高考物理一轮总复习 课时强化作业42 变压器 电能的输送 新人教版
2024年高考物理一轮复习课时检测六十六变压器电能的输送含解析新人教版
变压器 电能的输送1．(多选)如图所示为试验室里的一个变压器，只有一个原线圈和一个副线圈，一试验小组为搞清晰哪一端为变压器的高压端，下列推断正确的是( )A ．用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻，电阻大的一侧为高压端B ．用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻，电阻小的一侧为高压端C ．视察变压器线圈的线径，线径粗的一端为高压端D ．视察变压器线圈的线径，线径细的一端为高压端解析：选AD 由于只有一个原线圈和一个副线圈，依据变压器的工作原理，匝数比等于电压比，匝数比等于电流的反比，高压端线圈的匝数多，电流小，电阻大，所以电阻大的一端为高压端，故选项A 正确，B 错误；高压端的电流小，导线的电阻大，绕制的导线的线径就越细，故选项C 错误，D 正确。
2.一含有志向自耦变压器的电路如图所示，变压器副线圈匝数可调，原线圈串联定值电阻r 后接在有效值为220 V 的正弦式沟通电源上，定值电阻R ＝4r 。
当副线圈匝数调至某位置时，R 和r 的功率恰好相等。
则此时原、副线圈匝数比为( )A ．2∶1B ．4∶1C ．1∶2D ．1∶4 解析：选C 由电功率公式P ＝I 2R ，当R 和r 的功率恰好相等时，有I 12·r ＝I 22·4r ，所以I 2＝12I 1，并且已知I 1I 2＝n 2n 1，则n 1n 2＝12，故A 、B 、D 错误，C 正确。
3.志向变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为u ＝U 0sin ωt 的沟通电源，副线圈接一个R ＝27.5 Ω的负载电阻。
若U 0＝220 2V ，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是( )A ．副线圈中电压表的读数为55 2 VB ．副线圈中输出沟通电的周期1100πs C ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W解析：选C 由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220 2 V ，所以原线圈的电压的有效值为 22022V ＝220 V ，在依据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55V ，即为电压表的读数为55 V ，副线圈中的电流为5527.5 A ＝2 A ，依据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为0.5 A ，故A 错误，C 正确；变压器不会变更电流的周期，电流的周期为T ＝2πω＝2π100π s ＝150s ，故B 错误；变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为P ＝55227.5W ＝110 W ，所以原线圈中的输入功率也为110 W ，故D 错误。
2022高考物理一轮复习课时作业三十二变压器电能的输送含解析新人教版
变压器 电能的输送(建议用时40分钟)1．将输入电压为220 V ，输出电压为6 V 的理想变压器改绕成输出电压为30 V 的理想变压器。
已知原线圈匝数不变，副线圈原来是30匝，则副线圈新增匝数为( ) A ．120匝 B ．150匝 C ．180匝 D ．220匝【解析】选A 。
由理想变压器的电压与匝数关系U 1U 2 ＝n 1n 2可知，起初原、副线圈匝数分别是1 100匝和30匝，把输出电压等于30 V 代入公式U 1U 2′ ＝n 1n 2′可得n 2′＝150匝， 所以需要新增150匝－30匝＝120匝，选项A 正确。
2.如图所示，理想变压器原线圈的两端a 、b 接正弦交流电源时，电压表V 的示数为220 V ，电流表A 1的示数为0.20 A 。
已知负载电阻R ＝44 Ω，则下列判断正确的是(电表均为理想交流电表)( )A ．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1B ．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为0.1 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A【解析】选B 。
理想变压器的输入功率等于输出功率，则U 1I 1＝I 22 R ，解得I 2＝U 1I 1R＝220×0.2044 A ＝1.0 A ，所以原线圈和副线圈的匝数比n 1n 2 ＝I 2I 1 ＝1.00.20 ＝51 ，B 正确，A 、C 、D 错误。
3．(创新题)电加热器是指利用电能达到加热效果的电器。
采用智能控制模式，控温精度高，可与计算机联网。
如图为智能加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器。
原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，通过人工智能设备调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，调节前后( )A.副线圈中的电流比为1∶2 B ．副线圈输出功率比为2∶1 C ．副线圈的接入匝数比为2∶1 D ．原线圈输入功率比为1∶2【解析】选C 。
在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下，使输出电压U 2有效值由220 V 降至110 V ，由U 2U 1 ＝n 2n 1知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2∶1，故C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1，故A 错误；由P ＝UI 知，输出功率之比为4∶1，故B 错误；原线圈输入功率等于副线圈输出功率，所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D 错误。
高考物理一轮复习 考点专题训练 变压器、电能的输送 新人教版
高考物理一轮复习 考点专题训练 变压器、电能的输送 新人教版1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶2，原线圈两端的输入电压u ＝2202sin 100πt(V)，电表均为理想电表，滑动变阻器R 接入电路部分的阻值为10 Ω.下列叙述中正确的是 ( ) A ．该交流电的频率为50 HzB ．电压表的读数为42 2 VC ．电流表的读数为4 AD ．若滑动变阻器的滑片P 向a 端移动，电流表的读数变大【答案】AC【详解】根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ，A 正确；变压器原线圈电压的有效值为U 1＝220 V ，利用变压器的变压比U 1∶U 2＝n 1∶n 2，可求得U 2＝40 V ，电压表的读数为40 V ，B 错误；电流表的读数为I ＝U2R＝4 A ，C 正确；若滑动变阻器的滑片P 向a 端移动，接入电路的电阻增大，而U 2不变，电流表示数变小， D 错误．2．图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A 、B 两端．已知理想变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为5∶1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R ＝1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是( )[高考资源网]A ．在t ＝0.1 s 、0.5 s 时，穿过线圈的磁通量最大B ．线圈转动的角速度为10 πrad/sC ．电压表的示数为 2 VD ．电流表的示数为0.40 A【答案】D【详解】t ＝0.1 s,0.5 s 时，电压达最大值，此时线圈平面与磁场平行，A 错误；由图知T＝0.4 s ，所以角速度w ＝2πT ＝2π0.4 s ＝5π rad/s，B 错误；由U1U2＝n1n2得输出电压的最大值为2 2 V ，所以电压表示数应为2 V ，C 错误，R 中电流IR ＝2 V 1 Ω＝2 A ，由变压器的电流与匝数关系知电流表示数为0.40 A ，D 正确，正确答案D.3．如图所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S 闭合时( )【答案】B【详解】在理想变压器中，因为U不变，故示数不变；闭合S时，负载电阻变小，副线圈中电流I2增大，示数增大，由P入＝P出可知示数增大，因ab和cd导线的电阻不可忽略，所以U3减小，示数变小．