2023届高考物理江苏专版一轮复习课时检测（三十六） 变压器 电能的输送

第页课时跟踪检测〔三十六〕变压器电能的输送对点训练：理想变压器1．[多项选择](2023·苏州八校联考)如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为2∶1，原线圈两端的交变电压随时间变化规律如图乙所示，灯泡L的额定功率为22W。闭合开关后，灯泡恰能正常发光。那么()A．原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin100πtVB．灯泡的额定电压为110VC．副线圈输出交流电的频率为100HzD．电压表读数为220V，电流表读数为0.2A解析：选AB由题图可知：周期T＝0.02s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，那么原线圈输入电压的瞬时值表达式：u＝220eq\r(2)sin100πtV，故A正确；原线圈电压的有效值：U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根据理想变压器电压与匝数成正比，得副线圈两端的电压：U2＝eq\f(U1n2,n1)＝110V，故B正确；周期T＝0.02s，频率为：f＝eq\f(1,T)＝50Hz，变压器不改变交流电的频率，所以副线圈输出交流电的频率为50Hz，故C错误；原线圈电压有效值为220V，电压表的读数为220V，副线圈电流：I2＝eq\f(P2,U2)＝0.2A，根据电流与匝数成反比得：I＝eq\f(I2,2)＝0.1A，故D错误。2．[多项选择]如下图，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，线圈的电阻不计，线圈共N匝，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，定值电阻R1＝R2＝R，当线圈的转动角速度为ω时，电压表的示数为U，那么()A．电流表的示数为eq\f(2U,R)B．从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式为e＝5eq\r(2)UcosωtC．线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为eq\f(5\r(2)U,2Nω)D．当线圈的转动角速度为2ω时，电压表的示数为2U解析：选ACD流过副线圈的电流Im＝eq\f(U,R)，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，流过电流表的电流I1＝eq\f(2U,R)，故A正确；变压器中原线圈的电压为U1，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知电压U1＝eq\f(U,2)，电阻R1分得的电压UR＝I1R＝2U，故线圈产生的感应电动势的有效值为U有＝U1＋UR＝eq\f(5U,2)，最大值Em＝eq\r(2)U有＝eq\f(5\r(2)U,2)，故从线圈转动到图示位置开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式为e＝eq\f(5\r(2),2)Ucosωt，故B错误；根据Em＝NBSω可知BS＝eq\f(Em,Nω)＝eq\f(5\r(2)U,2Nω)，故C正确；根据Em＝NBSω可知，转动角速度加倍，产生的感应电动势加倍，故电压表的示数加倍，故D正确。3.[多项选择]如下图，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。电池和交变电源的电动势都为6V，内阻均不计。以下说法正确的选项是()A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3VD．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1解析：选BC由理想变压器的原理可知，当S与a接通电流稳定时，由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化，故在副线圈中无感应电流，但在刚接通瞬间，副线圈两端的电压不为零，R中有感应电流，故A错误，B正确；当S与b接通稳定后，原线圈中接有交变电流，由变压器的变压比可得副线圈两端电压为3V，C正确；变压器并不改变交变电流的频率，D错误。4．[多项选择](2023·南通模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44∶5，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，负载电阻R＝25Ω。电表均为理想电表，在原线圈c、d两端接入如图乙所示的正弦交流电，以下说法正确的选项是()A．当S与a连接，t＝1×10－2s时，电流表的示数为0B．当S与b连接，t＝1.5×10－2s时，电压表的示数为50eq\r(2)VC．当S与b连接时，电阻R消耗的功率为100WD．