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2018年高考物理一轮复习:选修3-2 第十一章 第二讲 变压器 电能的输送

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                                   [A 组·基础题]
    一、单项选择题

    1.(2017·山东淄博模拟)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比                        n1∶n2=5∶1,其
原线圈接一交流电源,电压            u=220  2sin 100πt V,副线圈接一电动机,电阻为           11 Ω.若电流

表  A2 示数为  1 A,电表对电路的影响忽略不计,则(  )


    A.交流电的频率为         100 Hz
    B.电动机输出功率为         33 W

    C.电流表     A1 示数为  5 A
    D.变压器原线圈的输入功率为             33 W
                                                       U1   n1
    解析:由    ω=100π   rad/s=2πf,解得   f=50  Hz,A  错误;由U2=n2得副线圈两端的电
                                                            I1 n2

                                        2
压  U2=44 V,电动机的输出功率          P 出=U2I2-I2 R=33 W,B   正确;由I2=n1,解得       I1=0.2 

A,C  错误;变压器原线圈的输入功率              P=U1I1=220×0.2 W=44 W,D     错误.
    答案:B
    2.(2016·高考天津卷)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为
理想电表.下列说法正确的是(  )


    A.当滑动变阻器的滑动触头            P 向上滑动时,R1      消耗的功率变大
    B.当滑动变阻器的滑动触头            P 向上滑动时,电压表         V 示数变大

    C.当滑动变阻器的滑动触头            P 向上滑动时,电流表         A1 示数变大

    D.若闭合开关       S,则电流表     A1 示数变大,A2    示数变大

    解析:滑动变阻器的触头向上滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,R1                               中的电

流变小,R1    消耗的功率变小,选项          A 错误;滑动变阻器的触头向上滑动时,R1                两端的电压
变小,电压表      V 示数变大,选项       B 正确;滑动变阻器的触头向上滑动时,副线圈电路的总

电阻变大,总功率变小,原线圈的功率也变小,电流表                       A1 的示数变小,选项        C 错误;闭

合开关   S,R1  两端的电压变大,电压表           V 示数变小,A2     示数变小,选项       D 错误.
    答案:B
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    3.(2017·河南濮阳油田教育中心模拟)普通的交流电流表不能
直接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

Iab,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为               Icd,为了使电流表能
正常工作,则(  )

    A.ab  接 MN、cd  接  PQ,Iab<Icd

    B.ab  接 MN、cd  接  PQ,Iab>Icd

    C.ab  接 PQ、cd  接 MN,Iab<Icd

    D.ab  接 PQ、cd  接  MN,Iab>Icd
                           I1  n2
    解析:利用变压器工作原理I2=n1,所以输入端                  ab 接 MN,输出端     cd 接 PQ,所以

B 正确,D    错误.电流互感器的作用是使大电流变成小电流,所以                       Iab>Icd,所以  A、C  错
误.

    答案:B
    4.(2017·福建漳州八校联考)如图,一理想变压器原线圈接正弦式交流电源,副线圈接

有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化),灯上均标有“36                     V,6 W”字样,此时      L1 恰好正常发
光,图中两个电表均为理想电表,其中电流表的示数为                       0.5 A,下列说法正确的是(  )


    A.原、副线圈匝数之比为           3∶1
    B.变压器的输入功率为          12 W
    C.电压表的示数为        9 V

    D.若   L3 突然断路,则     L1 变暗,L2  变亮,输入功率减小
                                   6     1                 362

    解析:L1   恰正常发光,其电流为          I=36 A=6  A,灯泡的电阻       R=  6  Ω=216  Ω,电压
        1                                                       1

表示数为2IR=18     V,根据输入功率等于输出功率知              U1×0.5  A=(36+18)×6   W=9  W,解

得  U1=18  V,原、副线圈匝数之比为            18∶54=1∶3,A、B、C    错误.若    L3 突然断路,则副

线圈总电阻增大,电流减小,则              L1 变暗,分压减小,L2       分压增大变亮,输入功率减小,
D 正确.
    答案:D
    二、多项选择题

    5.(2017·湖南永州模拟)如图所示,M           是一小型理想变压器,接线柱             a、b 接在电压

u=311sin  314t V 的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统,其中                         R2 是用半
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导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器,电流表                         A2 是值班室的显示器,显示