由I3＝U3/R1得，流过R1处的电流I3变小，示数变小，故B对．4.(2011·华南师大附中模拟)在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器.如下所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是( )【答案】选A.【详解】电流互感器应是测电流的,应串联在火线上,故B、D选项错误.同时,由I1n1=I2n2知要使I2＜I1,须n2＞n1,故A选项正确,C选项错误.5.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器.已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则( )A.交流电的频率为0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为200VC.电阻R2的电功率约为6.67 WD.通过R3的电流始终为零【答案】选C.【详解】根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02 s、频率为50 Hz，A错；由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1 A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um ＝20 V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V，B 错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I ＝、电压有效值为U ＝Um/ V ，电阻R2的电功率为P2＝UI ＝W,C 对. 6.如图所示，为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则( )A.保持U1及P 的位置不变，K 由a 合到b 时，I1将增大B.保持U1及P 的位置不变，K 由b 合到a 时，R 消耗的功率减小C.保持U1不变，K 合在a 处，使P 上滑，I1将增大D.保持P 的位置不变，K 合在a 处，若U1增大，I1将增大【答案】选A 、B 、D.【详解】K 由a 合到b 时，n1减小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2= /R 随之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，从而I1增大，A 正确；K 由b 合到a 时，与上述情况相反，P2将减小，B 正确；P 上滑时，R 增大，P2=/R 减小，又P1=P2，P1=I1U1，从而I1减小，C 错误；U1增大，由U1/U2=n1/n2可知，U2增大， I2=U2/R 随之增大，由I1/I2=n2/n1可知I1也增大，D 正确.故选项A 、B 、D 正确.7．如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u ＝U0sinωt 的交流电源，副线圈接一个R ＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝220 2 V ，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是( )A ．副线圈中电压表的读数为55 VB ．副线圈中输出交流电的周期为1100πs C ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W【答案】AC【详解】原线圈电压有效值U1＝220 V ，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2＝55 V ，A 对；电阻R 上的电流为2 A ，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5 A ，C 对；输入功率为P ＝220×0.5 W＝110 W ，D 错；周期T ＝2πω＝0.02 s ，B 错．8．在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为L ，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P 用，则P′、P 用的关系式正确的是( )A ．P′＝U2S ρLB ．P′＝P2ρL U2SC ．P 用＝P －U2S ρLD ．P 用＝P(1－PρL U2S) 【答案】BD【详解】输电线电阻 R ＝ρL S ，输电电流为I ＝P U故输电线上损失的电功率为：P′＝I2R ＝(P U )2ρL S ＝P2ρL U2S用户得到的电功率为P 用＝P －P′＝P(1－PρL U2S)．故B 、D 正确． 9．理想变压器连接电路如图甲所示，已知原副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数2 A ，则( )A ．电压表读数282 VB ．电压表读数28.2 VC ．输入功率为56.4 WD ．输入功率为40 W【答案】D 【详解】由图乙可知，Um ＝282 V ，则输入电压有效值U1＝Um 2＝200 V ．根据U1U2＝n1n2，U2＝20 V ，再根据I1I2＝n2n1，I1＝0.2 A ，输入功率P ＝U1I1＝40 W ，故A 、B 、C 错，D 正确． 10．如图20所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2＝120，加在原线圈的电压为u1＝311 sin100πt (V)，霓虹灯正常工作的电阻R ＝440 kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流．下列判断正确的是( )A ．副线圈两端电压6220 V ，副线圈中的电流14.1 mAB ．副线圈两端电压4400 V ，副线圈中的电流10.0 mAC ．I1<I2D ．I1>I2【答案】BD【详解】原线圈电压的有效值为220 V ，由U1U2＝n1n2解得副线圈电压U2＝4400 V ；由I2＝U2R得I2＝10.0 mA ，选项B 对．根据n1<n2，而I1I2＝n2n1，故I1>I2，选项D 对． 11．(14分)如图 (a)是一理想变压器的电路连接图，图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表A2的示数为2 A ，开关S 断开，求：(1)变压器的输入功率和电压表的示数；(2)将开关S 闭合，定性分析电路中三只电表的示数变化情况．【答案】 (1)40 W 20 V(2)A1示数增大 A2示数增大 V 示数不变【详解】 (1)由图(b)可知输入电压的有效值U1＝200 V由U1U2＝n1n2得 U2＝n2U1n1＝20 V 变压器的输入功率P1等于输出功率P2故P1＝P2＝U2I2＝20×2 W＝40 W.(2)将S 闭合，U2不变，即电压表示数保持20 V 不变；由于负载增多，负载总电阻减小，电流表A2的示数增大；次级线圈的输出功率增加，初级线圈的输入功率随之增加，电流表A1的示数增大．12．(16分)发电机的端电压为220 V ，输出电功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路图．(2)求用户得到的电压和功率．(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．【答案】 (1)见解析 (2)219.6 V 43.92 kW(3)180 V 36 kW【详解】(1)线路图如图所示．(2)升压变压器副线圈上的输出电压U2＝n2n1U1＝2 200 V ，升压变压器副线圈上的输出电流I2＝n1n2I1，升压变压器原线圈上的输入电流，由P ＝U 1I 1得 I1＝P U1＝44×103220 A ＝200 A ，所以I2＝n1P n2U1＝44×10310×220 A ＝20 A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR ＝I2R ＝4 V ，PR ＝I22R ＝0.08 kW.加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I3＝I2＝20 A ，U3＝U2－UR ＝2 196 V.降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为 U4＝n4n3U3＝219.6 V ，I4＝n3n4I3＝200 A.用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.(3)若不采用高压输电，线路损失电压为UR′＝I1R ＝40 V ，用户得到的电压U′＝U1－UR′＝180 V ， 用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW.。
