高三物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第2节 变压器 电能的输送课时跟踪检测试题

变压器电能的输送对点训练：理想变压器1．(多选)如图1所示，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。下列说法正确的是()图1A．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。2．(多选)在如图2所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，四个灯泡完全相同。其额定电压为U，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么()图2A．L1和L2都能正常工作B．L1和L2都不能正常工作C．交流电源电压为2UD．交流电源电压为4U解析：选AD根据灯泡L3和L4恰能正常工作，变压器原线圈输入电压为灯泡L3和L4额定电压U的2倍，输入电流为灯泡L3和L4的额定电流。所以L1和L2都能正常工作，交流电源电压为4U，选项A、D正确，B、C错误。3.(多选)(2015·海南高考)如图3，一理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，○V是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0V，则()图3A．此时原线圈两端电压的最大值约为34VB．此时原线圈两端电压的最大值约为24VC．原线圈两端原来的电压有效值约为68VD．原线圈两端原来的电压有效值约为48V解析：选AD当负载电阻的阻值减小为R＝5R0时，根据串并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以UR0＝eq\f(1,5)×5V＝1V，故副线圈两端电压为U2＝6V，根据公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得此时原线圈两端电压的有效值为U1＝24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24eq\r(2)V≈34V，A正确，B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，变化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2′＝2U2＝12V，根据公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得原线圈两端原来的电压有效值约为48V，D正确，C错误。对点训练：理想变压器的动态分析4．(多选)(2016·焦作联考)如图4所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，且R0＝R1＝R2，电流表、电压表均为理想电表。原线圈接u＝220eq\r(2)sin(314t)V的交流电源。起初开关S处于断开状态。下列说法中正确的是()图4A．电压表示数为22VB．当开关S闭合后，电压表示数变小C．当开关S闭合后，电流表示数变大D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大解析：选BCD变压器输入电压220V，由变压器变压公式，副线圈输出电压为22V，根据串联分压原理，电压表示数为11V，选项A错误；当开关S闭合后，输出功率增大，电压表示数变小，原线圈输入功率增大，电流表示数变大，选项B、C、D正确。5.(2015·广东高考)图5为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器。原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V。调节前后()图5A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副线圈上的电流变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误；根据P＝UI知，U、I均变为原来的eq\f(1,2)时，副线圈上输出的功率变为原来的eq\f(1,4)，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，当U2由220V降至110V时，n2变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确；根据理想变压器P入＝P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D错误。6.如图6所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器，其中灯L1、灯L2的规格完全相同，R为一滑动变阻器。现将R的滑动触头P向下滑动，则交流电压表V、交流电流表A的示数变化及灯L1、灯L2的明暗变化情况为()图6A．V增大，A增大，灯L1、灯L2都变亮B．V增大，A减小，灯L1变亮，灯L2变暗C．V减小，A减小，灯L1变暗，灯L2变亮D．V不变，A减小，灯L1不变，灯L2变暗解析：选B将电阻不可忽略的线路等效为电阻R3(如图所示)，其他字母所表示的物理意义如图中所示，因U4＝eq\f(n2,n1)U0，则U4不变；P向下滑动，R增大，总电阻R总增大，总电流I3减小，U3减小，因U1＝U4－U3，则U1增大，电压表V示数增大；因I1＝eq\f(U1,R1)，I1增大，灯L1变亮；又由I2＝I3－I1知，I2减小，灯L2变暗；又因U0I0＝U4I3，则I0减小；所以，本题正确答案为B。7.(多选)(2016·杭州模拟)如图7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，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u1＝220eq\r(2)sin100πtV，则()图7A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22VB．当t＝eq\f(1,600)s时，电压表V0的读数为220VC．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小解析：选BC当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，副线圈输出电压为U2＝22V，但电压表V1示数小于U2，故A错误；当t＝eq\f(1,600)s时，电压表V0的读数为有效值220V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于副线圈输出电压U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V1示数变大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为5∶1，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误。对点训练：远距离输电8．(多选)在如图8所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()图8A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析：选CD发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，升压变压器的输出电压不变，选项A错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(ΔU＝IR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(ΔP＝I2R)增大，选项C正确；输电线上损耗的功率ΔP＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P输,U输)))2R，输电线上损耗的功率占总功率的比例eq\f(ΔP,P输)＝eq\f(R,U输2)P输，选项D正确。9．如图9所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是()图9A．输电线上的损失功率为300WB．升压变压器的匝数比为1∶100C．输电线上的电流为100AD．降压变压器的输入电压为4700V解析：选A输电线上的损失功率为0.6%×50kW＝300W，选项A正确。由I2R＝300W可得输电线上电流I＝10A，升压变压器副线圈电压为5000V，升压变压器的匝数比为1∶10，选项B、C错误。输电线损失电压为IR＝30V，降压变压器的输入电压为4970V，选项D错误。10．(2014·四川高考)如图10所示，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，则()图10A．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.(2015·开封模拟)如图11所示，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，则n1∶n2为()图11A．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，所以有当只闭合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。12．如图12所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若已知变压比为1000∶1，变流比为100∶1，并且知道电压表示数为220V，电流表示数为10A，则输电线的输送功率为()图12A．2.2×103WB．2.2×10－2WC．2.2×108W D．2.2×104W解析：选C根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)得，U1＝2.2×105V，I1＝1000A，所以输电线的输送功率P＝U1I1＝2.2×108W，故选C。考点综合训练13.(多选)如图13所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法正确的是()图13A．开关接通后，氖泡的发光频率为50HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数不变D．开关断开后，变压器的输出功率不变解析：选BC由原线圈两端的交变电压为u＝20eq\r(2)sin100πt(V)可知交变电流的频率为50Hz，变压器不改变交变电流的频率，变压器的输出电压为u2＝100eq\r(2)sin100πt(V)，一个周期内有两个时间段输出电压超过氖泡的发光电压，所以一个周期氖泡发光两次，开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz，选项A错误。由变压器的变压公式可知，开关接通后，电压表的示数为100V；开关断开后，电压表的示数不变，变压器的输出功率减小，选项B、C正确，D错误。14．(多选)(2016·青岛模拟)如图14甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为11∶1，R＝1Ω，原线圈允许通过电流的最大值为1A，副线圈ab两端电压随时间变化图像如图乙所示。则下列说法正确的是()图14A．原线圈输入电压的有效值为242VB．原线圈两端交变电压的频率为550HzC．副线圈中电流的最大值为11AD．为保证电路安全工作，滑动变阻器R′的阻值不得小于1Ω解析：选AC由题知变