当S与a连接时，1s内电阻R上电流方向改变100次解析：选CD由图像可知，电压的最大值为220eq\r(2)V，交流电的周期为2×10－2s，所以交流电的频率为f＝50Hz，交流电的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为25V，根据欧姆定律知I＝eq\f(U2,R)＝1A，根据电流与匝数成反比知原线圈电流为I1＝eq\f(5,44)I，故A错误；当单刀双掷开关与b连接时，副线圈电压为50V，电压表示数为有效值为50V，不随时间的变化而变化，故B错误；S与b连接时，电阻R消耗的功率为eq\f(U22,R)＝100W，那么C正确；变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为50Hz，1s内电流方向改变100次，所以D正确。对点训练：理想变压器的动态分析5．[多项选择](2023·宿迁模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接入图乙所示的正弦交变电流，电表均为理想电表。以下说法正确的有()A．电压表的示数为110VB．交变电流的频率为50HzC．滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表示数变大D．滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表示数变小解析：选BD变压器输入电压有效值：U1＝eq\f(311,\r(2))V＝220V；次级电压：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×220V＝110V，那么电压表的示数小于110V，选项A错误；交变电流的周期为0.02s，那么频率为50Hz，选项B正确；滑动变阻器滑片向下滑动时，R变小，次级电流变大，R0上的电压变大，那么电压表示数变小，选项C错误；滑动变阻器滑片向上滑动时，R变大，那么次级电流变小，初级电流变小，电流表示数变小，选项D正确。6.[多项选择](2023·徐州模拟)如下图，变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈所接交变电压u＝25eq\r(2)sin100πt(V)，C为电容器，L为自感线圈，刚开始开关S断开，以下说法正确的选项是()A．开关闭合前，交流电压表示数为12.5VB．开关闭合稳定后，灯泡比闭合前暗C．只增加交变电流的频率，灯泡变亮D．只增加交变电流的频率，电压表读数变大解析：选AB根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，电感线圈对交流电有阻碍作用，并且交流电的频率越大，电感的阻碍作用就越大，再根据电压与匝数成正比即可求得结论。由题可知，原线圈的电压有效值为25V，根据变压器的电压与匝数关系可知，开关闭合前，交流电压表示数，即副线圈两侧的电压：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×25V＝12.5V，故A正确；开关闭合后灯泡与电容器并联，电路中的电流值增大，线圈对电路中电流的阻碍作用增大，那么线圈上分担的电压增大，所以灯泡比闭合前暗，故B正确；交流电的频率越大，电感线圈对交流电的阻碍作用就越大，所以电路的电流会减小，灯泡的亮度要变暗，故C错误；交流电的频率对变压器的变压关系没有影响，故D错误。7.(2023·镇江六校联考)如下图，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小)，开关K开始时处于闭合状态，以下说法正确的选项是()A．当光照变弱时，变压器的输入功率增加B．当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加C．当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大D．当U增大时，副线圈中电流变小解析：选B变压器的输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率；结合功率表达式分析判断即可。当光照变弱时，R2增大，副线圈中总电阻增大，原副线圈匝数不变，所以副线圈两端的电压不变，故根据P＝eq\f(U2,R)可得副线圈中消耗的电功率减小，即原线圈输入功率减小，A错误；当滑动触头P向下滑动时，n1减小，根据U2＝eq\f(n2,n1)U1可得，副线圈两端的电压增大，根据P＝eq\f(U2,R)可知R1消耗的电功率增大，B正确；当开关K由闭合到断开，原线圈中少了一个支路，原线圈中电流减小，C错误；当U增大时，根据U2＝eq\f(n2,n1)U1可知副线圈两端的电压增大，而电阻不变，故副线圈中的电流增大，D错误。8．[多项选择](2023·盐城模拟)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，A、V均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，以下说法正确的选项是()A．电压的频率为100HzB．V的示数为22eq\r(2)VC．有光照射R时，A的示数变大D．