天之骄子高考物理一轮总复习 课时强化作业42 变压器
课时强化作业四十二 变压器 电能的输送1．(2016届漳州模拟)直流输电网技术在近期尚不具备大规模工程应用能力，因此在2030年前，近距离输电将主要采用高压交流输电方式，远距离则主要采用高压直流输电方式，则下列说法正确的是( )A ．高压直流输电方式可以不用变压器B ．高压直流输电是利用变压器把交流电变为直流电C ．高压交流输电的输送电压越高，电能的输送损失越小D ．高压交流输电过程中的主要电能输送损失元件是变压器解析：远距离高压输电时也需要升压和降压，也必须用到变压器，故A 选项错误；变压器只能改变电压，不能将交流变成直流，B 选项错误；根据公式P ＝UI 及P ＝I 2R 可知，输送电压越高，电能的输送损失就越小，故C 选项正确；远距离输电中电能的损失主要是在导线上，变压器损失电能很少，故D 选项错误．答案：C2．(2016届江苏期末)关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )A ．由功率P ＝U 2R，应降低输电电压，增大导线电阻B ．由P ＝IU ，应低电压小电流输电C ．由P ＝I 2R ，应减小导线电阻或减小输电电流 D ．上述说法均不对解析：根据电功率公式P ＝UI 及P ＝I 2R 可得，输电线上功率损耗ΔP ＝⎝⎛⎭⎪⎫P 送U 送2R ，输送电压越高，电能的输送损失就越小，减小输电线的电流和电阻，电能的输送损失减小，C 选项正确．答案：C3．(2016届忻州一中，长治二中、康杰中学、临沂中学联考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝220 2 sin100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是( )A ．原线圈中电流表的读数为1 AB ．原线圈中的输入功率为220 2 WC ．副线圈中电压表的读数为110 VD ．副线圈中输出交流电的周期为50 s解析：根据理想变压器输入电压的瞬时值表达式可知，原线圈两端的电压有效值为U 1＝220 V ，由电压与匝数成正比的规律可知，副线圈两端电压的有效值为U 2＝110 V ，根据理想变压器输入功率和输出功率相等可得，U 1I 1＝U 22R，解得变压器的输入电流I 1＝1 A ，所以原线圈中电流表的读数为1 A ，A 选项正确；原线圈中的输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，B 选项错误；电压表的读数为电压的有效值，副线圈的有效值为110 V ，电压表的读数为110 V ，C 选项错误；变压器不会改变交流电的周期和频率，副线圈中输出交流电的周期为T ＝0.02 s ，D 选项错误．答案：A4．(2016届武汉模拟)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R 0串联，如图所示．心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R 与该变压器的副线圈连接．在交流电源的电压有效值U 0不变的情况下，将可变电阻R 的阻值调大的过程中( )A ．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流不变B ．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流变小C ．通过原线圈的电流变小，通过副线圈的电流变小D ．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大解析：设原线圈两端电压为U 1，通过原线圈的电流为I 1，副线圈两端电压为U 2，通过副线圈的电流为I 2，电压关系为U 0＝I 1R 0＋U 1，U 1∶U 2＝n 1∶n 2，电流关系为I 1∶I 2＝n 2∶n 1，联立解得U 0＝n 2n 1I 2R 0＋n 1n 2U 2，其中I 2＝U 2R ，所以U 0＝U 2⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2R 0n 1R ＋n 1n 2，R 增大，U 2增大，匝数不变，U 1也增大，U 2R 减小，即电流I 2减小，I 1也减小．C选项正确．答案：C5．(2016届新乡、许昌、平顶山联考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，阻值均为10 Ω，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压U 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是 ( )A ．输入电压的表达式u ＝202sin50πt VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率为0.8 WD ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.4 W解析：分析图乙可知，输入电压的周期T ＝0.02 s ，角速度ω＝2πT＝100π rad/s ，则输入电压的表达式u ＝20 2 sin100πt V ，A 选项错误；只断开S 2后，L 1、L 2串联连接，灯泡两端电压减小，则L 1、L 2均不能正常发光，B 选项错误；只断开S 2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈两端电压的有效值U 2＝n 2n 1U 1＝4 V ，输入功率等于输出功率P ＝U 222R L ＝0.8 W ，C 选项正确；若S 1换接到2后，电阻R 两端电压为4 V ，消耗的电功率为P ＝U 22R＝0.8 W ，D 选项错误．答案：C6．(多选)如图是自耦变压器的示意图．负载变化时输入电压不会有大的波动．输电线的电阻用R 0表示．如果变压器上的能量损失可以忽略，以下说法正确的是( )A ．开关S 1接a ，闭合开关S 后，电压表V 示数减小，电流表A 示数增大B ．开关S 1接a ，闭合开关S 后，原线圈输入功率减小C ．断开开关S ，开关S 1接a 时电流表的示数为I 1，开关S 1接b 时电流表的示数为I 2，则I 1＞I 2D ．断开开关S ，开关S 1接a 时原线圈输入功率为P 1，开关S 1接b 时原线圈输入功率为P 2，则P 1＜P 2 解析：开关S 1接a 时，闭合开关S ，负载变化时，输入电压几乎不变，原、副线圈的电压比等于匝数之比，副线圈两端电压几乎不变，闭合开关S 后，总电阻减小，干路电流增大，电流表A 示数增大，R 0分压增大，电压表V 示数减小，故A 选项正确；负载增加，则副线圈消耗的功率变大，即变压器的输出功率变大，根据理想变压器输入功率等于输出功率可知，原线圈的输入功率增大，故B 选项错误；开关S 1接a 比开关S 1接b 时原线圈的匝数多，副线圈的电压接b 时大，则I 1＜I 2，C 选项错误；根据功率公式P ＝I 2R 可知，开关S 1接a 时副线圈输出功率小于开关S 1接b 时副线圈输出功率，即P 1＜P 2，故D 选项正确．答案：AD7．(2016届延吉市期末)图示电路中，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，R 0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A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2，V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动解析：a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，原、副线圈匝数不变，则原、副线圈两端电压不变，即电压表V 1、V 2示数不变，A 、B 选项错误；电流表A 1、A 2分别测量流过原、副线圈的电流，根据理想变压器规律可知，电流之比等于匝数的反比，电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，该变压器起降压作用，C 选项错误；根据欧姆定律可知，负载电阻减小，变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，D 选项正确．答案：D8．(多选)如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使( )A ．原线圈匝数n 1增加B ．副线圈匝数n 2增加C ．负载电阻R 的阻值减小D.负载电阻R 的阻值增大解析：理想变压器输出功率决定输入功率，原线圈匝数n 1增加，根据电压和匝数关系可知，副线圈电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，A 选项错误；副线圈匝数n 2增加，副线圈的电压和电流都增加，输出功率增加，故B 选项正确；负载电阻R 减小，副线圈电压不变，但电流增大，输出功率和输入功率都增大，故C 选项正确；负载电阻R 增大，而电压不变，输出功率和输入功率都减小，故D 选项错误．