2019版高考物理大第十一章交变电流传感器课时达标31变压器的原理电能的输送.docx

课时达标第31讲 变压器的原理电能的输送 解密考纲理解变压器的原理，掌握理想变压器原、副线圈的功率关系、电压关系及电流关系，并会进行相关计算；能利用功率、电压、电流关系对变压器进行动态分析；会计算远距离输电问题中线路损失的功率和电压1(多选)如图所示，理想变压器的原线圈接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u220sin 100 t V，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表已知理想变压器原、副线圈匝数比为101，灯泡的电阻为22 ，电动机内阻为1 ，电流表示数为3 A，各用电器均正常工作则(BD)A通过副线圈的电流频率为5 HzB电压表示数为22 VC变压器原线圈的输入功率为66 WD电动机的输出功率为40 W解析由u220sin 100t(V)知交变电流的频率f50 Hz，变压器不改变交变电流的频率，选项A错误；由理想变压器的变压规律，可知U2U122 V，故电压表的示数为22 V，选项B正确；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为PU2I266 W，选项C错误；流过小灯泡的电流I1 A，故流过电动机的电流IM2 A，电动机的输出功率P出U2IMIr40 W故选项D正确2远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是(D)A BI2CI1U1IR DI1U1I2U2解析对理想变压器来说，输出功率决定输入功率，两者总相等，故选项D正确；对只有一组副线圈的理想变压器来说，通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数，因此选项A错误；输出电流决定输入电流，I2是由用户的电流决定的，I1是由I2决定的，与输电线上的电阻无关，选项B错误；输出功率决定输入功率，升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和，故选项C错误3(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为51，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，输电线上的电阻不计，则下列说法正确的是(BD)A电压表示数为44 VB副线圈上电压的瞬时值表达式u220sin 100t VC热水器消耗的功率变大D变压器的输入功率增大解析由题图乙可知，交变电流的峰值是220 V，角速度100 rad/s，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u220sin 100t V，选项B正确；根据得，U1U21 100 V，则电压表示数为1 100 V，选项A错误；接通开关，变压器的输出功率增大，则变压器的输入功率增大，选项D正确；热水器消耗的功率P不变，选项C错误4如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是(D)A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动解析由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V1示数不变，选项A错误；由理想变压器原理公式且U1、n1、n2不变，则U2不变，即V2的示数不变，V3的示数U3U2I2R0应减小，故选项B错误；由公式得4，则n1n2，该变压器起降压作用，故选项C错误，又I2，I2增大，R应减小故滑片应沿cd方向滑动，故选项D正确5图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为41，原线圈接图乙所示的正弦交流电图甲中Rt为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表则下列说法正确的是(B)A图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 50t VB变压器原、副线圈中的电流之比为14C变压器输入、输出功率之比为14DRt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大解析题图乙所示电压的瞬时值表达式为u51sin 100t V，选项A错误；根据可知，原、副线圈中的电流与匝数成反比，理想变压器的输入、输出功率相等，选项B正确，C错误；Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变大，所以选项D错误6(2017江苏苏州模拟)如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B T的水平匀强磁场中，线框面积S0.5 m2，线框电阻不计线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A下列说法正确的是(C)A在图示位置线框中产生的感应电动势最大B线框中产生电动势的有效值为250 VC变压器原、副线圈匝数之比为2522D允许变压器输出的最大功率为1 000 W解析在图示位置线框和磁感线垂直，磁通量最大，线框中产生的感应电动势为零，选项A错误；线框中产生的感应电动势最大值EmNBS250 V，其中效值EEm250 V，选项B错误；灯泡能正常发光，则副线圈两端电压U2220 V；由可知变压器原、副线圈匝数之比为2522，选项C正确；熔断器允许通过的最大电流为10 A，即I110 A，P1U1I125010 W2 500 W，因此变压器允许输出的最大功率为2 500 W，选项D错误7(2017陕西西安一模)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B T，单匝矩形线圈的面积S1 m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO匀速转动线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接，A为交流电流表调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈的匝数比为21时，副线圈电路中标有“6 V6W”的灯泡正常发光以下判断正确的是(D)A电流表的示数为1 AB矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e12sin 30t VD若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移解析因灯泡正常发光，则副线圈两端的电压有效值为U26 V，通过灯泡的电流为I2 A1 A，电流表的示数为I1I20.5 A，原线圈两端电压的有效值为U1U212 V，矩形线圈产生电动势的有效值为12 V，最大值为EmBS12 V，得60 rad/s，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e12sin 60t V，矩形线圈的转速增大，产生的感应电动势增大，P适当上移可以保持副线圈两端电压不变，小灯泡仍能正常发光故选项D正确8(2017天津诊断)(多选)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，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R11R0，V是理想电压表现将负载电阻的阻值减小为R5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则(AD)A此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD原线圈两端原来的电压有效值约为48 V解析当R5R0时，V示数为5.0 V，所以输出电流I出，UR0I出R01 V，则变压器输出电压为6 V，由得到输入电压的有效值为24 V，所以原线圈两端电压最大值为U134 V，选项A正确，B错误因I入I出n2n1不变，故输入电流不变时输出电流也不变，当负载由R11R0变为R5R0时，由UIR知副线圈电压由I(R011R0)降到I(R05R0)6 V，则副线圈两端原来的电压有效值为12 V，原线圈两端原来的电压有效值为48 V，选项C错误，D正确9(2017重庆模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1n221，电表均为理想电表，两个电阻的阻值均为1 ，C是电容器，其击穿电压为 V图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象下列说法正确的是(C)A输入电压的频率为50 Hz，经过变压器后通过电阻的交流电频率为25 HzBS断开时电压表的示数为1.41 V，电流表的示数为0.35 ACS断开时电压表的示数为1 V，电流表的示数为0.25 AD闭合开关S，电容器将被击穿解析由题图乙知T0.02 s，则f50 Hz，变压器不改变交流电的频率，所以输出的交流电的频率仍为50 Hz，故选项A错误当S断开时，由可知，电压表的示数U2U11 V，I20.5 A，又，则电流表的示数I1I20.25 A，所以选项B错误，C正确开关S闭合前，右端电阻R两端电压最大值为 V，开关S闭合后，电容器C与右端电阻R并联，则并联总电阻小于1 ，电容器两端的最大电压小于 V，因为电容器的击穿电压为 V，所以电容器不能被击穿，选项D错误10(2017武汉武昌区调研)(多选)如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1n2110，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r2 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3n4101，若T2的“用电设备”两端的电压为U4200 V且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，则(ABC)AT1的副线圈两端电压的最大值为2 010 VBT2的原线圈两端的电压为2 000 VC输