2020版高考物理一轮复习课时跟踪检测三十六第十章交变电流传感器第2节变压器电能的输送

课时跟踪检测（三十六） 变压器 电能的输送

对点训练：理想变压器

1．(2017·云南统测)如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u ＝2202sin 100πt (V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。除

灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( )

A ．变压器原、副线圈匝数比为102∶1

B ．电流表示数为1 A

C ．电流表示数为10 A

D ．副线圈中电流的频率为5 Hz

解析：选B 由原线圈电压瞬时值表达式可知，原线圈输入电压有效值为220 V ，交变电流的频率f ＝1T ＝ω

2π

＝50 Hz ，D 项错；副线圈上灯泡正常发光，说明副线圈输出电压有效值为22 V ，由理想变压器变压规律可知，n1n2＝U1

U2＝10，A 项错；由灯泡电功率P ＝UI 可知，通过每只灯泡的电流为1 A ，故副线圈输出电

流为10 A ，由理想变压器变流规律可知，I2

I1＝10，所以原线圈中电流的有效值为1 A ，B 项正确，C 项错。

所示，理想变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，原线圈的两端 2.如图

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

a 、

b 接正弦

＝44 Ω，则下列判断中正确的是( )

负载电阻R 圈和副线圈的匝数比为2∶1

A ．原线

B ．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1

C ．电流表○A 2的示数为0.1 A

D ．电流表○A 2的示数为0.4 A

解析：选B 由电压表○V 的示数和电流表○A 1的示数可得变压器的输入功率P 1＝U 1I 1，又P 1＝P 2＝I 22

R ，所以电流表○A 2的示数为I 2＝

U1I1

R

＝ 220×0.20

44

A ＝1.0 A ，选项C 、D 错误；原线圈和副线圈的匝数比n1n2＝I2I1＝5

1

，选项A 错误，B 正确。

3．(多选)如图所示，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6 V ，内阻

均不计。下列说法正确的是( )

A．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0

C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V

D．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1

解析：选BC 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3 V，C正确；变压器并不改变交变电流的频率，D错误。选)在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，四个 4.(多

同。其额定电压为U，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么( )灯泡完全相

L2都能正常工作A．L1和

B．L1和L2都不能正常工作

C．交流电源电压为2U

D．交流电源电压为4U

解析：选AD 根据灯泡L3和L4恰能正常工作，变压器原线圈输入电压为灯泡L3和L4额定电压U的2倍，

输入电流为灯泡L3和L4的额定电流。所以L1和L2都能正常工作，交流电源电压为4U，选项A、D正确，B、

C错误。

对点训练：理想变压器的动态分析5．(多选)(2017·广州模拟)如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。理想变

压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交

变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin 100πt(V)，则( )

A．电压表的示数为22 2 V

B．在天逐渐变黑的过程中，电流表○ A2的示数变小

C．在天逐渐变黑的过程中，电流表○ A1的示数变大

D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小

解析：选BD 原线圈中的输入电压为220 V，由原、副线圈的匝数比可得，副线圈中电压表的示数为

22 V；在天逐渐变黑的过程中，光敏电阻的阻值变大，由于电压不变，所以电流表○ A2的示数变小，则原

线圈中电流表○ A1的示数变小，输入功率也变小。综上分析可知，选项B、D正确。6．(2017·南昌模拟)某供电系统是由交流发电机输出电压和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所

示。图中R0表示输电线的电阻。则( )

A ．当电压表V 1示数减小，而用电器负载不变时，不改变触头位置，电流表A 1示数增大

B ．当电压表V 1示数减小，而用电器负载不变时，适当上移触头P ，可使电流表A 2示数不变

C ．当电压表V 1示数不变，而用电器负载增加时，不改变触头位置，电流表A 1示数不变

D ．当电压表V 1示数不变，而用电器负载增加时，适当上移触头P ，电流表A 1示数一定减小

解析：选B 在不改变触头位置时，V 1读数减小导致V 2读数减小，负载电阻不变，导致I 2减小，I 1减小，A 错误；电压关系为U1U2＝n1

n2，减小U 1同时增大n 2可以使得U 2不变，I 2不变，B 正确；U 1不变，又不改变触头

位置则U 2不变，此时增加负载(即减小负载电阻)，I 2增大，从而I 1增大，C 错误；根据U1U2＝n1

n2

，在U 1不变

时，上移触头，U 2增大，此时增加负载，I 2增大，从而I 1增大，D 错误。

7.(2015·广东高考)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导

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，

气管，视变P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V 。调节前后( )