答案：BC9. (多选)(2016届吉林省东北师范大学附属中学模拟)如图，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ∶1，原线圈接正弦交流电，电压为U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R ，当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一质量为m 的重物匀速上升，重力加速度为g .下列判断正确的是( )A ．原线圈中的电流的有效值为nIB ．电动机消耗的功率为I 2R C ．变压器的输入功率为UInD ．物体匀速上升的速度为I U －nIRnmg解析：根据电流和匝数关系I 1∶I 2＝n 2∶n 1可知，原线圈中的电流的有效值为In，A 选项错误；I 2R 为电动机内阻消耗的功率，不是电动机消耗的功率，B 选项错误；变压器的输入功率P ＝IU n，C 选项正确；变压器的输出功率等于输入功率，电动机消耗的功率等于变压器的输出功率，根据能量守恒可知，IU n＝I 2R ＋mgv ，解得物体匀速上升的速度为v ＝I U －nIRnmg，D 选项正确．答案：CD10. (2016届邛崃市模拟)如图所示的电路中，L 1、L 2、L 3均为“6 V 3 W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当a 、b 端接在u ＝U m sin100πt 的交变电压时，三只灯泡均正常发光．下列说法中正确的是( )A ．交流电的频率为100 HzB ．变压器原、副线圈的匝数比为3∶1C ．电压表的示数为18 VD ．电流表的示数为0.5 A解析：根据交变电压的瞬时值表达式可知，交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，A 选项错误；副线圈中两灯泡并联，故原、副线圈电流之比为1∶2，则变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，B 选项错误；电表的示数为有效值，根据电压和匝数的关系可知，原线圈的电压为副线圈电压的2倍，三只灯泡均正常发光，则副线圈两端电压为6 V ，原线圈两端电压为12 V ．电压表的示数为18 V ，C 选项正确；每只灯泡的电流为I ＝P U＝0.5 A ，故电流表示数为1 A ，D 选项错误．答案：C11. (2016届东城区模拟)如图所示，匝数n ＝60的线圈绕在变压器的闭合铁芯上，通过A 、B 两端在线圈内通有随时间变化的电流．有两个互相连接的金属环，细环的电阻是粗环的3倍，将细环套在铁芯的另一端．已知某一时刻细环和粗环的连接处CD 间的电压U ＝0.2 V ，并知道粗环的电阻R ＝1.0 Ω，求此时刻线圈AB 的感应电动势．(CD 间距很小，可认为磁感线都集中在铁芯内)解析：当CD 间电压为0.2 V 时，粗环中的电流I ＝U R＝0.2 A ，设此刻细环中的感应电动势为E ，根据欧姆定律可知，E ＝I (R ＋r )＝0.8 V ，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt 可知，同一时刻线圈AB 中的感应电动势为E AB ＝nE ＝48 V.答案：48 V12．(2016届扬州期末)如图所示，一匝数为N ＝100的矩形线圈，面积S ＝0.01 m 2，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动．设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度B ＝2 T ，线圈通过一理想变压器后，接一标有“6 V 3 W”字样的灯泡L ，变压器原线圈的总匝数为n 1＝200匝，b 是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为n 2＝20匝．当开关S 拨到b 位置时，小灯泡恰好正常发光，求：(1)此时电路中两电表的读数； (2)线圈转动的角速度ω；(3)若将开关S 拨到a 位置，并将一个理想二极管D 接到MN 之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？(设小灯泡的电阻不随温度发生变化)解析：(1)小灯泡两端电压即副线圈两端电压，流过小灯泡的电流即变压器输出电流，根据功率公式可求得灯泡的电流和电压，U 2＝6 V ，I 2＝PU 2＝0.5 A ，根据理想变压器电压、电流和匝数的关系可知，电压表示数为U 1＝n 1n 2U 2＝30 V ，电流表示数为I 1＝n 2n 1I 2＝0.1 A.(2)电压表示数即交变电压的有效值，根据最大值和有效值关系可知，最大值U m ＝2U 1，其中U m ＝NBS ω，联立解得角速度ω＝15 2 rad/s.(3)当开关S 拨到a 位置时，副线圈两端电压U 2′＝n 2n 1U 1＝3 V ，电路中加入二极管后，小灯泡两端只有单向电压，其最大值为U m ＝3 2 V ，小灯泡两端电压的有效值为U L ＝U m 2 ＝322 V ，小灯泡电阻为R ＝12 Ω，此时小灯泡的功率为P ′＝U 2LR ＝38W ，即线圈提供的功率为38W.答案：(1)30 V 和0.1 A (2)15 2 rad/s (3)38W。
新高考物理第一轮复习课时强化训练：变压器 电能的输送(解析版)
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练变压器电能的输送1、如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是( )A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sin ωt B．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1C．电压表V示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小解析：选C 从图示位置开始计时，e＝E m cos ωt＝NBL2ωcos ωt，A错误；变压器的输入功率等于输出功率，B错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL2ω，电压表的示数是R两端电压的有效值，设为U，2NBL2ω22 R ·T2＝U2R·T，解得U＝NBL2ω，C正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D错误．]2、理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为u＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻。
若U0＝220 2 V，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是( )A．副线圈中电压表的读数为55 2 VB．副线圈中输出交流电的周期1100πsC．原线圈中电流表的读数为0.5 AD．原线圈中的输入功率为110 2 W解析：选 C 由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220 2 V，所以原线圈的电压的有效值为22022V＝220 V，在根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55 V，即为电压表的读数为55 V，副线圈中的电流为5527.5A＝2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为0.5 A，故A错误，C正确；变压器不会改变电流的周期，电流的周期为T ＝2πω＝2π100π＝150 s ，故B 错误；变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为P ＝55227.5W＝110 W ，所以原线圈中的输入功率也为110 W ，故D 错误。
2024高考物理一轮总复习课时冲关四十变压器电能的输送含解析新人教版
