2020版高考物理总复习第十一章第2节变压器电能的输送练习（含解析）.docx

第2节变压器电能的输送1.(2019福建莆田模拟)如图所示,矩形闭合导线框ABCD处于可视为水平方向的匀强磁场中,线框绕垂直于磁场的轴OO匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接有一只“11 V,33 W”的灯泡.当灯泡正常发光时,变压器输入电压u=33cos 10t(V).下列说法正确的是(B)A.图示位置可能是计时起点B.图示位置线框中产生的磁通量变化率最小C.变压器原、副线圈匝数之比为31D.通过电流表A的电流为 A解析:根据电压瞬时值表达式可知,线框转动的计时起点是线框平面与磁感线平行的位置,不是图示的位置,选项A错误;图示位置线框的磁通量最大,磁通量的变化率最小,选项B正确;变压器原线圈的电压有效值为33 V,副线圈电压为11 V,根据=,则变压器原、副线圈匝数之比为31,选项C错误;根据输出功率与输入功率相等可知,通过电流表A的电流为I=A=1 A,选项D错误.2.(2019江西南昌质检)用同样的交流电分别用甲、乙两个电路给同样的灯泡供电,结果两个电路中的灯泡均能正常发光,乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为53,则甲、乙两个电路中的电功率之比为(C)A.11B.52C.53D.259解析:设灯泡的额定电流为I,则甲电路的功率为P甲=UI,根据理想变压器的特点,乙电路中原线圈中电流为I,乙电路的功率为P乙=IU,因此甲、乙两个电路中的功率之比为53,则C项正确.3.(2019广东惠州调研)把图(甲)所示的正弦式交变电流接在图(乙)中理想变压器的A,B两端,电压表和电流表均为理想电表,Rt为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),R为定值电阻.下列说法正确的是(A)A.Rt处温度升高时,电流表的示数变大,变压器输入功率变大B.Rt处温度升高时,电压表V1,V2示数的比值不变C.在t=110-2 s时,电压表V1,V2示数均为零D.变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin 50t(V)解析:Rt温度升高时,阻值减小,电流增大,而输出电压不变,所以变压器输出功率增大,而输入功率等于输出功率,所以输入功率增大,故A正确;原副线圈电压比不变,副线圈两端电压不变, Rt温度升高时,阻值减小,电流增大,则R两端电压增大,电压表V2示数减小,故电压表V1,V2示数的比值增大,B错误;当t=0.01 s时,变压器的输入电压瞬时值u=0,但电压表V1,V2的示数均为有效值不为零,故C错误;原线圈接题图(甲)所示的正弦式交变电流,由图知最大电压为36 V,周期为0.02 s,故角速度为=100 rad/s,则电压的瞬时值表达式为u=36sin 100t(V), D错误.4.(多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是51,原线圈接入电压的瞬时值表达式为u=220sin 100t(V)的正弦交流电,一个阻值R=100 的电阻接在副线圈上,如图所示.电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是(BC)A.副线圈两端的电压为44 VB.电流表的示数为0.062 AC.电阻R消耗的功率为9.68 WD.通过电阻R的电流方向每秒改变50次解析:原线圈接入电压的瞬时值表达式为u=220sin 100t(V),则U1=V=110 V,根据变压器原理可知副线圈两端的电压为U2=U1= 22 V,A错误;副线圈中的电流I2=0.22 A=0.31 A,根据变压器原理可得I1=I2=0.062 A,B正确;电阻R消耗的功率为P=U2I2=9.68 W, C正确;该交流电的频率为f= Hz=50 Hz,所以通过电阻R的电流方向每秒改变100次,D错误.5.(多选)如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3 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220 V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(AD)A.输电线上的损失功率为300 WB.升压变压器的匝数比为1100C.输电线上的电流为1 AD.