通过   R1 的电流,电压表      V2 显示加在报警器两端的电压(报警器未画出),R3                 是一定值电

阻.当传感器      R2 所在处出现火情时,下列说法正确的是(  )


    A.变压器的输入功率不变
    B.变压器的输入功率增大

    C.电流表     A1 的示数增大,电压表        V1 的示数增大

    D.电流表     A2 的示数减小,电压表        V2 的示数减小
    解析:原线圈两端的电压由电源决定,副线圈两端的电压由电源电压和匝数比决定,

所以电压表     V1 的示数不变,R2      处出现火情,R2     的温度升高,R2      的阻值减小,副线圈的电

流  I2 增大,则原线圈的电流        I1 增大,即电流表      A1 的示数增大,I2     增大,R3   两端的电压增

大,则电压表      V2 的示数减小,电流表         A2 的示数减小,C      错误,D   正确;变压器的输入功

率  P=U1I1 增大,A   错误,B    正确.
    答案:BD


    6.(2017·湖北襄阳调考)如图所示电路中的变压器为理想变压

器,S   为单刀双掷开关.P        是滑动变阻器      R 的滑动触头,U1      为加

在原线圈两端的交变电压,I1、I2           分别为原线圈和副线圈中的电
流.下列说法正确的是(  )

    A.保持    P 的位置及    U1 不变,S  由  a 切换到   b,则  I2 减小

    B.保持    P 的位置及    U1 不变,S  由  b 切换到   a,则  R 上消耗的功率减小

    C.保持    P 的位置及    U1 不变,S  由  b 切换到   a,则  I1 增大

    D.保持    U1 不变,S   接在  b 端,将   P 向上滑动,则      I1 减小

    解析:保持     P 的位置及    U1 不变,S   由 a 切换到   b,副线圈匝数变少,所以副线圈两端

电压变小,电阻不变,所以            I2 减小,A  正确;保持      P 的位置及   U1 不变,S   由  b 切换到  a,
副线圈匝数变多,所以副线圈两端电压变大,电阻不变,所以                          R 上消耗的功率变大,B         错

误;保持    P 的位置及    U1 不变,S   由  b 切换到  a,副线圈匝数变多,所以副线圈两端电压变

大,电阻不变,所以         I2 增大,输出功率与输入功率相等且都增大,则                  I1 增大,故   C 正确;

保持   U1 不变,S  接在   b 端,P  向上滑动,变阻器接入电路的电阻变小,电压不变,所以输

出功率变大,故原线圈的输入功率变大,则                   I1 增大,故  D 错误.
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    答案:AC
    7.(2017·河北张家口模拟)如图所示,50            匝矩形闭合导线框        ABCD 处于磁感应强度大
       2
小  B=10 T 的水平匀强磁场中,线框面积             S=0.5 m2,线框电阻不计,线框平面与磁感线垂
直,以此时刻为计时起点,线框绕垂直于磁场的轴                     OO′以角速度      ω=200 rad/s 匀速转动,
并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220                    V,60 W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断
器允许通过的最大电流为           10 A,下列说法正确的是(  )


    A.图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零
    B.线框中交变电压瞬时值的表达式为                e=500  2·sin 200t V
    C.变压器原、副线圈匝数之比为              50∶11
    D.变压器允许输出的最大功率为              5 000 W
    解析:图示位置穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A                           错误;产生的交流
                         2
电的最大值     Em=NBSω=500       V,从图示位置计时,线框中交变电压的瞬时值表达式                      e=
                                               n1  500  25
500 2sin 200t V,B 正确;变压器原、副线圈的匝数比n2=220=11,C                  错误;变压器允许

输出的最大功率       P=U1I1max=500×10 W=5 000 W,D     正确.
    答案:BD
    8.(2017·河南中原名校联盟质检)如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图.变
压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动,可以认为电压

表  V1 示数不变.输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用                            R0 表示,变阻
器  R 表示用户用电器的总电阻.如果变压器上的能量损失忽略不计,当用户的用电器增加
时,图中各表的示数变化的情况是(  )