第2讲 变压器 电能的输送[A 级－基础练]1．用220 V 的正弦沟通电通过志向变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 A 解析：A [由题图可知通过负载的电流最大值为I m ＝0.05 A ，周期T ＝0.02 s ，故电流的函数表达式i ＝I m sin 2πTt ＝0.05sin 100πt (A)，D 错误；志向变压器匝数比等于电压比，即 n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝2∶1，C 错误；输出电压U 2＝110 V ，其最大值U 2m ＝2U 2＝110 2 V ，B 错误；志向变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P ＝I 2U 2＝0.052×110 W≈3.9 W，A正确．]2．一般的沟通电流表不能干脆接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab <I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab >I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab <I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab >I cd解析：B [依据志向变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab 接MN ，通过的电流较大，电流表接在cd 两端，通过的电流较小，B 正确．]3．(2024·江西南昌一模)如图所示，甲图中变压器为志向变压器，其原线圈接在u ＝122sin 100πt (V)的沟通电源上，副线圈与阻值R 1＝2 Ω的电阻接成闭合电路，电流表为志向电流表．乙图中阻值R 2＝32 Ω的电阻干脆接到u ＝122sin 100πt (V)的沟通电源上，结果电阻R 1与R 2消耗的电功率相等，则( )A ．通过电阻R 1的交变电流的频率为0.02 HzB ．电阻R 1消耗的电功率为9 WC ．电流表的示数为6 AD ．变压器原、副线圈匝数比为4∶1解析：D [由u ＝122sin 100πt (V)可知：ω＝100π＝2πf ，解得f ＝50 Hz ，A 错误；因为R 1、R 2消耗的功率相等，设R 1两端的电压为U 1，U 21R 1＝U 2R 2，解得U 1＝3 V ，由志向变压器电压与匝数成正比得变压器原、副线圈匝数比为4∶1，D 正确；R 1上的电流I 1＝U 1R 1＝1.5 A ，电阻R 1消耗的电功率P ＝U 21R 1＝4.5 W ，B 、C 错误．]4．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈．在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高解析：C [由题图可知，cd 间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，依据变压器的电压与匝数的关系可知，U 2<U 1，当触头由M 点顺时针旋转到N 点的过程中，cd 间线圈的匝数削减，所以输出电压降低，选项C 正确．]5．如图所示，电路中变压器原线圈匝数n 1＝1 000匝，两个副线圈匝数分别为n 2＝500匝、n 3＝200匝，分别接一个R ＝55 Ω的电阻，在原线圈上接入U 1＝220 V 的沟通电源．则两副线圈输出电功率之比P 2P 3和原线圈中的电流I 1分别是( )A.P2P3＝52，I1＝2.8 AB.P2P3＝25，I1＝2.8 AC.P2P3＝254，I1＝1.16 AD.P2P3＝425，I1＝1.16 A解析：C [对两个副线圈有U1U2＝n1n2，U1U3＝n1n3，所以U2＝110 V，U3＝44 V，又P＝U2R，所以P2 P3＝U22U23＝254；由欧姆定律得I2＝U2R＝2 A，I3＝U3R＝0.8 A，对有两个副线圈的变压器有：n1I1＝n2I2＋n3I3，得I1＝1.16 A，C正确．]6．如图所示的变压器，接如图甲所示的沟通电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的沟通电，则( )A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大解析：C [灯泡的亮度与周期无关，取决于有效值，故A错误；电容器的击穿电压取决于电压的最大值，与频率无关，故B错误；无论接哪个电源，输入电压相同，滑片向上移动时，接入电阻增大，则灯泡均变暗，故C正确；若将副线圈n1的匝数增加，则输出电压将减小，故灯泡消耗的功率将变小，故D错误．]7．(2024·湖北武汉部分重点中学联考)(多选)如图甲所示，志向变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L 1、L 2、L 3为三只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡，各电表均为志向沟通电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是( )A ．电流表的示数为2 AB ．电压表的示数为27 2 VC ．副线圈两端接入耐压值为8 V 的电容器能正常工作D ．变压器副线圈中交变电流的频率为50 Hz解析：AD [由输入端交变电压u －t 图象知，输入电压的有效值为2722 V ＝27 V ，由原、副线圈匝数之比为3∶1，可得原、副线圈的电压之比为3∶1，电流之比为1∶3，设灯泡两端电压为U ，所以U ＝9 V ，副线圈两端电压的有效值为9 V ，三只灯泡均能正常发光，电流表的读数I ＝3×69 A ＝2 A ，A 正确；电压表的示数为有效值27 V ，B 错误；副线圈两端电压的最大值为9 2 V ，C 错误；变压器副线圈两端交变电流的频率为50 Hz ，D 正确．][B 级－实力练]8．(2024·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽视)通过志向变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，志向沟通电流表A 、志向沟通电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A ．R 消耗的功率变为12PB ．电压表V 的读数变为12UC ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变解析：B [依据ω＝2πn 可知转速变为原来的12，则角速度变为原来的12，依据E m ＝nBSω可知电动机产生的最大电动势为原来的12，依据U ＝E m2可知发电机的输出电压有效值变为原来的12，即原线圈的输出电压变为原来的12，依据n 1n 2＝U 1U 2可知副线圈的输入电压变为原来的12，即电压表示数变为原来的12，依据P ＝U 2R 可知R 消耗的电功率变为14P ，A 错误，B 正确；副线圈中的电流为I 2＝12U R ，即变为原来的12，依据n 1n 2＝I 2I 1可知原线圈中的电流也变为原来的12，C 错误；转速减小为原来的12，则频率变为原来的12，D 错误．]9．(多选)如图为远距离输送沟通电的系统示意图，变压器均为志向变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍旧不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的状况下，为了适当提高用户的用电功率，可实行的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3解析：AC [当发电机输出功率肯定时，为运用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，依据ΔP ＝I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n 2n 1，这样使线圈n 3两端电压变大，为运用户的用电器正常工作须要适当降低n 4n 3，C 对．]10．如图是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的志向变压器，原线圈通过单刀双掷开关S 1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S 2与定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2可以变更原、副线圈的匝数．现在原线圈加一电压有效值为U 的正弦沟通电，当S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I ，下列说法正确的是( )A ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流为2IB ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流为I2C ．当S 1接b ，S 2接c 时，电流为4ID ．当S 1接b ，S 2接d 时，电流为I2解析：C [设S 1、S 2分别接a 、c 时，原、副线圈匝数比为n 1∶n 2，则输出电压U 2＝n 2n 1U ，功率P ＝UI ＝U 22R 0；在S 1、S 2分别接a 、d 时，输出电压U 2′＝n 2U 2n 1，功率P ′＝UI ′＝U 2′2R 0，联立得I ′＝14I ，A 、B 项均错，同理可知，C 项对，D 项错误．]