2023年高考物理一轮复习课时分层集训32变压器电能的输送新人教版

课时分层集训(三十二)变压器电能的输送(限时：40分钟)[根底对点练]理想变压器的原理和根本关系1．(多项选择)理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，那么()A．原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1B．原、副线圈两端电压之比为U1∶U2＝10∶1C．原、副线圈内交变电流之比I1∶I2＝1∶10D．变压器输入和输出功率之比P1∶P2＝10∶1BC[根据变压器的电压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)和电流比eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知选项B、C是正确的；对于理想变压器，不改变电流的频率，输入与输出的功率应相等，即P1＝P2，所以选项A、D是错误的．]2．(多项选择)如图11­2­19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．以下说法正确的选项是()图11­2­19A．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∶1BC[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．]3．(多项选择)(2023·太原模拟)某50Hz的钳形电流表的工作原理如图11­2­20所示．当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转．不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，n2＝1000，当用该表测50Hz交流电时()【导学号：84370478】图11­2­20A．电流表G中通过的是交流电流B．假设G中通过的电流为50mA，那么导线中的被测电流为50AC．假设导线中通过的是10A矩形脉冲交流电，G中通过的电流是10mAD．当用该表测量400Hz的电流时，测量值比真实值偏小AB[变压器只改变交流电电压，不改变交流电的频率，电流表G中通过的仍是交流电流，A正确；根据变压器原副线圈电流与匝数成反比：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1000,1)×0.05A＝50A，B正确；假设导线中通过的是10A矩形脉冲交流电，当电流方向不发生改变时，电流大小不变，副线圈中无感应电流，C错误；根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理，改变交流电的频率，不影响测量值的准确性，D错误．应选：AB.]4．如图11­2­21所示，电路中有五个完全相同的灯泡，额定电流均为I，电阻均为R，变压器为理想变压器，现在五个灯泡都正常发光，那么()图11­2­21A．原、副线圈匝数之比n1∶n2＝3∶1B．原、副线圈匝数之比n1∶n2＝3∶2C．电源电压U为2IRD．电源电压U为3IRA[理想变压器，五个完全相同的灯泡都正常发光，设一个灯泡的额定电压为U额，额定电流为I，那么有：n1∶n2＝U原∶U副＝(U－2U额)∶U额；n1∶n2＝3I∶I＝3∶1；所以U＝5U额＝5IR，应选项A正确，B、C、D错误．应选A.](2023·铜川模拟)一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝3∶1，原线圈中接有定值电阻R，副线圈中并联有两个阻值也为R的定值电阻，如下图．原线圈接有电压为U的交流电源，那么副线圈的输出电压为()A.eq\f(U,2) B.eq\f(U,3)C.eq\f(3U,11) D.eq\f(3U,10)C[设原线圈中的电流为I，原线圈的输入电压为U1，那么副线圈中的电流为3I，副线圈的输出电压为U2＝eq\f(U1,3)＝eq\f(3,2)IR，又U＝IR＋U1＝eq\f(11,2)IR，得U2＝eq\f(3,11)U，C正确．]理想变压器的动态分析5．如图11­2­22所示，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为U0的交变电源上．当S断开时，L1、L2、L3三只灯泡均正常发光；假设闭合S，灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，那么()图11­2­22A．灯泡L1变亮B．灯泡L2变亮C．灯泡L3亮度不变D．灯泡L4正常发光A[当S接通后，副线圈回路电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，L1变亮；原线圈电压减小，匝数比不变，故副线圈电压减小，所以灯泡L2、L3两端的电压变小，灯泡L2、L3亮度变暗；L2、L3、L4电压相等，比S断开时电压小，S断开时灯泡正常发光，S闭合时L4不能正常发光，故A正确，B、C、D错误．应选A.]6．(2023·盐城模拟)如图11­2­23所示，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()图11­2­23A．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B[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，故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，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．]7．(2023·安庆模拟)如图11­2­24所示的交流电路中，理想变压器输入电压为u1＝U1msin100πt(V)，输入功率为P1，输出功率为P2，电压表读数为U2，各交流电表均为理想电表，由此可知()【导学号：84370479】图11­2­24A．灯泡中电流方向每秒钟改变100次B．变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶U2C．当滑动变阻器R的滑动头向下移动时各个电表读数均变大D．当滑动变阻器R的滑动头向上移动时P1变大，且始终有P1＝P2A[由u1＝U1msin100πt(V)，可知交变电流频率为50Hz，灯泡中电流方向每一秒钟改变100次，选项A正确；变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶(eq\r(2)U2)，选项B错误；当滑动变阻器R的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输出电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表读数不变，选项C错误；当滑动变阻器R的滑动头向上移动时，变压器输出电流减小，输出功率减小，根据变压器功率的制约关系，P1变小，且始终有P1＝P2，选项D错误．]8．(多项选择)(2023·杭州模拟)如图11­2­25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，那么()图11­2­25A．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．](多项选择)如下图，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，那么()A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小BC[保持Q的位置不动，那么U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2＝eq\f(U2,R0＋R)知，I2变小，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，选项B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，那么根据P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R0＋R)知副线圈输出功率变大，由P1＝P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1＝I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误．]远距离输电问题9．用一台型号为AED6500S的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图11­2­26所示，发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω，安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时()图11­2­26型号AED6500S输出电压范围220～300V最大输出功率60kWA.