高中物理专题：变压器问题分类精析

1 高中物理专题 变压器问题分类精析高中物理专题 变压器问题分类精析 1 如图甲所示 在闭合铁芯上绕着两个线圈如图甲所示 在闭合铁芯上绕着两个线圈 M 和和 P 线圈 线圈 P 与电流表构成闭合回路 若在与电流表构成闭合回路 若在 t1至至 t2 这段时间内 观察到通过电流表的电流方向自上向下 即为由这段时间内 观察到通过电流表的电流方向自上向下 即为由 c 经电流表至经电流表至 d 则可以判断出线圈 则可以判断出线圈 M 两两 端的电势差端的电势差 uab随时间随时间 t 的变化情况可能是如图乙所示中的 的变化情况可能是如图乙所示中的 静态 静态 1 某变电站用原副线圈匝数比为某变电站用原副线圈匝数比为 n n1 1 n n2 2的变压器 将的变压器 将 远距离输来的电能送到用户 如图所示 将变压器看作理想变压远距离输来的电能送到用户 如图所示 将变压器看作理想变压 器 当正常工作时 下列说法正确的是 器 当正常工作时 下列说法正确的是 A A 原副线圈电压比为原副线圈电压比为 n n2 2 n n1 1 B B 原副线圈电流比为 原副线圈电流比为 n n1 1 n n2 2 C C 原副线圈电压比为 原副线圈电压比为 n n1 1 n n2 2 D D 变压器的输入功率与输出功率的比为 变压器的输入功率与输出功率的比为 n n1 1 n n2 2 2 如图所示 如图所示 理想变压器的原线圈接在理想变压器的原线圈接在 u 220sin 100 t V 的交 的交2 流电源上 流电源上 副线圈接有副线圈接有 R 55 的负载电阻 的负载电阻 原 副线圈匝数之比为原 副线圈匝数之比为 2 1 电电 流表 电压表均为理想电表 流表 电压表均为理想电表 下列说法正确的是下列说法正确的是 A 原线圈中电流表的读数为 原线圈中电流表的读数为 1 A B 原线圈中的输入功率为 原线圈中的输入功率为220 2 W C 副线圈中电压表的读数为 副线圈中电压表的读数为 110V D 副线圈中输出交流电的周期为 副线圈中输出交流电的周期为 50s2 3 多选多选 如图如图 1 所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波 形 原 副线圈匝数比形 原 副线圈匝数比 n1 n2 10 1 串联在原线圈电路中电流表的 串联在原线圈电路中电流表的 示数为示数为 1A 则 则 A 与副线圈并联的电压表在 与副线圈并联的电压表在 t 0 5 10 2s 时的示数为时的示数为 220V2 B 副线圈所接用电器在副线圈所接用电器在 1min 内内消耗的电能为消耗的电能为 1 32 104J C 1s 内通过副线圈所接用电器的电量为内通过副线圈所接用电器的电量为 60C D 副线圈中电流有效值为 副线圈中电流有效值为 10A 4 多选多选 如图所示 理想变压器的初级线圈接交流电源 次级线圈接阻值为如图所示 理想变压器的初级线圈接交流电源 次级线圈接阻值为 R 的负载电阻 若与初的负载电阻 若与初 级线圈连接的电压表级线圈连接的电压表 V1的示数为的示数为 U1 与次级线圈连接的电压表 与次级线圈连接的电压表 V2的示数为的示数为 U2 且 且 U2 U1 则以下判断 则以下判断 中正确的是 中正确的是 A 该变压器输入电流与输出电流之比为该变压器输入电流与输出电流之比为 U1 U2 B 该变压器输入功率与输出功率之比为该变压器输入功率与输出功率之比为 U2 U1 5 如图 如图 3 所示 理想变压器原线圈输入交变电流所示 理想变压器原线圈输入交变电流 i Imsin t 副线圈接有一电流表 负载电阻 副线圈接有一电流表 负载电阻 R 电 电 流表的示数为流表的示数为 0 10A 在 在 t T 时 原线圈中的电流瞬时值为时 原线圈中的电流瞬时值为 