降压变压器的输入电压为4 970 V解析:根据P损=0.6%P=R得,输电线上损失的功率P损=300 W,输电线上的电流I2=10 A,故A正确,C错误;升压变压器原线圈的输入电流为I1=100 A,则升压变压器的匝数之比为=,故B错误;输电线上损失的电压为U=I2R=30 V,升压变压器的输出电压为U2=10U1=5 000 V,则降压变压器的输入电压为U3=U2-U=4 970 V,故D正确.6.(2019四川四市联考)普通的交流电表不能直接接在高压输电线上测量交流电流,通常要与电流互感器配合使用.图中电流互感器ab间线圈匝数较多,cd间线圈匝数较少.下列说法正确的是(B)A.ab接MN,cd接PQ,IabIcdB.ab接PQ,cd接MN,IabIcdC.在使用电流互感器时,副线圈可以不用接地D.在使用电流互感器时,副线圈可以处于开路状态解析:电流互感器的作用是使大电流变成小电流,根据电流与匝数成反比,原线圈的匝数小于副线圈的匝数,故ab接PQ,cd接MN,且IabIcd,故A错误,B正确;由于高压电流互感器的原线圈一侧为高压,当原、副线圈之间因绝缘损坏出现高压击穿时,将导致高压进入低压,如果副线圈一点接地,即将高压引入了大地,可确保人身及设备的安全,故C错误;电流互感器副线圈一侧不允许开路.副线圈开路可能产生严重后果,一是铁芯过热,甚至烧毁互感器,二是由于副线圈绕组匝数很多,会感应出危险的高电压,危及人身和设备的安全,故D错误.7.(2019广东深圳调研)(多选)图(a)中理想变压器的原线圈依次接入如图(b)所示的甲、乙两个正弦交流电源.接电源甲后,调节滑动变阻器滑片位置使小灯泡正常发光,灯泡的功率及电流频率分别为P1,f1;保持滑片位置不变,改用电源乙,小灯泡的功率及电流频率分别为P2,f2,则(AD)A.f1f2=32B.P1P2=21C.若将变阻器滑片向左移动,电源乙可能使小灯泡正常发光D.若将变压器动片P向下移动,电源乙可能使小灯泡正常发光解析:变压器不改变交流电的频率,从图(b)中可知1.5T1=T2,即=,所以=,A正确;从图(b)中可知甲乙两个电源的电动势最大值比为21,所以两种情况下副线圈两端的电压有效值比为21,所以两种情况下通过灯泡的电流比为21,根据P=I2R,可知=,B错误;若将变阻器滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的电阻增大,通过灯泡的电流更小了,所以不可能使小灯泡正常发光,C错误;若将变压器动片P向下移动,即减小,根据=可知U2增大,即副线圈两端电压增大,故电源乙可能使小灯泡正常发光,D正确.8.(多选)如图所示,理想变压器原副线圈匝数比为21,原线圈接交流电u=20sin 100 t(V),保险丝的电阻为1 ,熔断电流为2 A,电表均为理想电表.下列说法正确的有(CD)A.电压表V的示数为14.1 VB.电流表A1,A2的示数之比为21C.为了安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为4 D.将滑动变阻器滑片向上移动,电流表A1的示数减小解析:原线圈电压有效值为U1= V=20 V,根据变压器原理可得U2=U1 =10 V,即电压表V的示数为10 V,A错误;根据变压器原理可知,电流表A1,A2的示数之比为12,B错误;保险丝的电阻为1 ,熔断电流为2 A,为了安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为Rmin=-r保= - 1 =4 ,C正确;将滑动变阻器滑片向上移动,滑动变阻器接入电路的总电阻增大,副线圈电流减小,则原线圈的电流也减小,即电流表A1的示数减小,D正确.9.(2019甘肃兰州模拟)(多选)如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为44 5,b是原线圈的抽头,且其恰好位于原线圈的中心,S为单刀双掷开关,负载电阻R=25 ,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,下列说法中正确的是(CD)A.当S与a连接,电流表的示数为 AB.当S与a连接,电压表示数为50 VC.将S与b连接,电阻R消耗的功率为100 WD.将S与b连接,1 s内电阻R上电流方向改变100次解析:由图像可知,电压的最大值为220 V,交流电的周期为2 10-2 s,所以交流电的频率为f=50 Hz,交流电电压的有效值为 V= 220 V,当S与a连接时,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压为25 V,电压表示数为25 V,根据欧姆定律知副线圈中的电流I2= A= 1 A,由=得I1=I2= A,即电流表示数为 A,故A,B错误;S与b连接时,副线圈两端的电压U2=U1=220 V=50 V,电阻R消耗的功率为P2= W=100 W,故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50 Hz,1 s电流方向改变100次,故D正确.10.