    A.电流表     A1 示数变大                 B.电流表     A2 示数变小

    C.电压表     V2 示数变大                 D.电压表     V3 示数变小
    解析:当用电器增加时,相当于              R 的值减小,副线圈的总电阻减小,所以电流要变大,

即电流表    A2 的示数变大,B      错误;理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,
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由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压不变,所以电压表                              V2 示数不变,C     错
误;由于变压器输入功率和输出功率相等,副线圈的电阻减小了,输出功率变大了,所以

原线圈的输入功率也要变大,因为输入电压不变,所以输入电流要变大,所以电流表                                    A1 的

示数变大,A      正确;由于副线圈的电流变大,电阻               R0 两端的电压变大,又因为电压表

V2 的示数不变,所以电压表          V3 的示数变小,D      正确.
    答案:AD
                                   [B 组·能力题]
    选择题

    9.(2017·广东第二次联考)如图所示的电路中,变压器为理想变压器,
原线圈接一正弦交变电流,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电

压表和电流表均为理想电表,R0             为定值电阻,R      为半导体热敏电阻,
其阻值随温度的升高而减小,则当该装置附近有火源而导致其所在位置温度升高时(不考虑
仪器的损坏)(  )
    A.电流表示数不变
    B.电压表的示数不变

    C.R0 的功率变小
    D.变压器的输出功率减小
    解析:根据变压器原理可知,变压器输出电压由输入电压和线圈匝数比决定,故输出

电压不变,电压表示数不变,因热敏电阻阻值减小,则副线圈总电流增大,则输入电流增

                                              2
大,故   A 错误,B    正确;因输出电流增大,则由             P=I R0 可知,R0  的功率变大,故       C 错误;
因输出电压不变,输出电流增大,则由                 P=UI 可知,变压器的输出功率增大,故               D 错误.

    答案:B
    10.(2017·江西上饶模拟)图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为                       2∶1,现在原线圈

两端加上交变电压        u=311sin 100πt V 时,灯泡   L1、L2 均正常发光,电压表和电流表可视为
理想电表,则下列说法中正确的是(  )


    A.该交流电的频率为         100 Hz
    B.电压表的示数为        155.5 V
    C.若将变阻器的滑片         P 向上滑动,则电流表的示数变大

    D.若将变阻器的滑片         P 向上滑动,则      L1 将变暗,L2   将变亮
                                                                  U1 n1

    解析:交流电的角速度          ω=100π  rad/s=2πf,解得   f=50 Hz,A  错误;由U2∶n2及     U1=
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220 V,解得    U2=110 V,B  错误;若将变阻器的滑片           P 向上移动,变阻器接入电路的电阻

变小,电流表的示数增大,副线圈两端的电压不变,L1                      的亮度不变,L2      两端的电压增大,

L2 的亮度增大,C      正确,D   错误.
    答案:C
    11.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为                    10∶1,b   是原线圈中心的抽头,电
压表和电流表均为理想电表,除              R 以外其余电阻不计.从某时刻开始在原线圈两端加上交
                               2
变电压,其瞬时值表达式为            u1=220  ·sin 100πt V.下列说法中正确的(  )


           1
    A.t=600 s 时,电压表的示数为         220 V
           1
    B.t=600 s 时,a、c   两点间电压瞬时值为         110 V
    C.滑动变阻器滑片向上移,电压表的示数不变,电流表的示数减小
    D.单刀双掷开关由         a 扳向 b,电压表的示数不变,电流表的示数减小
    解析:原线圈两端电压有效值为              220  V,由理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数
                                                                           1
之比可得,副线圈两端电压有效值为                22   V,电压表测量的是有效值,故             A 错误;t=600 
s 时,a、c   两点间电压瞬时值为         110 2  V,故  B 错误;滑动变阻器滑片向上移,接入电阻
变大,副线圈两端电压由匝数比和输入电压决定,电压表的示数不变,电流表示数减小,

C 正确;单刀双掷开关由          a 扳向  b,匝数比变小,匝数与电压成正比,所以电压表和电流

表的示数均变大,故         D 错误.