0 03A 由此可知该变压器的原 副线圈的 由此可知该变压器的原 副线圈的 8 3 匝数比为 匝数比为 A A 10 3 B 3 10 C 10 3 D 3 1022 R a b c d V A R u t 10 2s U V 0 2202 2202 1234 图 1 n1 图 3 A Run2 2 U1 a b S I1 P R 动态 动态 1 如图所示 如图所示 M 是一小型理想变压器 接线柱是一小型理想变压器 接线柱 a b 接在电压接在电压 u 311sin314t V 的正弦交流电源上 变压器的正弦交流电源上 变压器 右侧部分为一火警报警系统原理图 其中右侧部分为一火警报警系统原理图 其中 R2为用半导体热敏为用半导体热敏 材料制成的传感器 电流表材料制成的传感器 电流表 A2为值班室的显示器 显示通过为值班室的显示器 显示通过 R1的电流 电压表的电流 电压表 V2显示加在报警器上的电压显示加在报警器上的电压 报警器未画出报警器未画出 R3为一定值电阻 当传感器为一定值电阻 当传感器 R2所在处出现火警时 以下说法所在处出现火警时 以下说法 中正确的是中正确的是 A A1 的示数不变 的示数不变 A2 的示数增大的示数增大 B A1 的示数增大 的示数增大 A2 的示数增大的示数增大 C V1 的示数增大 的示数增大 V2 的示数增大的示数增大 D V1 的示数不变 的示数不变 V2 的示数减小的示数减小 2 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 b 是原线圈的中心是原线圈的中心 接头 电压表接头 电压表 V 和电流表和电流表 A 均为理想电表 除滑动变阻器电阻均为理想电表 除滑动变阻器电阻 R 以外其余电阻以外其余电阻 均不计 从某时刻开始在原线圈均不计 从某时刻开始在原线圈 c c d 两端加上交变电压 其瞬时值表达式为两端加上交变电压 其瞬时值表达式为 V 下列说法中正确的是 下列说法中正确的是 tu 100sin2220 1 A 当单刀双掷开关与 当单刀双掷开关与 a 连接时 电压表的示数为连接时 电压表的示数为 22 V B 时 点时 点 c c d 间的电压瞬时值为间的电压瞬时值为 110Vst 600 1 C 单刀双掷开关与 单刀双掷开关与 a 连接 滑动变阻器触头连接 滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中 电压表和电流表的示数均变小向上移动的过程中 电压表和电流表的示数均变小 D 当单刀双掷开关由 当单刀双掷开关由 a 扳向扳向 b 时 电压表和电流表的示数均变小时 电压表和电流表的示数均变小 3 多选多选 一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表 副线圈接入电一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表 副线圈接入电 路的匝数可以通过触头路的匝数可以通过触头 Q 调节 如右图所示 在副线圈两输出端连接了定调节 如右图所示 在副线圈两输出端连接了定 值电阻值电阻 R0和滑动变阻器和滑动变阻器 R 在原线圈上加一电压为 在原线圈上加一电压为 U 的交流电 则的交流电 则 A 保持 保持 Q 位置不动 将位置不动 将 P 向上滑动时 电流表的读数变大向上滑动时 电流表的读数变大 B 保持 保持 Q 位置不动 将位置不动 将 P 向上滑动时向上滑动时 电流表的读数变小 电流表的读数变小 C 保持 保持 P 位置不动 将位置不动 将 Q 向上滑动时 电流表的读数变大向上滑动时 电流表的读数变大 D 保持 保持 P 位置不动 将位置不动 将 Q 向上滑动时 电流表的读数变小向上滑动时 电流表的读数变小 4 