(2019辽宁鞍山模拟)电吹风是生活中的常用电器.某款电吹风的各项参数如下表所示,其电路图如图所示,理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2, a,b,c,d为四个固定触点,可动的扇形金属片P可同时接触两个触点.触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹自然风三种不同的工作状态.关于该款电吹风,下列说法中正确的是(C)热风时输入功率450 W自然风时输入功率50 W小风扇额定电压50 V正常工作时小风扇的机械功率42 WA.触片P与触点b,c接触时,电吹风吹热风B.变压器两线圈的匝数比n1n2=225C.小风扇线圈电阻为8 D.电热丝正常工作时电阻为625 解析:只有电热丝接入时才能吹热风,故吹热风时触片P与触点a,b接触,故A错误;根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系得n1n2=50220=522,故B错误;小风扇的热功率为P热=50 W-42 W= 8 W,电流I= A=1 A,则由P=I2r可得,r=8 ,故C正确;电热丝的功率P=450 W-50 W=400 W,由P=可知,电热丝电阻R= =121 ,故D错误.11.(2019重庆模拟)(多选)如图,理想变压器原、副线圈的匝数比为223,原线圈接u=220sin 100t(V)的交流电,副线圈接电阻R1= R2=30 , D为二极管.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大,下列说法正确的是(BD)A.原线圈所接交流电的频率为100 HzB.通过电阻R1的电流有效值为1 AC.通过电阻R2的电流有效值为1 AD.原线圈的输入功率为45 W解析:原线圈接u=220sin 100t(V)的交流电,周期T= s=0.02 s,频率f=50 Hz,故A错误;原线圈两端电压U1=220 V,根据原副线圈电压之比等于匝数之比可知,副线圈两端电压为U2=220 V=30 V,通过R1的电流I= A=1 A,故B正确;由于二极管的作用,通过电阻R2的电流I= A= A,故C错误;电阻R1消耗的功率P1=30 W;由于二极管的作用,电阻R2电压只有正向电压,则电阻R2消耗的功率为P2= P1 =15 W,副线圈的输出功率应为45 W,输出功率等于输入功率,则变压器的输入功率为45 W,故D正确.12.(2019湖北荆州模拟)(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成. 当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关S,从而切断家庭电路. 仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有(ABD)A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零B.家庭电路中使用的用电器增多时,L2中的磁通量不变C.家庭电路发生短路时,开关S将被电磁铁吸起D.地面上的人接触火线发生触电时,开关S将被电磁铁吸起解析:当家庭电路正常工作时,零线和火线中的电流大小相等,方向始终相反,在L1中产生的磁场方向始终相反,磁场相互叠加,L1,L2中的磁通量为零,A项正确;家庭电路中使用的用电器增多及电路发生短路时,零线和火线中的电流变大但大小仍然相等,电流方向始终相反,L1,L2中的磁通量仍为零,不变,B项正确,C项错误;地面上的人接触火线发生触电时,零线和火线中的电流大小不相等,L1中的磁通量不为零,发生变化,L2中的磁通量不为零发生变化,线圈L2中产生感应电流,此时开关S将被电磁铁吸起,D项正确.13.(2019江西南昌模拟)(多选)如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,内阻不计,绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动,从图示位置开始计时.矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻R,下列判断正确的是(AD)A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBScos tB.矩形线圈从图示位置经过时间内,通过电流表的电荷量为零C.当P位置不动,R增大时,电压表读数也增大D.当P位置向上移动,R不变时,电流表