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2019届一轮复习物理江苏专版:课时跟踪检测(三十六) 变压器 电能的输送

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           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.[多选](2018·苏州八校联考)如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为                          2∶1,原
线圈两端的交变电压随时间变化规律如图乙所示,灯泡                       L 的额定功率为      22  W。闭合开关
后,灯泡恰能正常发光。则(  )


    A.原线圈输入电压的瞬时值表达式为                u=220  2sin 100πt V
    B.灯泡的额定电压为         110 V
    C.副线圈输出交流电的频率为             100 Hz
    D.电压表读数为        220 V,电流表读数为      0.2 A
                                                     2π
    解析:选    AB 由题图可知:周期          T=0.02 s,角速度    ω=  T =100π rad/s,则原线圈输
                             2
入电压的瞬时值表达式:u=220             sin 100πt V  ,故  A 正确;原线圈电压的有效值:U1=
220 2                                                                  U1n2
   2
      V=220  V,根据理想变压器电压与匝数成正比,得副线圈两端的电压:U2=                            n1 =
                                          1
110 V,故   B 正确;周期     T=0.02 s,频率为:f=T=50 Hz,变压器不改变交流电的频率,
所以副线圈输出交流电的频率为              50 Hz,故   C 错误;原线圈电压有效值为            220 V,电压表
                               P2                                  I2

的读数为    220 V,副线圈电流:I2=U2=0.2         A,根据电流与匝数成反比得:I=             2 =0.1 A,
故  D 错误。
    2.[多选]如图所示,矩形线圈           abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴             OO′匀速转动,

线圈的电阻不计,线圈共           N 匝,理想变压器原、副线圈的匝数比为                1∶2,定值电阻       R1=

R2=R,当线圈的转动角速度为            ω 时,电压表的示数为         U,则(  )


                     2U
    A.电流表的示数为         R
    B.从线圈转动到图示位置开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式为                                e=

5 2Ucos ωt
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                                              5 2U
    C.线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为                     2Nω
    D.当线圈的转动角速度为           2ω 时,电压表的示数为         2U
                                      U      I1  n2

    解析:选    ACD 流过副线圈的电流           Im=R,根据I2=n1可知,流过电流表的电流               I1=
2U                                          U1  n1             U

 R ,故  A 正确;变压器中原线圈的电压为             U1,根据U2=n2可知电压         U1=2,电阻    R1 分得
                                                                 5U

的电压   UR=I1R=2U,故线圈产生的感应电动势的有效值为                   U 有=U1+UR=    2   ,最大值
            5 2U
      2
Em=   U 有=   2  ,故从线圈转动到图示位置开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表
         5 2                                          Em   5 2U

达式为   e=  2 Ucos ωt,故   B 错误;根据     Em=NBSω   可知  BS=Nω=   2Nω ,故  C 正确;根

据  Em=NBSω   可知,转动角速度加倍,产生的感应电动势加倍,故电压表的示数加倍,故
D 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。
    4.[多选](2018·南通模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为                          44∶5,
b 是原线圈的中心抽头,S          为单刀双掷开关,负载电阻           R=25 Ω。电表均为理想电表,在原
线圈   c、d 两端接入如图乙所示的正弦交流电,下列说法正确的是(  )


    A.当   S 与 a 连接,t=1×10-2s    时,电流表的示数为         0
    B.当   S 与 b 连接,t=1.5×10-2s   时,电压表的示数为         50 2 V
    C.当   S 与 b 连接时,电阻     R 消耗的功率为      100 W
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    D.当   S 与 a 连接时,1 s   内电阻   R 上电流方向改变       100 次
    解析:选    CD 由图像可知,电压的最大值为               220 2  V,交流电的周期为         2×10-2s,
所以交流电的频率为         f=50  Hz,交流电的有效值为         220 V,根据电压与匝数成正比可知,
                                     U2
副线圈的电压为       25 V,根据欧姆定律知        I= R =1 A,根据电流与匝数成反比知原线圈电流
      5

为  I1=44I,故  A 错误;当单刀双掷开关与           b 连接时,副线圈电压为         50  V,电压表示数为
有效值为    50 V,不随时间的变化而变化,故             B 错误;S    与 b 连接时,电阻      R 消耗的功率为
U22
 R =100   W,则   C 正确;变压器不会改变电流的频率,所以副线圈输出电压的频率为                            50 
Hz,1 s 内电流方向改变       100 次,所以    D 正确。
    对点训练:理想变压器的动态分析