抽出L中的铁芯，D变亮解析：选CD原线圈接入如图乙所示电源电压，T＝0.02s，所以频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A错误；原线圈接入电压的最大值是220eq\r(2)V，所以原线圈接入电压的有效值是U＝220V，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，所以副线圈电压是22V，所以V的示数为22V，故B错误；有光照射R时，R阻值随光强增大而减小，根据P＝eq\f(U2,R总)，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，所以A的示数变大，故C正确；抽出L中的铁芯，理想线圈自感系数减小，理想线圈对电流的阻碍减小，所以D变亮，故D正确。对点训练：远距离输电9．[多项选择](2023·南师大附中模拟)如图甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为1∶10，降压变压器副线圈接有负载电路，升压变压器和降压变压器之间的长距离输电线路的电阻不能忽略，变压器视为理想变压器，升压变压器左侧输入端输入如图乙所示交变电压，以下说法中正确的有()A．升压变压器副线圈输出电压的频率为50HzB．升压变压器副线圈输出电压的有效值为31VC．滑片P向右移动时，降压变压器的输出电压变大D．滑片P向右移动时，整个输电系统的效率降低解析：选AD此题考查的是远距离输电的问题；变压器不改变输入电压的频率，由图可得频率为50Hz；升压变压器副线圈输出电压的有效值为eq\f(3100,\r(2))V；滑片P向右移动时，降压变压器的输出电流变大，导致输入电流也变大，输电导线分压变大，降压变压器输出电压减少，输电线损耗变大，那么整个输电系统的效率会降低；A、D正确。10．如下图，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，那么()A．用户用电器上交流电的频率是100HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500VC．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析：选D由u­t图像可知，交流电的周期T＝0.02s，故频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，选项A错误；交流电的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝I12R，得输电线损失的功率减小，选项D正确。对点训练：三种特殊的变压器11．[多项选择](2023·盐城适应性考试)如图甲所示为一理想自耦变压器，A、B端输入电压如图乙所示，A1、V1和A2、V2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表，其示数分别用I1、U1、I2、U2表示，R为定值电阻，现将滑片P从图示位置逆时针匀速转动，在P转动过程中，电流表和电压表示数均未超过其量程，以下选项中能正确反映I1、I2、U1、U2变化规律的是()解析：选AC将滑片P从图示位置逆时针匀速转动的过程中，原线圈输入电压不变，电压表V1示数U1不变，副线圈匝数均匀增大，根据变压比公式，副线圈输出电压U2均匀增大，电压表V2示数U2均匀增大，选项A、C正确。电流表测量的是电流有效值，将滑片P从图示位置逆时针匀速转动的过程中，副线圈输出电压U2均匀增大，电阻R中电流均匀增大，电流表A2示数I2均匀增大，选项D错误。根据输出功率等于输入功率，可知输入电流增大，电流表A1示数I1增大，或者根据电流表A1示数I1为电流有效值，不可能呈正弦变化，选项B错误。12.(2023·无锡模拟)如下图，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2，当只闭合S1时，电流表示数为1A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，那么n1∶n2为()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4解析：选B变压器原副线圈的磁通量变化率相同，所以U∶U1∶U2＝n∶n1∶n2，根据能量守恒，输出功率等于输入功率，所以只闭合S1时UI＝eq\f(U12,R1)，当S1和S2都闭合时，UI′＝eq\f(U12,R1)＋eq\f(U22,R2)＝eq\f(4U12＋U22,4R1)，代入数据I＝1A、I′＝2A可得U22＝4U12，即U1∶U2＝1∶2，所以n1∶n2＝1∶2，选项B对。考点综合训练13．(2023·扬州一模)某一火警报警系统原理图如下图，报警器未画出，a、b接在电压u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，Rt为半导体热敏材料制成的传感器，Rt的电阻值随温度升高而减小，以下说法正确的选项是()A．电压表V的示数为311VB．电容器C电容增大，灯L变暗C．Rt所在处出现火警时，电流表A的示数增大D．Rt所在处出现火警时，变压器输入功率减小解析：选Ca、b接在电压u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，那么原线圈的电压的有效值为U＝220V，那么电压表的示数应为220V，故A