调节触头线圈中的电流比为1∶2 A ．副线圈输出功率比为2∶1

B ．副

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 根据欧姆定律I ＝U R ，U 2由220 V 降至110 V ，副线圈上的电流变为原来的12，即调节前后，

副线圈上电流之比为2∶1，选项A 错误；根据P ＝UI 知，U 、I 均变为原来的1

2时，副线圈上输出的功率变

为原来的14，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B 错误；根据理想变压器电压与匝数的关系

U1

U2＝

n1n2，当U 2由220 V 降至110 V 时，n 2变为原来的12

，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C 正确；根据理想变压器P 入＝P 出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为

4∶1，选项D 错误。

8.(多选)(2017·杭州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数

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

比为10∶c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin 100πt V ，则

在原线圈( )

A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表V 1的示数为22 V

B ．当t ＝1

600

s 时，电压表V 0的读数为220 V

C ．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V 1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V 1和电流表的示数均变小

解析：选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U 2＝22 V ，但电压表V 1示数小于U 2，故A 错误；当t ＝

1

600

s 时，电压表V 0的读数为有效值220 V ，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U 2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V 1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U 2变大，

电流表和电压表V 1的示数均变大，故D 错误。

对点训练：远距离输电

9．(2017·山西质量监测)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向R 0＝11 Ω的纯电阻用电器供电。已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，T 2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u ＝2202sin 100πt (V)，将T 1、T 2均视为理想变压器。下列说法正确的是( )

A ．降压变压器的输入功率为4 400 W

B ．升压变压器中电流的频率为100 Hz

C ．输电线消耗的功率为500 W

D ．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小

解析：选A 由题可知，用电器两端电压有效值为220 V ，交流电频率f ＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，由

电功率公式可知，降压变压器输出功率P ＝U2

R0＝4 400 W 。理想变压器输入功率与输出功率相等，故A 项正

确；理想变压器不改变交变电流的频率，B 项错；由变压规律U1U2＝n1

n2，可知降压变压器输入电压为880 V ，

由电功率定义式P ＝UI 可知，降压变压器输入电流为I ＝5 A ，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率P ＝I 2

R ＝250 W ，C 项错；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压器输入功率增大，从而输入电流增

大，再由P ＝I 2

R 可知，输电线R 消耗的功率增大，D 项错。

10．(2014·四川高考)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的

图像，则( )

A ．用户用电器上交流电的频率是100 Hz

B ．发电机输出交流电的电压有效值是500 V

C ．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定

D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小

解析：选D 由u -t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1

T ＝50 Hz ，选项A 错误；交流电

的最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝

Um 2

＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的

电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I1I2＝n2n1

，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 12

R ，得输电线损失的功率减小，选项D 正确。

对点训练：三种特殊的变压器

11．(多选)(2017·广东适应性考试)如图甲所示为一理想自耦变压器，A 、B 端输入电压如图乙所示，A 1、V 1和A 2、V 2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表，其示数分别用I 1、U 1、I 2、U 2表示，R 为定值电阻，现将滑片P 从图示位置逆时针匀速转动，在P 转动过程中，电流表和电压表示数均未超

过其量程，下列选项中能正确反映I 1、I 2、U 1、U 2变化规律的是( )

解析：选AC 将滑片P 从图示位置逆时针匀速转动的过程中，原线圈输入电压不变，电压表V 1示数U 1

不变，副线圈匝数均匀增大，根据变压比公式，副线圈输出电压U 2均匀增大，电压表V 2示数U 2均匀增大，选项A 、C 正确。电流表测量的是电流有效值，将滑片P 从图示位置逆时针匀速转动的过程中，副线圈输出电压U 2均匀增大，电阻R 中电流均匀增大，电流表A 2示数I 2均匀增大，选项D 错误。根据输出功率等于输入功率，可知输入电流增大，电流表A 1示数I 1增大，或者根据电流表A 1示数I 1为电流有效值，不可能呈正

