2020屆高考物理二輪復習 瘋狂專練19 理想變壓器 遠距離輸電（含解析）

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1、理想變壓器 遠距離輸電 專練十九 理想變壓器 遠距離輸電 一、考點內容 (1)變壓器的基本原理和動態(tài)分析；(2)遠距離輸電問題。 二、考點突破 1．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝1∶2，副線圈與阻值R＝10 Ω的電阻相連，原線圈兩端所加的電壓u＝10sin 100πt(V)，下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表的示數(shù)為14.1 V B．原線圈中的電流為4 A C．電阻R消耗的電功率為400 W D．副線圈中交流電的頻率為100 Hz 2．有一理想變壓器，副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡。當S斷開時，

2、燈L1正常發(fā)光。S閉合后，下列說法正確的是(　　) A．電阻R消耗的電功率增大 B．燈L1、L2都能正常發(fā)光 C．原線圈的輸入功率減小 D．原、副線圈的電流比減小 3．如圖甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險絲L(電阻忽略不計)，原線圈匝數(shù)n1＝600，副線圈匝數(shù)n2＝120。當原線圈接在如圖乙所示的交流電源上，要使整個電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接(　　) A．阻值為12 Ω的電阻 B．并聯(lián)兩盞“36 V　40 W”的燈泡 C．工作頻率為10 Hz的用電設備 D．耐壓值為36 V的電容器 4．(多選)圖(a)所示，理想變壓器的原、副線圈的

3、匝數(shù)比為4∶1，RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示。下列說法正確的是(　　) A．變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1 B．變壓器原、副線圈中的電流強度之比為1∶4 C．u隨t變化的規(guī)律為u＝51sin(50πt)(國際單位制) D．若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大 5．(多選)如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動，磁場只分布在bc邊的左側，磁感應強度大小為B，線圈面積為S，轉動角

4、速度為ω，匝數(shù)為N，線圈電阻不計。下列說法正確的是(　　) A．將原線圈抽頭P向上滑動時，燈泡變暗 B．電容器的電容C變大時，燈泡變暗 C．圖示位置時，矩形線圈中瞬時感應電動勢最大 D．若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω，則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSω 6．(多選)鉗形電流表的外形和結構如圖甲所示。圖甲中電流表的讀數(shù)為0.9 A，圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則(　　) A．這種電流表能測出交變電流的有效值 B．這種電流表既能測直流電流，又能測交變電流 C．這種電流表能測交變電流，圖乙的讀數(shù)為0.3 A D．這種電流表能測交變電流，圖乙的讀數(shù)為2.7 A 7．如圖所示，

5、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝220sin 100πt(V)，則(　　) A．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數(shù)為22 V B．當t＝ s時，c、d間的電壓瞬時值為110 V C．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 D．當單刀雙擲開關由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 8．如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，原線圈接入圖乙所示的不完整的正弦交流電，副線圈接火災報警系統(tǒng)(報警器

6、未畫出)，電壓表和電流表均為理想電表，R0和R1為定值電阻，R為半導體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，下列說法中正確的是(　　) A．R處出現(xiàn)火警時電壓表示數(shù)增大 B．R處出現(xiàn)火警時電流表示數(shù)減小 C．圖乙中電壓的有效值為220 V D．電壓表的示數(shù)為11 V 9．為了浴室用電安全，某同學用理想變壓器降壓給浴室供電；如圖所示，理想變壓器原線圈輸入交變電壓u＝311sin 100πt(V)，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，已知照明燈額定功率為66 W，排氣扇電動機內阻為1 Ω，電流表示數(shù)為3 A，各用電器均正常工作，電表均為理想電表，則(　　) A．電壓表示數(shù)為62 V B

7、．變壓器的輸入功率為186 W C．排氣扇輸出功率為63.75 W D．保險絲熔斷電流不得低于3 A 10．(多選)理想變壓器原線圈a匝數(shù)n1＝200匝，副線圈b匝數(shù)n2＝100匝，線圈a接在u＝44sin 314t V的交流電源上，“12 V　6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R2＝16 Ω，電壓表V為理想電表。下列推斷正確的是(　　) A．交變電流的頻率為100 Hz B．穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為 Wb/s C．電壓表V的示數(shù)為22 V D．R1消耗的功率是1 W 11．(多選)如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內阻不計，繞OO′軸在水平方向的磁感應強度為B的

