三维设计2023高三物理总复习-课时跟踪检测(四十五)-理想变压器与电能的输送

课时跟踪检测（四十五）理想变压器与电能的输送

一、立足主干知识，注重基础性和综合性

1.（2021•却T高考）（多选）如图，理想变压器原线圈接在"=22附[bl—

sin100MV）的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片尸来调节。当滑片!，产;

p处于图示位置时，原、副线圈的匝数比小：112=2：1,为了使图中I—12—

"100V,50W”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（）

A.仅将滑片产向上滑动

B.仅将滑片产向下滑动

C.仅在副线圈电路中并联一个阻值为20。的电阻

D.仅在副线圈电路中串联一个阻值为20。的电阻

解析：选BD原线圈电压有效值S=嚓叵V=220V,则副线圈电压有效值必=这3

=1X22OV=11OV>100V,为了使灯泡能够正常发光，则需要减小副线圈电压，即仅将滑片

产向下滑动；或者仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为£=5,"=20C,故B、D正

忒

确。

2.如图所示的电路中，理想变压器原副线圈匝数比如：〃2=11：

3,原线圈输入端〃、6接〃=22（N5SE100MV）的交变电压。副线

圈接有电阻箱A、定值电阻品=30。、R2=5£1,阻值恒为10。、

额定电压为30V的灯泡L为使灯泡正常工作，电阻箱R接入电路的电阻（）

A.5。B.10。C.15ftD.20。

解析：选B输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）5=220V,根据理想变压器

电压规律卷=£,可知副线圈电压有效值为S=MUI=60V,灯泡正常工作，根据欧姆定律,

则通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为人=梦=3A,根据串联分压规律可知，Ri

胤1,

和修、R构成的并联电路部分的分压为U=S-UL=30V,通过拈的电流为八=等=1A,

通过修、K的电流为/2=/L—八=2A,a、R的分压为U=l2（Rz+R）,解得滑动变阻器的阻

值为欠=£一%=10。，B正确，A、C、D错误。

3.科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时

可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T,手摇发电机线圈的面积为0.25

nR共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为1：100。下列说法正

确的是（）

A.线圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花

B.线圈转速等于4r/s时，点火器可以产生电火花

C.电压表的示数为5V时，点火耦可以产生电火花

D.电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花

解析：选B线图在匀强磁场中转动产生交流电，设转速为〃，则发电机的最大电动势

为Em=NBS(o=NBS-2nn,发电机的最大电动势等于变压器的输入线图电压的最大值，Ug

=Em,根据变压器两端的曳数比等于电压比，有洪，钢针和金属板间瞬时电压超

〃2u2m

过5()00V时可以产生电火花，现令172m=500()V,联立各方程解得Uim=50V,〃=斗

r/s^3.18r/s,故线图转速等于4r/s时，副线图的电压最大值超过了5000V,能产生电火花，

故A错误，B正确；电压表的示数为原线图两端的电压有效值，刚点火时队=器=25啦V,5

V和25V均小于25班V,则不能达到点火电压，故C、D错误。

4.如图甲所示是燃气灶点火装置的电路图，转换器将直流电压转换为交流电压，并加

在一理想变压器的原线圈上，当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于5000V时，钢针和金

属板间就会引发电火花，从而点燃气体。闭合开关，已知电压表的示数为5V,图乙所示是

闭合开关后原线圈中的磁感应强度笈随时间，变化的图像，电压表可视为理想交流电表，下

列说法正确的是()

A.原线圈中磁感应强度的瞬时值表达式为〃=噂吟in竿4T)

B.0〜壬时间内，在(时刻最容易成功打火

C.原、副线圈匝数比为1：800时点火装置可正常工作

D.经过变压器后，该交流电压的频率可能发生变化

解析：选C由题图乙可知原线图中磁感应强度的瞬时值表达式为B=B,naxsiny/(T),

A错误；，=/时刻穿过线图的磁通量最大，由法拉第电磁感应定律可知，此时副线圈产生的

感应电动势为零，因此不会成功打火，B错误；若原、副线图的匝数比为1：800,副线图两

端电压的有效值为4000V,其最大值为400叭&V=«5600V>5000V,故点火装置.可以正

常工作，C正确；变压器不会改变交流电压的频率，D错误。

5.（2022•浙江金华模拟）手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置,

其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比川：〃2=5：1,两个线圈中所接

电阻的阻值均为K。当必间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现

给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V,充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想