11．(多选)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持志向变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大解析：BD [P 向上或向下滑动时，由变压器的电压特点U 1U 2＝n 1n 2可知，U 2不变，灯L 的亮度也不变，A 项错误，B 项正确；P 向上滑动时，滑动变阻器的阻值减小，副线圈电路总电阻减小，由P ＝U 2R可知，变压器的输出功率P 2变大，又志向变压器的输入功率等于输出功率，则输入功率P 1也变大，由P 1＝U 1I 1及U 1不变可知，变压器的输入电流变大，C 项错误，D 项正确．]12．(2024·湖南师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为志向变压器，图中电表均为志向沟通电表；设发电厂输出的电压肯定，两条输电线总电阻用R 0表示，变阻器R 相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R 变小，则当用电进入高峰时 ( )A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率不变解析：C [依据题意可知，电压表V1、V2的示数不变，当用电进入高峰时，电阻R减小，电流表A3的读数增大，电流表A2、A1的读数都增大，R0两端电压增大，电压表V3读数减小，电压表V4的读数也减小，A、B均错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值是R0的阻值，不变，C正确；线路损耗功率ΔP＝I22R0增大，D错误．]13．(2024·山东潍坊期末)如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台沟通发电机，它与志向变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置起先计时，下列推断正确的是( )A．沟通发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sin ωtB．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1C．电压表V示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小解析：C [从图示位置起先计时，e＝E m cos ωt＝NBL2ωcos ωt，A错误；变压器的输入功率等于输出功率，B错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL2ω，电压表的示数是R两端电压的有效值，设为U，⎝⎛⎭⎪⎫2NBL2ω22R·T2＝U2R·T，解得U＝NBL2ω，C正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D错误．] 14．(2024·山东德州期末)(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路．若T1、T2均为志向变压器，T2的副线圈两端电压u＝2202sin 100πt V，当用电器电阻R0＝11 Ω时( )A．通过用电器R0的电流有效值是20 AB．当用电器的电阻R0减小时，输电线损耗的功率也随着减小C．发电机中的电流变更频率为100 HzD．升压变压器的输入功率为4 650 W解析：AD [通过用电器R0的电流有效值I＝UR0＝22011A＝20 A，A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输电线上的电流也增大，输电线上损失的功率增大，B 错误；变压器不变更沟通电的频率，f＝50 Hz，C错误；降压变压器的输出功率为P1＝UI＝220×20 W＝4 400 W，由志向变压器原、副线圈电流与匝数成反比，得输电线上的电流为I′＝5 A，输电线上损失的功率ΔP＝I′2R＝25×10 W＝250 W，升压变压器的输入功率P＝P1＋ΔP＝4 650 W，D正确．]。
2022年高考物理一轮复习考点优化训练专题：42 变压器 电能的输送
2022年高考物理一轮复习考点优化训练专题：42 变压器电能的输送一、单选题1．（2分）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。
其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。
则电流互感器（）A．是一种降压变压器B．能测量直流电路的电流C．原、副线圈电流的频率不同D．副线圈的电流小于原线圈的电流2．（2分）某同学设计了如图所示的变压器，在直铁棒的上端和下端分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈，上端线圈两端连接交流电源u=68sin314t(V)，下端线圈两端连接交流电压表。
由于受材料的限制，该变压器存在严重的漏磁现象，则交流电压表的读数可能是（）A．4V B．12V C．17V D．192V3．（2分）如图所示的电路，电感线圈的电阻不计，电阻R1>R2，开关S闭合，电路达到稳定时通过电阻R1、R2的电流分别为I1和I2，则断开开关S的瞬间，（）A．通过电阻R1电流是自a向bB．通过电阻R1的电流大于I1C．通过电阻R1的电流小于通过电阻R2的电流D．通过电阻R1的电流大于通过电阻R2的电流4．（2分）如图所示，两灯泡A1、A2相同，A1与一理想二极管D连接，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计。
下列说法正确的是（）A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮B．断开S的瞬间，A1会立即熄灭C．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭D．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同5．（2分）如图所示电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（）A．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭B．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮C．断开S时，L1立刻熄灭，L2过一会熄灭D．闭合S时，L1先亮，L2后亮，最后一样亮6．（2分）“三农”问题是关系我国国计民生的根本问题，为减少远距离输电的损耗从而降低电费，减轻农民负担，近年来对农村电网进行了改造升级，可采取的措施是（）A．提高输送的电功率B．应用超导体材料做输电线C．减小输电导线的横截面积D．提高高压输电的电压7．（2分）如图所示，为远距离输电的示意图。
高考物理第一轮复习方略 10.2变压器 电能的输送课时提能演练（含解析） 新人教版
《全程复习》202X届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）变压器电能的输送40分钟 100分一、选择题本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分1202X·泰州模拟原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有12的阻值的阻值2如图所示是一台家用台灯亮度调节原理图，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表、向上移动，则的示数变大B变压器的输出功率变大的示数变小的示数变大3202X·山东高考为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，1不变，变化的曲线如图乙所示以下正确的是A 2u 1902sin(50t) V =πB 2u 1902sin(100t) V =πC 为使用户电压稳定在220 V ，应将200 2 V10 AA.2.20.20 A1.0 A0.4A500 km105A0.3 A0.114A 1122n U n U =22U P P R ==入出1122n U n U =190 2 V 2u 1902sin(100t)V =π1122u nu n =1R 1=20 V,由1122U n U n =可知，原线圈电压的最大值U 1=200V,2并联，222U ()2P 6.67 W 30=≈,故C 正确；因电容器接交流电有充放电电流，故D 错5【解析】选B 在理想变压器中，因为U 不变，故V 2示数不变；闭合S 时，负载电阻变小，副线圈中电流I 2增大，A 2示数增大，由P 入=P 出,即I 1U 1=I 2U 