输电线路中的电流为20AB．发电机的实际输出电压为300VC．在输电线路上损失的电功率为8kWD．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，那么其输出电压最大值是300VC[当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I＝eq\f(P,U)＝200A，A错误；导线电阻为R＝2.5×10－4×400×2Ω＝0.2Ω，那么发电机的实际输出电压为U输＝U＋IR＝260V，B错误；在输电线路上损失的电功率为P损＝I2R＝8kW，C正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，那么其输出电压的最大值是Um＝eq\r(2)U输≈368V，D错误．]10．(2023·成都二诊)某小型水电站的电能输送示意图如图11­2­27甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V的用电器正常工作，那么以下说法正确的选项是()【导学号：84370480】图11­2­27A．乙图中电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin200πt(V)B.eq\f(n1,n2)>eq\f(n4,n3)C．当用户用电器增加时，输电线上损耗的功率增大D．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率C[题图乙中电压最大值Um＝220eq\r(2)V，T＝0.02s，所以ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，题图乙中的电压瞬时值表达式u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，A错误．因为U1＝U4＝220V，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，U2>U3，所以eq\f(n1,n2)<eq\f(n4,n3)，B错误．当用户用电器增加时，用电器的总功率增大，那么I4增大，I3增大，又P损＝Ieq\o\al(2,3)r，可得输电线上损耗的功率增大，C正确．由于输电线上有功率损耗，所以升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，D错误．]11．(2023·保定模拟)如图11­2­28为远距离输电示意图，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为n1∶n2＝k∶1，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为n3∶n4＝1∶k，在T1的原线圈两端接入一内阻为k2r、电动势e＝Emsinωt的交流电源，两条输电线的总电阻为r，假设用户处的总电阻为R，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，那么输电线上损失的电功率为()图11­2­28A.eq\f(k2E\o\al(2,m)r,2R＋2k2r2) B.eq\f(k2E\o\al(2,m)r,2R＋k2r2)C.eq\f(k2E\o\al(2,m)r,2R＋r＋k2r2) D.eq\f(k2E\o\al(2,m)r,R＋r＋k2r2)A[由题意可知降压变压器原线圈有eq\f(U3,I3)＝eq\f(\f(n3,n4)U4,\f(n4,n3)I4)＝eq\f(n\o\al(2,3),n\o\al(2,4))R＝eq\f(R,k2)，同理，升压变压器原线圈有eq\f(U1,I1)＝eq\f(n\o\al(2,1),n\o\al(2,2))(eq\f(R,k2)＋r)＝R＋k2r，又eq\f(U1,I1)＝eq\f(\f(\r(2),2)Em－I1k2r,I1)＝eq\f(\f(\r(2),2)Em,\f(n2,n1)I2)－k2r，联立解得输电线上的电流I2＝eq\f(\r(2)kEm,2R＋2k2r)，那么输电线上损失的电功率Pr＝Ieq\o\al(2,2)r＝eq\f(k2E\o\al(2,m)r,2R＋2k2r2)，A正确．]12．(2023·广州模拟)如图11­2­29所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.以下说法正确的选项是()【导学号：84370481】图11­2­29A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变小B．当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小C．输电线上损失的功率为ΔP＝eq\f(U\o\al(2,2),R)D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比eq\f(n2,n1)，同时应增大降压变压器的匝数比eq\f(n3,n4)D[交流发电机的输出电压U1一定，匝数没变，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知U2不变，故A错误；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，那么输入功率增大，即P3变大，故B错误．输送功率一定时，根据P＝UI和P损＝I2R知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，所以应增大升压变压器的匝数比eq\f(n2,n1)；U3＝U2－I2R，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)知，应增大降压变压器的匝数比eq\f(n3,n4)，故C错误，D正确．应选D.][考点综合练]13．(多项选择)在如图11­2­30所示的电路中，在ab两端输入稳定的正弦交流电，变压器原线圈中的电流为I1，电压为U1，输入功率为P1，副线圈中的电流为I2，电压为U2，输出功率为P2，那么在滑动变阻器滑片移动的过程中，以下图象关系正确的有(B图中曲线为双曲线的一支，D图中曲线为抛物线)()图11­2­30ABCDAC[由原、副线圈的电压与匝数关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，U1与U2成正比，选项A正确；由原、副线圈的电流与匝数关系eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，I1与I2成正比，选项B错误；由P1＝P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(n\o\al(2,2)U\o\al(2,1),n\o\al(2,1)R)，可知选项C正确，D错误；应选A、C.]14．(2023·哈尔滨模拟)用电压为U的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为U0的同一小电珠供电．图11­2­31甲中R为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，假设电珠均能正常工作，那么()【导学号：84370482】甲乙图11­2­31A．变压器可能是升压变压器B．甲、乙电路消耗电功率之比为n1∶n2C．电阻R与小电珠的功率之比为n1∶n2D．假设将甲、乙电路与输出电压为U的直流电源接通，电珠仍能正常工作B[由图甲知，电源电压等于变阻器两端的电压与电珠电压之和，所以U＞U0，在图乙中，根据电压与匝数成正比，知n1＞n2，所以该变压器是降压变压器，故A错误；由乙图，根据电压与匝数成正比，得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U,U0)，电珠均能正常工作，所以电流等于额定电流，甲电路消耗的功率为UI，乙电路消耗的功率U0I，所以甲、乙电路消耗的功率之比为U∶U0＝n1∶n2，故B正确；R两端电压的有效值为(U－U0)，电阻R与小电珠的功率之比为eq\f(PR,P0)＝eq\f(U－U0,U0)＝eq\f(n1,n2)－1，选项C错误；假设将甲、乙电路与输出电压为U的直流电源接通，那么甲图中电珠仍能正常工作，乙图中电珠不亮，选项D错误；应选B.]15.(多项选择)如图11­2­32所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表Ⓐ接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，那么()图11­2­32A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍BD[变压器的变压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误．增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确．c、d端的电压由输入电压Uab决定