变压器，则下列说法正确的是（）

甲乙

A.若充电器线圈中道以恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流

B.流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5：1

C.快速充电时，线圈cd两端的输出电压为42.5V

D.若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加

解析：选C若充电器线图中通以恒定电流，则手机线图中将不会产生电流，A错误；

根据理想变压器的工作原理，原、副线图的电流与匝数成反比，则流过送电线图与受电线图

的电流之比为1：5,B错误；根据理想变压器电压与匝数关系有八=华/2

22

A,Uab=Ui+liRfU2=hR+U*，整理可得220=5S+K?,S=2R+5,联立解得

Ucd=U2^42.5V,C正确；若送电线图中电流均匀增加，则受电线图中电流为恒定电流，D

错误。

6.（2021•福建高号）某住宅小区变压器给住户供电的电路示

意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变I©|@©，…乎

压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载।一Uq丁，」

变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（）

A.Ai增大，V2不变，V3增大

B.Ai增大，V2减小，V3增大

C.Az增大，V2增大，V3减小

D.A2增大，V2不变,V3减小

解析：选D不考虑变压器的输入电压随负载变化，即变压器原线圈的输入电压Ux=

Uvi不变，根据会=崇可知，变压器副线圈的榆出电压U2=UV2不变；当住户使用的用电器

增加时，即用户的总电阻R电变小，由/2=0武可知，副线图的电流，2=，A2变大，而由UV3

=Ui-hRt可知V3减小；由理想变压器的原理UJi=S/2,可知原线圈的电流，I=/AI变大；

故综合上述分析可知Al增大，A2增大，V2不变，V3减小，故D正确。

7.如图所示，TH?是监测交流高压输电参数的互感器，一个用来测高压电流，一个

用来测高压电压，T2接在两根输电线的正中间，明接在其中一根输电线上。输电线电阻不可

忽略，若输电线电阻率相同，发电站端的理想升压变压器副线圈输出电压为输出功率为

22800kW,用户端理想降压变压器原线圈两端电压为5=220kV,»的原、副线圈匝数比

为1：100,T2的原、副线圈匝数比为10000：1,«的示数为1A,则下列说法正确的是（）

A.Ui=248kV

B.力的示数为22.8V

C.输电线总电阻为40。

D.输电效率约为96%

解析：选DTi是电流互感器，由匝数比及。的示数可知榆电线中的电流为100A,根

据P=UI可知l/i=228kV,则输电线上的损失电压为C7«=8kV,输电线总电阻为80。，A、

C错误；电压互感器接在两输电线,的正中间，则Tz的原线图两端的电压为224kV,则力的

示数为22.4V,B错误；该输电线的输电效率100%比96%,D正确。

二、强化迁移能力，突出创新性和应用性

8.将电阻修和&按图甲所示接在理想变压器上，变压器原线圈接在电压为U的交流

电源上，用和尺的电功率之比为2：1,若其他条件不变，只将用和修改成如图乙所示的

接法，必和用上的功率之比1：8,则图乙中两组副线圈的匝数之比孙：%为（）

A.1：2B.1：4C.1：8D.1：16

解析：选A甲图中，Ri和&上的电功率之比为2：1,拈和Q串联，则电流相等,

根据瓦=而？可得%：8=2：1,乙图中修和心上的功率之比为1：8,则乙图两制线图

Ui2

的功率之比为一=隹=；,可得U|：S=1：2,则图乙中两组副线圈的匝数之比等于电压之

比为1：2,故A正确，B、C、D错误。

9.（2021斗8省联考・江苏卷）小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，

将长导线卷成相同的两卷.4、8来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压

变压器，Tz为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等。两次实验中