如图是一个理想变压器的示意图 如图是一个理想变压器的示意图 S 为单刀双掷开关 为单刀双掷开关 P 是滑动变阻器的滑是滑动变阻器的滑 动触头 动触头 U1为加在原线圈两端的交变电压 为加在原线圈两端的交变电压 I1为原线圈中的电流 为原线圈中的电流 若保持 若保持 P 的位置及的位置及 U1不变 不变 S 由由 a 合合到到b 处处 则则I1将将减减小小 若保持 若保持 P 的位置及的位置及 U1不变 不变 S 由由 b 合合到到a 处处 则则R 上上消消耗耗的的功功率率将将增增大大 若保持 若保持 U1不变 不变 S 置置于于b 处处 将将 P 向上滑动 则向上滑动 则 I1减小减小 若保持 若保持 P 的位置不变 的位置不变 S 置置于于a 处处 将将U1增大 则增大 则 I1减小减小 5 多选多选 如图如图 2 所示 理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相所示 理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相 同的灯泡同的灯泡 L1和和 L2 输电线的等效电阻为 输电线的等效电阻为 R 开始时 开关 开始时 开关 S 断开 当断开 当 S 接接 通时 以下说法正确的是 通时 以下说法正确的是 A 副线圈两端 副线圈两端 MN 输出电压减小输出电压减小 B 副线圈输电线等效电阻 副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大上的电压增大 C 通过灯泡 通过灯泡 L1的电流减小的电流减小 D 原线圈中的电流增大 原线圈中的电流增大 6 在家用交流稳压器中 变压器的原 副线圈都带有滑动头 如图所 在家用交流稳压器中 变压器的原 副线圈都带有滑动头 如图所 示 当变压器输入电压发生变化时 可上下调节示 当变压器输入电压发生变化时 可上下调节 P1 P2的位置 使输出电的位置 使输出电 压稳定在压稳定在 220V 上 现发现输出电压低于上 现发现输出电压低于 220V 下列措施不正确的是 下列措施不正确的是 P1不动 将不动 将 P2向上移向上移 P2不动 将不动 将 P1向下移向下移 将 将 P1向上移 同时向上移 同时 P2向向下移下移 将 将 P1向下移 同时向下移 同时 P2向上移向上移 M R 图 2 L1 A S N L2 输入输出 P1P2 3 7 多选多选 调压变压器是一种自耦变压器 它的构造如图所示 线圈调压变压器是一种自耦变压器 它的构造如图所示 线圈 AB 绕绕 在一个圆环形的铁芯上 在一个圆环形的铁芯上 AB 间加上正弦交流电压间加上正弦交流电压 U 移动滑动触头 移动滑动触头 P 的位置 的位置 就可以调节输出电压 在输出端连接了滑动变阻器就可以调节输出电压 在输出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电流表 变和理想交流电流表 变 阻器的滑动触头为阻器的滑动触头为 Q 则 则 A 保持保持 P 的位置不动 将的位置不动 将 Q 向下移动时 电流表的读数变大向下移动时 电流表的读数变大 B 保持保持 P 的位置不动 将的位置不动 将 Q 向下移动时 电流表的读数变小向下移动时 电流表的读数变小 C 保持保持 Q 的位置不动 将的位置不动 将 P 沿逆时针方沿逆时针方向移动时 电流表的读数变大向移动时 电流表的读数变大 D 保持保持 Q 的位置不动 将的位置不动 将 P 沿逆时针方向移动时 电流表的读数变小沿逆时针方向移动时 电流表的读数变小 原线圈与某电阻串联 原线圈与某电阻串联 1 如图所示的电路中 理想变压器的两端共接有 如图所示的电路中 理想变压器的两端共接有 4 只只 规格相同的灯泡 在开关规格相同的灯泡 在开关 S 闭合的情况下 