    5.[多选](2018·宿迁模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为                         2∶1,原线
圈接入图乙所示的正弦交变电流,电表均为理想电表。下列说法正确的有(  )


    A.电压表的示数为         110 V
    B.交变电流的频率为         50 Hz
    C.滑动变阻器滑片向下滑动时,电压表示数变大
    D.滑动变阻器滑片向上滑动时,电流表示数变小
                                          311                          n2
                                            2
    解析:选    BD 变压器输入电压有效值:U1=                  V=220  V;次级电压:U2=n1U1=
1
2×220 V=110 V   ,则电压表的示数小于          110 V,选项   A 错误;交变电流的周期为          0.02 s,
则频率为    50    Hz,选项    B 正确;滑动变阻器滑片向下滑动时,R                变小,次级电流变大,

R0 上的电压变大,则电压表示数变小,选项                 C 错误;滑动变阻器滑片向上滑动时,R                变大,
则次级电流变小,初级电流变小,电流表示数变小,选项                        D 正确。
    6.[多选](2018·徐州模拟)如图所示,变压器原、副线圈的匝
                                          2
数比   n1∶n2=2∶1,原线圈所接交变电压            u=25   sin 100πt(V),
C 为电容器,L     为自感线圈,刚开始开关           S 断开,下列说法正确
的是(  )
    A.开关闭合前,交流电压表示数为               12.5 V
    B.开关闭合稳定后,灯泡比闭合前暗
    C.只增加交变电流的频率,灯泡变亮
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    D.只增加交变电流的频率,电压表读数变大
    解析:选    AB 根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,电
感线圈对交流电有阻碍作用,并且交流电的频率越大,电感的阻碍作用就越大,再根据电

压与匝数成正比即可求得结论。由题可知,原线圈的电压有效值为                            25 V,根据变压器的电
                                                                    n2

压与匝数关系可知,开关闭合前,交流电压表示数,即副线圈两侧的电压:U2=n1U1=
1
2×25 V=12.5 V,故    A 正确;开关闭合后灯泡与电容器并联,电路中的电流值增大,线圈
对电路中电流的阻碍作用增大,则线圈上分担的电压增大,所以灯泡比闭合前暗,故                                    B 正
确;交流电的频率越大,电感线圈对交流电的阻碍作用就越大,所以电路的电流会减小,

灯泡的亮度要变暗,故          C 错误;交流电的频率对变压器的变压关系没有影响,故                       D 错误。
    7.(2018·镇江六校联考)如图所示,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,下列说法正确
的是(  )
    A.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
    解析:选    B 变压器的输入电压决定输出电压,输出电流决定输入电流,输出功率决

定输入功率;结合功率表达式分析判断即可。当光照变弱时,R2                          增大,副线圈中总电阻增
                                                        U2
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=  R 可得副线圈中消耗的

电功率减小,即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
    n2                                     U2

U2=n1U1 可得,副线圈两端的电压增大,根据                P=  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,原线圈中电流减小,C                           错误;当    U 增大
            n2

时,根据    U2=n1U1  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。
    8.[多选](2018·盐城模拟)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为

10∶1,A、V    均为理想电表,R、L         和 D 分别是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、理
想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压                       u,下列说法正确的是(  )
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    A.电压的频率为        100 Hz
    B.V  的示数为    22 2 V
    C.有光照射      R 时,A  的示数变大
    D.抽出    L 中的铁芯,D     变亮
                                                                        1
    解析:选    CD 原线圈接入如图乙所示电源电压,T=0.02                     s,所以频率为     f=T=50 
Hz,故   A 错误;原线圈接入电压的最大值是              220 2   V,所以原线圈接入电压的有效值是
U=220 V,理想变压器原、副线圈匝数比为                10∶1,所以副线圈电压是          22 V,所以   V 的示
                                                                   U2
数为   22 V,故   B 错误;有光照射       R 时,R  阻值随光强增大而减小,根据             P=R总,得副线
圈输出功率增大,所以原线圈输入功率增大,所以                     A 的示数变大,故       C 正确;抽出      L 中
的铁芯,理想线圈自感系数减小,理想线圈对电流的阻碍减小,所以                             D 变亮,故    D 正确。
    对点训练:远距离输电