2可知A 1示数增大，因为ab 和cd 导线的电阻不可忽略，V 3改测R 2两端电压，故V 3示数变小R 1两端电压减小，故流过R 1处的电流I 3变小，A 3示数变小，故B 正确 【总结提升】理想变压器动态分析的两种类型1匝数比不变，原、副线圈的电压U 1、U 2不变，电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随负载电阻的变化而变化2负载电阻不变，原线圈的电压U 1不变，副线圈两端的电压U 2、电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随匝数比的变化而变化【变式备选】202X ·海口模拟如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为()u 202sin100t V =π氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光，下列说法中正确的有A 开关接通后，氖泡的发光频率为100 HB 开关接通后，电压表的示数为100 VC 开关断开后，电压表的示数变大D 开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】选A 、B 由于副线圈电压由原线圈决定，则不论负载如何变化，电压表的读数不变，始终为有效值100 V ，B 正确，C 错误；交流电每个周期内氖泡发光两次，每秒发光100次，则氖泡发光频率为100 H ，A 正确；开关断开后，负载电阻增大、电流减小，则变压器的输出功率减小，D 错误 6【解析】选C 根据11122221U n n I ,U n n I ==得，U 1=×105 V ，I 1=1 000 A ，所以输电线的输送功率P=U 1I 1=×108W ，C 正确7【解析】选B 、C 对于理想变压器，P 1=U 1I 1=220× W=44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2=P 1=44W ，据222U P R =，得22U P R 4444 V 44 V ==⨯=，则1122n U 2205n U 44===,故B 正确，A 错误；A 2的读数22U 44I A 1 A R 44===，故C 正确，D 错误 8【解析】=3×106W ，输电电压U=500 V ，则输电线上输送的电流大小3PI 610 A U==⨯，所以A 错；输电线上由电阻造成的电压损失U Ir 15 kV ∆==，所以B 正确；输电线上损失的功率22P P UI r U∆=∆=，所以D 错误；若损失功率为ΔP=9×108W 时，ΔP 远大于输出功率，不符合实际，故C 错误9【解析】线圈Ⅱ两端的电压为：()2211n 35U U 220 6.36V n 1 210==⨯=3分线圈Ⅲ两端的电压为：()3311n 1 925U U 220350V n 1 210==⨯=3分不计变压器自身的能量损耗，由能量转化和守恒定律 P 1=P 2P 3,I 1U 1=I 2U 2I 3U 33分()112233I U I U I 0.066 2A U -==3分答案： 2 A350 V10【解析】1输送功率P=500 W,一昼夜输送电能E=Pt=12 000 W ·h1分 输电线上损失的电能ΔE=4 800 W ·h1分终点得到的电能E ′=E-ΔE=7 200 W ·h, 1分 所以输电效率E 60%E'η==1分输电线上的电流PI 100 A U==2分输电线损耗功率P r =I 2r,2分其中r EP 200 kW t∆==1分得r=20 Ω2分2输电线上损耗功率2r 2P 1P ()r U U=∝ 2分原来P r =200 W,现在要求P r ′=10 W, 1分 解得输电电压应调节为U ′= V2分答案：160% 20 Ω 2 V。
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课时强化作业四十二 变压器 电能的输送1．(2016届漳州模拟)直流输电网技术在近期尚不具备大规模工程应用能力，因此在2030年前，近距离输电将主要采用高压交流输电方式，远距离则主要采用高压直流输电方式，则下列说法正确的是( )A ．高压直流输电方式可以不用变压器B ．高压直流输电是利用变压器把交流电变为直流电C ．高压交流输电的输送电压越高，电能的输送损失越小D ．高压交流输电过程中的主要电能输送损失元件是变压器解析：远距离高压输电时也需要升压和降压，也必须用到变压器，故A 选项错误；变压器只能改变电压，不能将交流变成直流，B 选项错误；根据公式P ＝UI 及P ＝I 2R 可知，输送电压越高，电能的输送损失就越小，故C 选项正确；远距离输电中电能的损失主要是在导线上，变压器损失电能很少，故D 选项错误．答案：C2．(2016届江苏期末)关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )A ．由功率P ＝U 2R，应降低输电电压，增大导线电阻B ．由P ＝IU ，应低电压小电流输电C ．由P ＝I 2R ，应减小导线电阻或减小输电电流 D ．上述说法均不对解析：根据电功率公式P ＝UI 及P ＝I 2R 可得，输电线上功率损耗ΔP ＝⎝⎛⎭⎪⎫P 送U 送2R ，输送电压越高，电能的输送损失就越小，减小输电线的电流和电阻，电能的输送损失减小，C 选项正确．答案：C3．(2016届忻州一中，长治二中、康杰中学、临沂中学联考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝220 2 sin100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是( )A ．原线圈中电流表的读数为1 AB ．原线圈中的输入功率为220 2 WC ．副线圈中电压表的读数为110 VD ．副线圈中输出交流电的周期为50 s解析：根据理想变压器输入电压的瞬时值表达式可知，原线圈两端的电压有效值为U 1＝220 V ，由电压与匝数成正比的规律可知，副线圈两端电压的有效值为U 2＝110 V ，根据理想变压器输入功率和输出功率相等可得，U 1I 1＝U 22R，解得变压器的输入电流I 1＝1 A ，所以原线圈中电流表的读数为1 A ，A 选项正确；原线圈中的输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，B 选项错误；电压表的读数为电压的有效值，副线圈的有效值为110 V ，电压表的读数为110 V ，C 选项错误；变压器不会改变交流电的周期和频率，副线圈中输出交流电的周期为T ＝0.02 s ，D 选项错误．答案：A4．(2016届武汉模拟)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R 0串联，如图所示．心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R 与该变压器的副线圈连接．在交流电源的电压有效值U 0不变的情况下，将可变电阻R 的阻值调大的过程中( )A ．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流不变B ．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流变小C ．通过原线圈的电流变小，通过副线圈的电流变小D ．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大解析：设原线圈两端电压为U 1，通过原线圈的电流为I 1，副线圈两端电压为U 2，通过副线圈的电流为I 2，电压关系为U 0＝I 1R 0＋U 1，U 1∶U 2＝n 1∶n 2，电流关系为I 1∶I 2＝n 2∶n 1，联立解得U 0＝n 2n 1I 2R 0＋n 1n 2U 2，其中I 2＝U 2R ，所以U 0＝U 2⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2R 0n 1R ＋n 1n 2，R 增大，U 2增大，匝数不变，U 1也增大，U 2R 减小，即电流I 2减小，I 1也减小．C选项正确．答案：C5．(2016届新乡、许昌、平顶山联考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，阻值均为10 Ω，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压U 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是 ( )A ．