8、勻強磁場中以角速度ω做勻速轉動，從圖示位置開始計時。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓，副線圈接有可調電阻R，下列判斷正確的是(　　) A．矩形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωcos ωt B．矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間內，通過電流表的電荷量為零 C．當P位置不動，R增大時，電壓表讀數(shù)也增大 D．當P位置向上移動，R不變時，電流表讀數(shù)變大 12．如圖所示，負載電阻R接在理想變壓器的副線圈上，虛線部分可以用一個電阻R1來等效替代，R1稱為等效電阻，這里的等效是指輸入電路的電壓、電流、功率不變。若理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為n1∶n2

9、，則有(　　) A．R1＝2R　　　　　　　 B．R1＝2R C．R1＝R D．R1＝R 答案 二、考點突破 1．【答案】B 【解析】交流電壓表的示數(shù)為電壓的有效值，所以電壓表的示數(shù)為10 V，所以A錯誤。根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得，副線圈的電壓為20 V，所以電阻R上消耗的電功率為P＝＝ W＝40 W，所以C錯誤。副線圈的電流為I2＝＝ A＝2 A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比可得，原線圈中的電流為4 A，所以B正確。變壓器不會改變電流的頻率，所以副線圈輸出交流電的頻率為f＝＝＝

10、＝50 Hz，所以D錯誤。 2．【答案】A 【解析】當S閉合后，由變壓器電壓與匝數(shù)比關系：＝，可知副線圈電壓U2不變，而電路的電阻減小，所以副線圈的電流增大，由P＝I2R知R消耗的電功率增大，故A正確；當S閉合后，電路的電阻減小，副線圈的電流增大，所以電阻R的電壓增大，而副線圈電壓U2不變，所以燈泡兩端的電壓減小，燈L1、L2都不能正常發(fā)光，故B錯誤；由于副線圈中負載電阻減小，消耗的功率為P＝，故消耗的功率增大，又因為輸入功率等于輸出功率，故原線圈的輸入功率增大，所以C錯誤；由電流與匝數(shù)關系＝，知變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變，故原、副線圈中電流之比不變，故D錯誤。 3．【答案】B 【解析

11、】根據(jù)圖乙可知，原線圈輸入的交變電壓的最大值U1m＝180 V，有效值U1＝180 V，周期T1＝0.02 s，頻率f1＝＝50 Hz，又因為n1∶n2＝5∶1，所以副線圈的輸出電壓的最大值為U2m＝36 V，有效值U2＝36 V，周期T2＝T1＝0.02 s，頻率f2＝f1＝50 Hz，故選項C錯誤；若副線圈兩端接阻值為12 Ω的電阻，則I2＝＝3 A，I1＝＝0.6 A>0.5 A，即流過保險絲的電流超過了其熔斷電流，選項A錯誤；若并聯(lián)兩盞“36 V　40 W”的燈泡，流過保險絲的電流I1＝＝0.2I2＝0.2×2× A＝ A<0.5 A，故選項B正確；電容器的耐壓值指的是允許加載電容器兩

12、端的最大電壓值，副線圈的輸出電壓的最大值為U2m＝36 V>36 V，即超過了電容器的耐壓值，故選項D錯誤。 4．【答案】BD 【解析】由題意，理想變壓器輸入、輸出功率之比為1∶1，選項A錯誤；變壓器原、副線圈中的電流強度與匝數(shù)成反比，即＝＝，故選項B正確；由題圖(b)可知交流電壓最大值Um＝51 V，周期T＝0.02 s，角速度ω＝100π rad/s，則可得u＝51sin(100πt)(V)，故選項C錯誤；RT的溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，故選項D正確。 5．【答案】AD 【解析】在圖中將原線圈抽頭P向上滑動時，原線圈的匝數(shù)變大，故輸出的電壓變小，燈泡變

13、暗，選項A正確；電容器的電容C變大時，電容器對電流的阻礙作用變小，故燈泡變亮，選項B錯誤；圖示位置時，線圈位于中性面位置，故矩形線圈中瞬時感應電動勢最小，選項C錯誤；若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω，且線圈轉動一周只有半周產(chǎn)生感應電壓，在這半周中，電壓的最大值是2NBSω，設變壓器原線圈電壓的有效值為U，則·＝·T，即U＝NBSω，選項D正確。 6．【答案】AD 【解析】由于變壓器工作原理是通過原線圈的電流發(fā)生變化，則原線圈產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，故穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化，從而在副線圈中產(chǎn)生感應電流，故這種電流表只能測交變電流，而且測量的是交變電流的有效值，故A正確B錯誤；根據(jù)輸入功率和