    9.[多选](2018·南师大附中模拟)如图甲所示为远距离输电示意图,升压变压器原副线
圈匝数比为     1∶10,降压变压器副线圈接有负载电路,升压变压器和降压变压器之间的长
距离输电线路的电阻不能忽略,变压器视为理想变压器,升压变压器左侧输入端输入如图

乙所示交变电压,下列说法中正确的有(  )


    A.升压变压器副线圈输出电压的频率为                 50 Hz
    B.升压变压器副线圈输出电压的有效值为                  31 V
    C.滑片    P 向右移动时,降压变压器的输出电压变大
    D.滑片    P 向右移动时,整个输电系统的效率降低
    解析:选    AD 本题考查的是远距离输电的问题;变压器不改变输入电压的频率,由
                                                    3 100
图可得频率为      50 Hz;升压变压器副线圈输出电压的有效值为                   2  V;滑片    P 向右移动时,
降压变压器的输出电流变大,导致输入电流也变大,输电导线分压变大,降压变压器输出

电压减少,输电线损耗变大,则整个输电系统的效率会降低;A、D                            正确。
    10.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
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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
                                                              1
    解析:选    D 由   u­t 图像可知,交流电的周期          T=0.02  s,故频率    f=T=50  Hz,选项
                                             Um
                                               2      2
A 错误;交流电的最大值          Um=500  V,故有效值      U=    =250    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;
                                                   I1 n2
当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的电流减小,根据I2=n1,原线圈(输电线)上的电

                 2
流减小,根据      P=I1  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](2018·盐城适应性考试)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,A1、V1       和  A2、V2 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      I1、U1、I2、U2  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                                I1、

I2、U1、U2  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   V1 示数  U1 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                           U2 均匀

增大,电压表      V2 示数  U2 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                      U2 均匀增大,电阻       R 中电流

均匀增大,电流表        A2 示数  I2 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          A1 示数  I1 增大,或者根据电流表         A1 示数 I1 为电流有效值,不可能
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呈正弦变化,选项        B 错误。
    12.(2018·无锡模拟)如图所示,理想变压器有两个副线圈,匝数

分别为   n1 和 n2,所接负载     4R1=R2,当只闭合      S1 时,电流表示数为

1 A,当  S1 和 S2 都闭合时,电流表示数为          2 A,则  n1∶n2 为(  )
    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∶U1∶U2=n∶n1∶n2,根
                                                    U12

据能量守恒,输出功率等于输入功率,所以只闭合                     S1 时 UI=  R1 ,当  S1 和 S2 都闭合时,
      U12  U22  4U12+U22

                                                          2     2
UI′=   R1 + R2 =    4R1   ,代入数据     I=1 A、I′=2    A 可得  U2 =4U1  ,即  U1∶U2=

1∶2,所以    n1∶n2=1∶2,选项      B 对。
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    13.(2018·扬州一模)某一火警报警系统原理图如图所示,报警器未画出,a、b                           接在电

压  u=311sin  314t(V)的正弦交流电源上,Rt       为半导体热敏材料制成的传感器,Rt              的电阻值
随温度升高而减小,下列说法正确的是(  )


    A.电压表     V 的示数为    311 V
    B.电容器     C 电容增大,灯      L 变暗

    C.Rt 所在处出现火警时,电流表            A 的示数增大

    D.Rt 所在处出现火警时,变压器输入功率减小
    解析:选    C a、b   接在电压    u=311sin  314t(V)的正弦交流电源上,那么原线圈的电压

的有效值为     U=220   V,那么电压表的示数应为           220 V,故   A 错误;根据容抗表达式          XC=
  1
2πfC,当电容增大时,则容抗减小,因电压不变,那么通过灯的电流增大,即灯泡变亮,
故  B 错误;当    Rt 所在处出现火警时,其电阻减小,因副线圈的电压不变,那么通过的电流
增大,则电流表       A 的示数增大,故       C 正确;由上分析,副线圈的电流增大,那么输出功率
增大,则输入功率也增大,故             D 错误。
    14.[多选](2018·镇江模拟)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(  )
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    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
  U1  n1
系U2=n2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
                                  I1 n2
最大值为    1  A,根据原副线圈电流关系I2=n1可得副线圈中电流的最大值为                        11 A,C  项正
                                                                U2      22 2
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′=   I2 -R=  11  
Ω-1 Ω=(2   2-1)Ω,故    D 项错。
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