    答案:C
    12.(多选)(2017·山东日照模拟)如图所示,a、b             端输入恒定的交变电压.理想变压器
原、副线圈分别接有额定电压均为               12 V、额定功率均为       2 W  的灯泡   A、B、C.闭合开关,
灯泡均正常发光,则下列说法正确的是(  )


    A.原、副线圈的匝数比为           1∶2
    B.电压表     V 的示数为    24 V
    C.变压器的输入功率为          4 W
    D.副线圈上再并联一个相同的灯泡               D,灯泡    A 会被烧坏
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                                                 n1  I2  2

    解析:设通过灯泡的额定电流为              I,则  I1=I,I2=2I,n2=I1=1,A    错误;副线圈两端

的电压为    12 V,原线圈两端的电压为          24 V,电压表的示数为        U=U1+UA=36 V,B     错误;
                       P  2     1                                 1

每一个灯泡的额定电流          I=U=12   A=6  A,变压器的输入功率         P1=U1I=24×6    W=4  W,
C 正确;副线圈再并联一个相同的灯泡,副线圈的电阻要减小,电流增大,则原线圈的电

流要增大,A      灯中的电流要增大,超过额定电流,A                灯会被烧坏,D      正确.

    答案:CD
                                                                2
    13.(多选)(2017·山西运城质检)如图所示,匀强磁场的磁感应强度                     B=  2  T,单匝矩形
线圈面积    S=1  m2,电阻    r=10  Ω,绕垂直于磁场的轴         OO′匀速转动.线圈通过电刷与一

理想变压器原线圈相接.V           为理想交流电压表,A1、A2          为理想交流电流表,L1、L2          为两个

完全相同的电灯泡,灯泡上标有“20               V,20 W”的字样且均正常发光,电流表             A1 的示数为    1 
A.则以下说法正确的是(  )


    A.电流表     A1、A2 的示数之比为      1∶2
    B.理想电压表原、副线圈的匝数之比为                 1∶2
    C.线圈匀速转动的角速度           ω=100 rad/s
    D.电压表的示数为         40 2 V
                                                              PL

    解析:变压器副线圈两端的电压              U2=20 V,副线圈中的电流         I2=2×UL=2 A,所以电
                                                      n1 I2  2

流表   A1 和 A2 的示数之比为     1∶2,A 正确;原、副线圈的匝数比n2=I1=1,B               错误;原线

圈两端的电压为       U1,则   U1=2U2=40  V,电压表的示数为         40 V,D  错误;线圈产生的电动
                                                             50 2
                                                        Em   2
                                                               × 1
势为   E=U1+I1r=50     V,电动势的最大值        Em=BSω,解得     ω=BS=    2      rad/s=100 
rad/s,C 正确.
    答案:AC
    14.(多选)(2016·江西名校学术联盟第一次调研)如图甲所示,空间中存在一水平方向
的匀强磁场,磁感应强度           B=0.5   T,一矩形线圈绕水平中心轴            P 匀速转动,转动角速度
ω=10  2 rad/s,线圈面积    S=0.3 m2,匝数   n=4,现把甲图产生的交流电加在乙图的                 a 线圈
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两端,铁芯上的另一线圈           b 与一个标有“12     V,9 W”的小灯泡相连.线圈          a 与 b 的匝数之比
为  1∶2.甲图中的矩形线圈从图示位置运动开始计时,不计所有导线的电阻,则(  )


    A.线圈转动产生的感应电动势             e=6  2sin 10 2t V
    B.线圈绕     P 转动时的电动势等于绕另一平行于              P 轴的  Q 轴转动时的电动势
    C.小灯泡恰好正常发光
    D.小灯泡不能正常发光
    解析:线圈在匀强磁场中匀速转动产生的感应电动势与线圈的形状和转轴的位置无关,

与线圈匝数、面积、磁感应强度、线圈转动的角速度和计时的起点位置有关,产生的感应

电动势   e=nBSωcos  ωt,故   e=6 2cos 10 2t(V),故 A 选项错误,B      选项正确;不计导线的

电阻,加在     a 线圈两端的电压有效值为           6 V,而这里铁芯不闭合,a、b           线圈的磁通量应是
                                            ΔΦa       ΔΦb     u1 u2

a 线圈的大于     b 线圈的,即    ΔΦa>ΔΦb,又因      u1=na Δt ,u2=nb Δt ,则na>nb,得     u2<
12 V,小灯泡不能正常发光,故            C 选项错误,D     选项正确.

    答案:BD 
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