闭合的情况下 4 只灯泡的亮度相同 若将开关只灯泡的亮度相同 若将开关 S 断开 灯泡都不会损坏 则 断开 灯泡都不会损坏 则 A 灯泡 灯泡 L1比比 S 闭合时暗一些闭合时暗一些 B 灯泡 灯泡 L1比比 S 闭合时亮一些闭合时亮一些 C 灯泡 灯泡 L2 L3的亮度不变的亮度不变 D 灯泡 灯泡 L2 L3比比 S 闭合时亮一些闭合时亮一些 2 如图所示 交流发电机电动势的有效值 如图所示 交流发电机电动势的有效值 E 20 V 内阻不计 它通过一内阻不计 它通过一 个个 R 6 的指示灯连接变压器 变压器输出端并联的指示灯连接变压器 变压器输出端并联 24 只彩色小灯泡 每只只彩色小灯泡 每只 灯泡都是灯泡都是 6 V 0 25 W 灯泡都正常发光 导线电阻不计 求 灯泡都正常发光 导线电阻不计 求 1 降压变压器初级 次级线圈匝数比 降压变压器初级 次级线圈匝数比 2 发电机的输出功率 发电机的输出功率 3 如图所示 灯泡 如图所示 灯泡 L1 L2规格完全相同 原线圈匝数比副线圈匝数多 下列判规格完全相同 原线圈匝数比副线圈匝数多 下列判 断错误的是 断错误的是 A 变压器工作时 两灯不可能同时正常发光变压器工作时 两灯不可能同时正常发光 B L2正常工作时 正常工作时 L1比比 L2暗暗 C L2正常工作时 正常工作时 L1可能已经烧毁可能已经烧毁 D L1正常工作时 正常工作时 L2可能已经烧毁可能已经烧毁 4 如图所示为理想变压器 三个灯泡 如图所示为理想变压器 三个灯泡 L1 L2 L3都标有都标有 5V 5W L4标有标有 5V 10W 若它们都能正常发光 则变压器原 若它们都能正常发光 则变压器原 副线圈匝数比副线圈匝数比 n1 n1和和 ab 间电压应为间电压应为 A 2 1 25V B 2 1 20V C 1 2 25V D 1 2 20V 电能输送 电能输送 1 一小型发电机通过升压 降压变压器把电能输送给用户 已知发电机的输出功率为为 一小型发电机通过升压 降压变压器把电能输送给用户 已知发电机的输出功率为为 50 kW 输出电压为输出电压为 500 V 升压变压器原 副线圈匝数比为 升压变压器原 副线圈匝数比为 1 5 两个变压器间的输电导线的总电阻为 两个变压器间的输电导线的总电阻为 15 降压变压器的输出电压为 降压变压器的输出电压为 220 V 变压器本身的损耗忽略不计 在输电过程中电抗造成电压的损失不 变压器本身的损耗忽略不计 在输电过程中电抗造成电压的损失不 计 求 计 求 1 升压变压器副线圈的端电压 升压变压器副线圈的端电压 2 输电线上损耗的电功率 输电线上损耗的电功率 3 降压变压器原 副线圈的匝数比 降压变压器原 副线圈的匝数比 2 18 分 人们利用发电机把天然分 人们利用发电机把天然 存在的各种形式的能 水流能 风能 煤等燃烧的化学能存在的各种形式的能 水流能 风能 煤等燃烧的化学能 转化为电能 为了合理的利用这些能源 发电站要修建在靠近这些天然资源的地方 但是 用电的地方转化为电能 为了合理的利用这些能源 发电站要修建在靠近这些天然资源的地方 但是 用电的地方 往往很远 因此 需要高压输送线路把电能输送到远方 如果 某发电站将往往很远 因此 需要高压输送线路把电能输送到远方 如果 某发电站将 U 6000V 的电压直接地加在的电压直接地加在 高压输电线的入端 向远方供电 且输送的电功率为高压输电线的入端 向远方供电 且输送的电功率为 P 800kW 则此时安装在高压输送线路的入端和终 则此时安装在高压输送线路的入端和终 端的电能表一昼夜读数就相差端的电能表一昼夜读数就相差 E 9600kW h 1 kW h 1 度电 度电 求 求 n1 n2 L1L2L3 L4 a b 4 此种情况下 高压线路的输电效率和终端电压 此种情况下 高压线路的输电效率和终端电压 