输入电压的表达式u ＝202sin50πt VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率为0.8 WD ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.4 W解析：分析图乙可知，输入电压的周期T ＝0.02 s ，角速度ω＝2πT＝100π rad/s ，则输入电压的表达式u ＝20 2 sin100πt V ，A 选项错误；只断开S 2后，L 1、L 2串联连接，灯泡两端电压减小，则L 1、L 2均不能正常发光，B 选项错误；只断开S 2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈两端电压的有效值U 2＝n 2n 1U 1＝4 V ，输入功率等于输出功率P ＝U 222R L ＝0.8 W ，C 选项正确；若S 1换接到2后，电阻R 两端电压为4 V ，消耗的电功率为P ＝U 22R＝0.8 W ，D 选项错误．答案：C6．(多选)如图是自耦变压器的示意图．负载变化时输入电压不会有大的波动．输电线的电阻用R 0表示．如果变压器上的能量损失可以忽略，以下说法正确的是( )A ．开关S 1接a ，闭合开关S 后，电压表V 示数减小，电流表A 示数增大B ．开关S 1接a ，闭合开关S 后，原线圈输入功率减小C ．断开开关S ，开关S 1接a 时电流表的示数为I 1，开关S 1接b 时电流表的示数为I 2，则I 1＞I 2D ．断开开关S ，开关S 1接a 时原线圈输入功率为P 1，开关S 1接b 时原线圈输入功率为P 2，则P 1＜P 2 解析：开关S 1接a 时，闭合开关S ，负载变化时，输入电压几乎不变，原、副线圈的电压比等于匝数之比，副线圈两端电压几乎不变，闭合开关S 后，总电阻减小，干路电流增大，电流表A 示数增大，R 0分压增大，电压表V 示数减小，故A 选项正确；负载增加，则副线圈消耗的功率变大，即变压器的输出功率变大，根据理想变压器输入功率等于输出功率可知，原线圈的输入功率增大，故B 选项错误；开关S 1接a 比开关S 1接b 时原线圈的匝数多，副线圈的电压接b 时大，则I 1＜I 2，C 选项错误；根据功率公式P ＝I 2R 可知，开关S 1接a 时副线圈输出功率小于开关S 1接b 时副线圈输出功率，即P 1＜P 2，故D 选项正确．答案：AD7．(2016届延吉市期末)图示电路中，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，R 0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A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2，V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动解析：a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，原、副线圈匝数不变，则原、副线圈两端电压不变，即电压表V 1、V 2示数不变，A 、B 选项错误；电流表A 1、A 2分别测量流过原、副线圈的电流，根据理想变压器规律可知，电流之比等于匝数的反比，电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，该变压器起降压作用，C 选项错误；根据欧姆定律可知，负载电阻减小，变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，D 选项正确．答案：D8．(多选)如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使( )A ．原线圈匝数n 1增加B ．副线圈匝数n 2增加C ．负载电阻R 的阻值减小D.负载电阻R 的阻值增大解析：理想变压器输出功率决定输入功率，原线圈匝数n 1增加，根据电压和匝数关系可知，副线圈电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，A 选项错误；副线圈匝数n 2增加，副线圈的电压和电流都增加，输出功率增加，故B 选项正确；负载电阻R 减小，副线圈电压不变，但电流增大，输出功率和输入功率都增大，故C 选项正确；负载电阻R 增大，而电压不变，输出功率和输入功率都减小，故D 选项错误．答案：BC9. (多选)(2016届吉林省东北师范大学附属中学模拟)如图，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ∶1，原线圈接正弦交流电，电压为U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R ，当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一质量为m 的重物匀速上升，重力加速度为g .下列判断正确的是( )A ．原线圈中的电流的有效值为nIB ．电动机消耗的功率为I 2R C ．变压器的输入功率为UInD ．物体匀速上升的速度为I U －nIRnmg解析：根据电流和匝数关系I 1∶I 2＝n 2∶n 1可知，原线圈中的电流的有效值为In，A 选项错误；I 2R 为电动机内阻消耗的功率，不是电动机消耗的功率，B 选项错误；变压器的输入功率P ＝IU n，C 选项正确；变压器的输出功率等于输入功率，电动机消耗的功率等于变压器的输出功率，根据能量守恒可知，IU n＝I 2R ＋mgv ，解得物体匀速上升的速度为v ＝I U －nIRnmg，D 选项正确．答案：CD10. (2016届邛崃市模拟)如图所示的电路中，L 1、L 2、L 3均为“6 V 3 W”的灯泡，变压器为理想变压器，各电表均为理想电表，当a 、b 端接在u ＝U m sin100πt 的交变电压时，三只灯泡均正常发光．下列说法中正确的是( )A ．交流电的频率为100 HzB ．变压器原、副线圈的匝数比为3∶1C ．电压表的示数为18 VD ．电流表的示数为0.5 A解析：根据交变电压的瞬时值表达式可知，交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，A 选项错误；副线圈中两灯泡并联，故原、副线圈电流之比为1∶2，则变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，B 选项错误；电表的示数为有效值，根据电压和匝数的关系可知，原线圈的电压为副线圈电压的2倍，三只灯泡均正常发光，则副线圈两端电压为6 V ，原线圈两端电压为12 V ．电压表的示数为18 V ，C 选项正确；每只灯泡的电流为I ＝P U＝0.5 A ，故电流表示数为1 A ，D 选项错误．答案：C11. (2016届东城区模拟)如图所示，匝数n ＝60的线圈绕在变压器的闭合铁芯上，通过A 、B 两端在线圈内通有随时间变化的电流．有两个互相连接的金属环，细环的电阻是粗环的3倍，将细环套在铁芯的另一端．已知某一时刻细环和粗环的连接处CD 间的电压U ＝0.2 V ，并知道粗环的电阻R ＝1.0 Ω，求此时刻线圈AB 的感应电动势．(CD 间距很小，可认为磁感线都集中在铁芯内)解析：当CD 间电压为0.2 V 时，粗环中的电流I ＝U R＝0.2 A ，设此刻细环中的感应电动势为E ，根据欧姆定律可知，E ＝I (R ＋r )＝0.8 V ，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt 可知，同一时刻线圈AB 中的感应电动势为E AB ＝nE ＝48 V.答案：48 V12．(2016届扬州期末)如图所示，一匝数为N ＝100的矩形线圈，面积S ＝0.01 m 2，内阻不计，绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动．设线圈经过的磁场为匀强磁场，磁感应强度B ＝2 T ，线圈通过一理想变压器后，接一标有“6 V 3 W”字样的灯泡L ，变压器原线圈的总匝数为n 1＝200匝，b 是原线圈的中心抽头，副线圈的匝数为n 2＝20匝．当开关S 拨到b 位置时，小灯泡恰好正常发光，求：(1)此时电路中两电表的读数； (2)线圈转动的角速度ω；(3)若将开关S 拨到a 位置，并将一个理想二极管D 接到MN 之间，其他条件不变，则此时线圈提供的功率为多少？(设小灯泡的电阻不随温度发生变化)解析：(1)小灯泡两端电压即副线圈两端电压，流过小灯泡的电流即变压器输出电流，根据功率公式可求得灯泡的电流和电压，U 2＝6 V ，I 2＝PU 2＝0.5 A ，根据理想变压器电压、电流和匝数的关系可知，电压表示数为U 1＝n 1n 2U 2＝30 V ，电流表示数为I 1＝n 2n 1I 2＝0.1 A.(2)电压表示数即交变电压的有效值，根据最大值和有效值关系可知，最大值U m ＝2U 1，其中U m ＝NBS ω，联立解得角速度ω＝15 2 rad/s.(3)当开关S 拨到a 位置时，副线圈两端电压U 2′＝n 2n 1U 1＝3 V ，电路中加入二极管后，小灯泡两端只有单向电压，其最大值为U m ＝3 2 V ，小灯泡两端电压的有效值为U L ＝U m 2 ＝322 V ，小灯泡电阻为R ＝12 Ω，此时小灯泡的功率为P ′＝U 2LR ＝38W ，即线圈提供的功率为38W.答案：(1)30 V 和0.1 A (2)15 2 rad/s (3)38W。