弦变化，选项B 错误。

12.(2017·开封模拟)如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别

n 2，所接负载4R 1＝R 2，当只闭合S 1时，电流表示数为1 A ，当S 1和S 2都闭

为n 1和流表示数为2 A ，则n 1∶n 2为( ) 合时，电

A ．1∶1

B ．1∶2

C ．1∶3

D ．1∶4

解析：选B 变压器原副线圈的磁通量变化率相同，所以U ∶U 1∶U 2＝n ∶n 1∶n 2，根据能量守恒，输出功率等于输入功率，所以只闭合S 1时UI ＝U12R1，当S 1和S 2都闭合时，UI ′＝U12R1＋U22R2＝4U12＋U224R1

，代入数

据I ＝1 A 、I ′＝2 A 可得U 22

＝4U 12

，即U 1∶U 2＝1∶2，所以n 1∶n 2＝1∶2，选项B 对。

训练

考点综合

13．(多选)(2017·青岛模拟)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1，原线圈与一电阻箱R 0串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中定值电阻的阻值为R 1，最初副线圈电路中电阻箱的阻值为7R 1，电路中所连接的电流表是理想电流表。现保持变压器输入电流不变，将副线圈电路中的电阻箱的阻

值减小为5R 1，此时电流表读数为5.0 A ，则( ) A ．此时流过原线圈的电流最大值约为1.7 A B ．此时流过原线圈的电流最大值约为1.2 A

C ．原先电流表的示数为0.75 A

D ．原先电流表的示数为5.25 A

解析：选AD 保持变压器输入电流不变，将副线圈电路中电阻箱的阻值减小为R 2＝5R 1，此时电流表读数为5.0 A ，副线圈输出电压有效值为U 2＝5.0 A×R 1，则R 2中电流为U2R2

＝1.0 A ，则副线圈输出电流I 2＝5.0

A ＋1.0 A ＝6.0

A 。由变压比和变流比公式可得，I1I2＝U2U1＝n2n1＝15，解得此时流过原线圈的电流有效值I 1＝1

5I 2＝1.2 A ，

电流最大值约为I m ＝2I 1＝1.7 A ，选项A 正确，B 错误。保持变压器输入电流不变，根据变压器变流关系，副线圈输出电流I 2＝6.0 A 不变，副线圈电路中R 2原阻值为7R 1，设原来电流表的示数为I ，则R 2中电流为

I 2－I ，则有IR 1＝(I 2－I )·7R 1，解得I ＝7

8

I 2＝5.25 A ，选项D 正确，C 错误。

14．(多选)(2017·济宁模拟)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为11∶1，R ＝1 Ω，原线圈允许通过电流的最大值为1 A ，副线圈ab 两端电压随时间变化图像如图乙所示。则下列说法正确的是

( )

A ．原线圈输入电压的有效值为242 V

B ．原线圈两端交变电压的频率为550 Hz

C ．副线圈中电流的最大值为11 A

D ．为保证电路安全工作，滑动变阻器R ′的阻值不得小于1 Ω

解析：选AC 由题知变压器副线圈两端电压有效值为22 V ，由原副线圈两端电压关系U1U2＝n1n2可得，原

线圈输入电压的有效值为242 V ，故A 项正确；由于原副线圈两端交流电的频率相同，故原线圈两端交变电压的频率为50 Hz ，B 项错；原线圈允许通过电流的最大值为1 A ，根据原副线圈电流关系I1I2＝n2n1可得副线

圈中电流的最大值为11 A ，C 项正确；根据部分电路的欧姆定律可得，副线圈中滑动变阻器最小阻值为R ′

＝

U2I2－R ＝222

11

Ω－1 Ω＝(22－1)Ω，故D 项错。