（）

A.都接直流电源B.A两端的电压相等

C.4损耗的功率相等D.图1中A的电流较大

解析：选D由于变压器只能改变交变电流，因此题图2中不可能接直流电源，A错误；

'll是降压变压器，根据胃=£>1，由于流过两个灯的电流相等，可知题图2中流过人的电流

较小，题图2中4两端的电压较低，题图2中A消耗的功率较小，B、C错误，D正确。

10.如图所示，一自耦变压器接在交流电源上，V]、V2为理想交流

电压表。下列说法正确的是（）！&尹

A.若P不动，滑片”向下滑动时，"示数不变，V2示数变小【丫；丫[

B.若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功座变大

C.若尸不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，\，2示数变大

D.若尸不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小

解析：选A设变压器的榆入电压为S,输出电压为S;若尸不动，滑片尸向下移动

时，输入电压Ui不变，Yi示数不变，根据变压比公式卷=修，由于〃2减小，故输出电压

S减小，故灯泡消耗的功率减小，V2的示数变小，故A正确，B错误；若尸不动，根据变

压比公式卷=黄，输入电压S不变，■不变，则输出电压S不变，Vi示数不变；滑片P向

上滑动时，滑动变阻器R的电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，干路电流增大，小灯泡中

电流、电压都增大，灯泡消耗的功率变大；由U=S-UL可知电压表V2示数变小，故C、

D错误。

11.（多选）如图甲所示，变压器原、副线圈上有Li、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格

均为“9V12W”，当在该变压器”端输入交流电压以〃“图像如图乙所示）时，四只灯泡

都正常发光，各电表均为理想交流电表。以下说法正确的是（）

A.。、〃端输入电压的瞬时值为〃=27啜011100m(V)

B.原、副线圈匝数比为3：1

C.流过灯泡L2的电流方向每秒改变50次

D.电流表的示数为4A,必端输入功率产成=48W

解析：选BD由输入端交流电压〃”图像可求出电压有效值为27V,灯泡规格均为“9

V12W”，四只灯泡都正常发光，所以。、。端输入电压的有效值是27V+9V=36V,由

题图乙知交流电的周期是0.02s,所以a、b端输入电压的瞬时值表达式为n=36V2sin

100TT«V),故A错误；四只灯泡都正常发光，所以副线图电压为9V,根据理想变压器电压

比规律得出变压器原、副线图匝数比为3：1,故B正确；由题图乙知交流电的周期为0.02s,

交流电的须率为50Hz,则流过灯泡I」的电流方向每秒改变100次，故C错误；电流表的示

数为1=3X¥A=4A,a、8端输入的功率PM=4X12W=48W,故D正确。

12.(多选)如图1、2所示，理想变压器对电器供电，其输入电压〃=2700(h/2sin100加(V),

电器比与RJ的参数分别为“220V/1100W”“220V/440W”，输电线的总电阻r=2Q。若

两图中电器都能正常工作，贝！1()

图1图2

A.图1中电阻「的功率为50W

B.图2中变压器的输入功率比图1中变压器的输入功率增加了440W

C.图1中原副线圈匝数比m："2=2700：23

D.图2中原副线圈匝数比：7/2=1500：13

解析：选ACD根据尸=。可得通过电器用.的电流为人=*=5A,电阻r的功率为

2

Pr=h.r=50W,故A正确；题图1变压器输出电压为17出="+/1,「=230V,题图1输入

Pi'

功率等于输出功率为尸1=^出h=1150W,RL'正常工作的电流为/J=77^_=2A,题图

vi.

2中干路电流为/落=/L+/J=7A,题图2中输出电压为=UL'+/总/*=234V,题图

2中输入功率等于榆出功率为P2=U1息=1638W,题图2中变压器的输入功率比题图1中

变压器的输入功率增加了AP=P2一尸i=488W,故B错误；由于输入电压为U栗=27000

V2

V,则题图1中原副线圈匝数比华=*=贾，题图2中原副线圈匝数比华=”=号,