14、輸出功率的關系有：P1＝P2，即U1I1＝U2I2，所以：＝，由題意可知：當n1＝1，I2＝0.9 A，即＝，當n1＝3時：＝，解得：I2′＝2.7 A，故C錯誤，D正確。 7．【答案】A 【解析】當單刀雙擲開關與a連接時，原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈兩端的電壓有效值U1＝ V＝220 V，根據(jù)＝，代入數(shù)據(jù)得U2＝22 V，故電壓表的示數(shù)為22 V，A正確；當t＝ s時，c、d間電壓的瞬時值為u＝220sin 100π× V＝110 V，故B錯誤；當單刀雙擲開關與a連接，滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，滑動變阻器電阻的阻值變大，電壓不變，電流表示數(shù)減小，故C錯誤；當單刀雙擲開關由

15、a扳向b時，原線圈匝數(shù)減小，根據(jù)＝，所以U2變大，電壓表和電流表的讀數(shù)均變大，故D錯誤。 8．【答案】D 【解析】R處溫度升高時，阻值減小，電壓表示數(shù)不變，副線圈電流增大，而輸出功率和輸入功率相等，所以原線圈電流增大，即電流表示數(shù)增大，故A、B錯誤；設將此電壓加在阻值為R的電阻上，電壓的最大值為Um，電壓的有效值為U，·＝·T，代入數(shù)據(jù)得圖乙中電壓的有效值為110 V，故C錯誤；變壓器原、副線圈中的電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈中的電壓之比是10∶1，所以電壓表的示數(shù)為11 V，故D正確。 9．【答案】C 【解析】變壓器輸入交變電壓u＝311sin 100πt(V)，有效值U＝

16、220 V，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，所以副線圈電壓U2＝44 V，故A錯誤；電流表示數(shù)為3 A，所以輸出功率P＝44×3 W＝132 W，所以變壓器的輸入功率為132 W，故B錯誤；照明燈的電流I1＝ A＝1.5 A，則排氣扇的電流為I2＝3 A－1.5 A＝1.5 A，則排氣扇輸出功率為P出＝I2U2－I22r＝1.5×44 W－1.52×1 W＝63.75 W，選項C正確；變壓器的初級電流為I＝I次＝ A＝0.6 A，故保險絲熔斷電流不得低于0.6 A，選項D錯誤。 10．【答案】BD 【解析】由u＝44sin 314t V知2πf＝314得：f＝50 Hz，A錯；在副線圈中，

17、小燈泡正常發(fā)光，知副線圈中的電流為0.5 A，進而可求出R2兩端的電壓為8 V，故副線圈兩端的電壓為20 V，電壓表的示數(shù)為20 V，C錯；副線圈兩端電壓的最大值為20 V；由法拉第電磁感應定律知：n2＝20 V，可得：＝ Wb/s，B對；由＝和＝，可知原線圈兩端的電壓為40 V，電流為0.25 A，故加在R1兩端的電壓為44 V－40 V＝4 V，故R1消耗的功率為 1 W，D對。 11．【答案】AD 【解析】從垂直于中性面時開始計時，矩形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωcos ωt，故A正確；矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間內，轉過的角度為ωt＝，磁通量一直增加，電流方向沒有改變，故通過電流表的電荷量為：q＝N≠0(其中R1為回路的等效電阻)，故B錯誤；交流發(fā)電機內電阻不計，故變壓器輸入電壓不變，根 據(jù)理想變壓器的變壓比公式＝，當P位置不動，R增大時，電壓表讀數(shù)不變，仍然等于發(fā)電機的電動勢有效值，故C錯誤；當P位置向上移動，R不變時，根據(jù)理想變壓器的變壓比公式＝，輸出電壓變大，故電流變大，功率變大，故輸入電流也變大，故電流表讀數(shù)變大，故D正確。 12．【答案】B 【解析】設副線圈中的電流為I，則副線圈兩端的電壓為IR，根據(jù)＝，得：U1＝IR，由＝，得：I1＝I，等效電阻：R1＝＝＝2R，故選項B正確。 7