若要使此高压输电线路的输电效率为若要使此高压输电线路的输电效率为 98 则在发电站处应安装一个变压比 则在发电站处应安装一个变压比 n1 n2 是多少的 是多少的 变压器 变压器 3 16 分 某水利发电站采用高压输电将电能输送到华北地区 输送电路如图所示 升压 降压变压分 某水利发电站采用高压输电将电能输送到华北地区 输送电路如图所示 升压 降压变压 器均为理想变压器 输送的总电功率为器均为理想变压器 输送的总电功率为 发电 发电kW105 4P 6 机输出的电压为机输出的电压为 输电电压为 输电电压为 要使 要使kV18U0 kV500U 输电线上损耗的功率等于输电功率的输电线上损耗的功率等于输电功率的 5 求 求 1 发电站的升压变压器原 副线圈的匝数比 发电站的升压变压器原 副线圈的匝数比 2 输电线路的总电阻 输电线路的总电阻 R 4 4 某小型水电站中 水以 3 m s 的速度流入水轮机 而以 1 m s 的速度流出 流出水位比流入水位低 1 6 m 水流量为 2 m3 s 水流能量的 75 供给发电机 1 若发电机效率为 80 则发电机的输出功率为多大 2 发电机的输出电压为 240 V 输电线路的电阻为 19 2 许可损耗功率为 2 用户所需电压为 220 V 则所用升压变压器和降压变压器的原 副线圈匝数的比各是多少 1 多选多选 为了监测变电站向外输电的情况 要在变电站安装互感器 其接为了监测变电站向外输电的情况 要在变电站安装互感器 其接 线如图所示 两变压器匝数分别为线如图所示 两变压器匝数分别为 n1 n2和和 n3 n4 a 和和 b 是交流电表 则是交流电表 则 A n1 n2 B n3 n4 C a 为交流电流表 为交流电流表 b 为交流电压表为交流电压表 D a 为交流电压表 为交流电压表 b 为交流电流表为交流电流表 2 如图所示 理想变压器的原线圈接入 如图所示 理想变压器的原线圈接入 u 11 000 sin 100 t V 的交变的交变 2 电压 副线圈通过电阻电压 副线圈通过电阻 r 6 的导线对的导线对 220 V 880 W 的用电器的用电器 RL供电 该供电 该 用电器正常工作 由此可知用电器正常工作 由此可知 A 原 副线圈的匝数比为 原 副线圈的匝数比为 50 1 B 交变电压的频率为 交变电压的频率为 100 Hz C 副线圈中电流的有效值为 副线圈中电流的有效值为 4 A D 变压器的输入功率为 变压器的输入功率为 880 W 3 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 4 1 原线圈两 原线圈两 端连接光滑导轨 副线圈与电阻端连接光滑导轨 副线圈与电阻 R 相连组成闭合回路 当直导线相连组成闭合回路 当直导线 AB 在匀强在匀强 磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时 电流表磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时 电流表 A1的读数为的读数为 12 mA 那 那 么电流表么电流表 A2的读数为的读数为 A 0 B 3 mA C 48 mA D 与 与 R 大小有关大小有关 4 多选多选 如图所示 在某交流电路中 有一正在工作的理想变压器 原 副如图所示 在某交流电路中 有一正在工作的理想变压器 原 副 线圈的匝数分别为线圈的匝数分别为 n1 600 匝 匝 n2 120 匝 电源电压匝 电源电压 U1 220 V 原线圈中串联 原线圈中串联 一个一个 0 2 A 的保险丝 为保证保险丝不被烧毁 则的保险丝 为保证保险丝不被烧毁 则 A 负载功率不能超过 负载功率不能超过 44 W B 副线圈电流最大值不能超过 副线圈电流最大值不能超过 1 