為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為Rmin＝eq\f(U2,Imax)－r保＝eq\f(10,2)Ω－1Ω＝4Ω，選項C正確；將滑動變阻器滑片向上移動，滑動變阻器接入電路的總電阻增大，副線圈電流減小，則原線圈的電流也減小，所以電流表A1的示數(shù)減小，選項D正確．8．(2019·洛陽高三二模)(多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，原線圈接如圖乙所示的正弦交流電，副線圈與理想電壓表、理想電流表、熱敏電阻RT(阻值隨溫度的升高而減小)及報警器P(有內(nèi)阻)組成閉合電路，回路中電流增加到一定值時報警器P將發(fā)出警報聲，則下列判斷正確的是()A．電壓表示數(shù)為9VB．RT處溫度升高到一定值時，報警器P將會發(fā)出警報聲C．RT處溫度升高時，變壓器的輸入功率變大D．變壓器副線圈中交流電壓的瞬時表達(dá)式u＝9sin(100πt)VBC解析原線圈接如圖乙所示的正弦交流電，由圖知原線圈的最大電壓Um＝36eq\r(2)V，周期0.02s，由eq\f(Um1,Um2)＝eq\f(n1,n2)，得副線圈的最大電壓為Um2＝eq\f(n2,n1)Um1＝eq\f(1,4)×36eq\r(2)＝9eq\r(2)V，而交流電不會改變周期，故角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，則變壓器副線圈中交流電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝9eq\r(2)sin(100πt)V，則副線圈的電壓有效值為U2＝eq\f(Um2,\r(2))＝eq\f(9\r(2),\r(2))＝9V，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，電壓表的示數(shù)小于9V，故選項A、D錯誤；RT處溫度升高時副線圈中電流增大，升高到一定值時，報警器P將會發(fā)出警報聲，故選項B正確；RT處溫度升高時副線圈中電流增大，而副線圈的電壓不變，變壓器的輸出功率變大，理想變壓器的輸入、輸出功率之比為1∶1，變壓器的輸入功率變大，故選項C正確．9．(2019·南昌高三一模)(多選)如圖所示，電源電壓保持不變，若將滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動，關(guān)于兩電表示數(shù)的變化，下列判斷正確的是()A．電流表的示數(shù)變大B．電流表的示數(shù)變小C．電壓表的示數(shù)變大D．電壓表的示數(shù)變小AC解析若將滑動變阻器觸頭向左滑動，滑動變阻器接入電路的電阻減小，則滑動變阻器分得的電壓減小，原線圈兩端電壓增大，而匝數(shù)比不變，所以副線圈兩端電壓增大，電壓表示數(shù)增大；負(fù)載兩端電壓增大，則副線圈電流增大；根據(jù)匝數(shù)比不變，則原線圈的電流增大，電流表示數(shù)增大，故選項A、C正確，B、D錯誤．10．(2019·成都七中高三診斷)(多選)如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路，線圈在有界勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，磁場只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈面積為S，轉(zhuǎn)動角速度為ω，匝數(shù)為N，線圈電阻不計．下列說法正確的是()A．將原線圈滑片P向下滑動時，燈泡變亮B．線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中，線圈最大磁通量為NBSC．圖示位置時，矩形線圈中磁通量的變化率最大D．若線圈abcd轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?ω，則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSωAD解析矩形線圈abcd中產(chǎn)生交變電流，將原線圈滑片P向下滑動時，原線圈匝數(shù)變小，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，輸出電壓增大，燈泡會變亮，故選項A正確；線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中，線圈最大磁通量為BS，故選項B錯誤；圖示位置時，是中性面位置，矩形線圈磁通量最大，線圈中磁通量的變化率最小，故選項C錯誤；若線圈轉(zhuǎn)動角速度變?yōu)?ω，根據(jù)電動勢最大值公式Em＝2NBSω，變壓器原線圈電壓的最大值為2NBSω，根據(jù)電流的熱效應(yīng)eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2NBSω,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U\o\al(2,有),R)·T，解得U有＝NBSω，故選項D正確．11．(2019·邢臺期末)如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時，燈泡能發(fā)光，若將滑片P上移(電壓表和電流表均為理想電表)，則()A．電容器的容抗增大B．電流表的示數(shù)減小C．變壓器的輸入功率減小D．燈泡L變亮D解析變壓器不改變電流的頻率，所以頻率不變，電容器的容抗不變，選項A錯誤；滑片P向上移，副線圈的匝數(shù)增加，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，知副線圈兩端的電壓變大，電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變大，選項B錯誤；根據(jù)P＝IU可知，變壓器的輸出功率變大，則輸入功率變大，選項C錯誤；因電容器的容抗不變，而燈泡和電容器兩端電壓之和變大，則燈泡的電流變大，燈泡變亮，選項D正確．12．(2019·湖南、江西十四校高三聯(lián)考)(多選)如圖所示，R1、R2、R3為完全相同的標(biāo)準(zhǔn)電阻，甲、乙兩種情況下電阻R2、R3的功率均為P，且匝數(shù)之比n1∶n2均為3∶1，則()A．圖甲中R1的功率為9PB．圖乙中R1的功率為eq\f(4P,9)C．圖乙中R1的功率為9PD．圖甲中R1的功率為eq\f(P,9)AB解析對于圖甲，設(shè)R2兩端電壓為U，根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，得線圈n1兩端的電壓為3U，可得R1兩端的電壓是R2兩端電壓的3倍，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，則R1的功率為R2的功率的9倍，選項A正確，D錯誤；對于圖乙，R2、R3是完全相同的電阻，功率均為P，可得副線圈電壓均為U，根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，可得原線圈兩端電壓為3U，再根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，設(shè)副線圈電流為I，可得3UI1＝2P＝2UI，解得I1＝eq\f(2,3)I，根據(jù)P＝I2R，故R1的功率P1＝I2R＝eq\f(4P,9)，選項B正確，C錯誤．13．(2019·林州一中期末)如圖所示，理想變壓器副線圈接有兩個相同的燈泡L1和L2，R為光敏電阻，受光照時