A C 副线圈电流有效值不能超 副线圈电流有效值不能超过过 1 A D 副线圈电流有效值不能超过 副线圈电流有效值不能超过 0 2 A 5 一理想变压器原 副线圈匝数之比 一理想变压器原 副线圈匝数之比 n1 n2 11 5 原线圈与正弦交变原线圈与正弦交变 电源连接 输入电压电源连接 输入电压 u 随时间变化的图像如图所示 副线圈仅接入一个随时间变化的图像如图所示 副线圈仅接入一个 10 的电阻 则的电阻 则 A 流过电阻的电流是 流过电阻的电流是 20 A B 与电阻并联的电压表的示数是 与电阻并联的电压表的示数是 100 V 2 C 经过 经过 1 min 电阻产生的热量是电阻产生的热量是 6 103 J D 变压器的输入功率是 变压器的输入功率是 1 103 W 6 多选多选 如图甲所示 变压器原 副线圈的匝数比为如图甲所示 变压器原 副线圈的匝数比为 3 1 L1 L2 L3 L4为四只规格均为为四只规格均为 9 V 6 W 的相同灯泡 各电表均为理想交流电表 输入端交变电压的的相同灯泡 各电表均为理想交流电表 输入端交变电压的 u t 图像如图乙所示 则以下说法中正确图像如图乙所示 则以下说法中正确 的是的是 A 电压表的示数为 电压表的示数为 36 V 5 B 电流表的示数为 电流表的示数为 2 A C 四个灯泡均能正常发光 四个灯泡均能正常发光 D 变压器副线圈两端交变电流的频率为 变压器副线圈两端交变电流的频率为 50 Hz 原线圈与某电阻串联 原线圈与某电阻串联 2 解 彩色小灯额定电流解 彩色小灯额定电流 次级线圈总电流次级线圈总电流 I2 24 1 A A U P IL 24 1 L I 变压器输入功率等于变压器输入功率等于 I1U1 I2U2 6 W 变压器原线圈电路中 利用欧姆定律可得变压器原线圈电路中 利用欧姆定律可得 1 1 11 6 6 I I RIUE 代人代人 E 值解得值解得 应舍去 据题意是降压变压器 应应舍去 据题意是降压变压器 应 I1 I2 1 A 所以 所以 AI 3 1 1 AI3 1 1 3 1 2 2 1 I I n n 2 发电机输出功率发电机输出功率 P I1E 6 67 W 电能输送 电能输送 1 解 解 1 因为因为 所以 所以 2 500 V 2 1 2 1 n n U U 1 1 2 2 U n n U 2 P2 P1 50 kW 输电线中电流输电线中电流 AA U P I20 2500 50000 2 2 2 则则 WWRIP600015202 2 2 线损 3 用户得到功率用户得到功率 P4 P1 44 000 W 损 P 所以降压变压器副线圈电流所以降压变压器副线圈电流 AA U P I200 220 44000 4 4 4 故故 1 10 20 200 2 4 3 4 4 3 I I I I n n 2 50 U 3000V 1 5 3 16 分 分 解 解 1 根据 根据 4 分 分 2 10 n n U U 求出求出 2 分 分 250 9 n n 2 1 2 根据 根据 3 分 分 3 分 分 IUP RIP 2 损 由题意可知由题意可知 2 分 分 求出 求出 2 分 分 P 5P 损 8 2R 4 4 1 24 000 W 2 1 20 1176 55 解析 1 每秒钟流过发电机的水的质量为 m V 2 103 kg 每秒钟水流机械能的损失为 6 E m v v mgh 4 104 J 发电机的输出功率 P出 75 80 E 24 000 W 1 22 12 2 2 发电机经变压器到用户的供电线路如图所示 图中 T1为升压变压器 T2为降压变压器 输电线上损失的功率为 P线 IR线 而 P线 P出 2 2 线 所以 I线 5 A P出 2 R线 因为 I2 I线 5 A I1 100 A P出 U1 所以升压变压器原 副线圈的匝