选择题考点专项训练56 变压器与远距离输电（后附解析）-【选择题专练】2025年高考物理一轮复习练习

这是一份选择题考点专项训练56 变压器与远距离输电（后附解析）-【选择题专练】2025年高考物理一轮复习练习，共8页。试卷主要包含了25 A等内容，欢迎下载使用。

A.手机无线充电利用了自感现象
B.1 s内发射线圈中电流方向改变1×105次
C.接收线圈CD端输出电流的有效值为0.25 A
D.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为4∶1
2.(i－t图像＋变压器)一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为2∶1，电阻R1和R2的阻值分别为3 Ω和10 Ω，电流表、电压表都是理想交流电表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是( )
s时，通过电阻R1的电流为0
B.电流表的示数为eq \r(2) A
C.电压表的示数为eq \r(2) V
D.0～0.04 s内，电阻R1产生的焦耳热为0.48 J
3.(B－t图像＋变压器)如图甲所示，100匝圆形线圈接入理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接入阻值为R的电阻，电表都是理想电表。已知每匝线圈的电阻均为R，若在线圈位置加入垂直于线圈平面的磁场，磁感应强度B随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，得到圆形线圈的发热功率与电阻R的功率相等。下列说法正确的是( )
A.eq \f(T,2)时刻两电流表示数均达最大
B.eq \f(T,4)时刻两电流表示数均为0
C.原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1
D.对某一段线圈来说，当磁感应强度最大时，受到的安培力最大
4.(变压器＋I－U图像)图甲是一种家用台灯的原理图，理想自耦变压器的a、b间接入220 V的交流电，变压器线圈总匝数为1 100匝，交流电流表A为理想电表，定值电阻R＝2 500 Ω，灯泡L的伏安特性曲线如图乙所示。当c、P之间线圈匝数为750匝时，则( )
A.灯泡两端的电压约为47 V
B.通过电阻R的电流约为0.02 A
C.电流表的示数约为0.03 A
D.灯泡的功率为2.25 W
5.(负载有非纯电阻电路的变压器)(多选)如图是一款小型电钻及其简化电路图，它由变压器及电机两部分构成，变压器为理想变压器，电机的内阻为1 Ω，额定电压为11 V，额定电流为2.0 A。当变压器输入电压为220 V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正确的是( )
A.变压器的原、副线圈匝数之比是20∶1
B.变压器原线圈电流的最大值为0.1 A
C.变压器的输入功率为4 W
D.电机的效率约为82%
6.(匝数比不变，负载变化的动态分析)(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1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
7.(匝数比与负载都变化的动态分析)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦式交流电，则( )
A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
8.(电压互感器和电流互感器)如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为( )
A.k1U，k2I B.k1U，eq \f(I,k2)
C.eq \f(U,k1)，k2I D.eq \f(U,k1)，eq \f(I,k2)
9.(原线圈串联电阻的变压器)如图所示，理想变压器原线圈与副线圈的匝数比为2∶1，ab端接交流电源，此时电路消耗的总功率为P。若将电阻R0与电阻R互换位置，电路消耗的总功率为2P，则R0与R的比值为( )
A.2∶7 B.7∶2
C.1∶4 D.4∶1
10.(原线圈并联电阻的变压器)在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，定值电阻R1＝R2，R3＝R4，在a、b两端输入一有效值恒定的正弦式交流电，结果理想电流表A1、A2的示数之比为4∶1，则R2∶R3为( )
A.1∶2 B.1∶3
C.2∶3 D.2∶5
11.(多副线圈变压器)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
12.(远距离输电)如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，如图乙，为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻(可视为定值电阻)，R为可变用户电阻(可视为可变电阻)。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为ΔU、ΔI，电压表和电流表均为理想交流电表，下列说法正确的是( )
A.eq \f(ΔU,ΔI)＝R2
B.eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n2,n1)))eq \s\up12(2)R1
C.对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为R′＝eq \f(n1,n2)(R2＋R)
D.输电线路上损耗的功率为P损＝eq \f(R1,R1＋R2＋R)P
解析答案56 变压器与远距离输电
1．B [手机无线充电利用了互感现象，故A错误；由电流的瞬时值表达式i＝eq \f(\r(2),4)sin(π×105)t(A)可知，交变电流的频率为f＝eq \f(1,T)＝eq \f(ω,2π)＝eq \f(π×105,2π) Hz＝5×104 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故1 s内发射线圈中电流方向改变2×5×104次＝1×105次，故B正确；发射线圈AB端输入电流的有效值为I＝eq \f(Im,\r(2))＝eq \f(\f(\r(2),4),\r(2)) A＝0.25 A，由于发射线圈与接收线圈的匝数比为4∶1，所以接收线圈CD端输出电流的有效值为I′＝4I＝1 A，故C错误；发射线圈与接收线圈中磁通量的变化频率相同，则发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同，故D错误。]
2．A [由题图乙可知，在0.03 s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，故A正确；设电流表的示数为I1，则有Ieq \\al(2,1)RT＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),\r(2))))eq \s\up12(2)R·eq \f(T,2)＋(eq \r(2))2R·eq \f(T,2)，求得I1＝eq \f(\r(6),2) A，故B错误；原线圈中只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中电流最大值为2eq \r(2) A，设副线圈交流电的有效值为I2，则Ieq \\al(2,2)RT＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2\r(2),\r(2))))eq \s\up12(2)R·eq \f(T,2)，求得I2＝eq \r(2) A，因此电压表的示数为U＝I2R2＝10eq \r(2) V，故C错误；在0～0.04 s内，电阻R1产生的焦耳热为Q＝Ieq \\al(2,2)R1t＝0.24 J，故D错误。]
3．C [交流电表测量的是有效值，不是瞬时值，两电流表的示数不变，A、B错误；根据题意得Ieq \\al(2,1)×100R＝Ieq \\al(2,2)×R，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，解得eq \f(n1,n2)＝eq \f(10,1)，C正确；当磁感应强度最大时，感应电流为零，线圈受到的安培力等于零，D错误。]
4．D [由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得U2＝150 V，对于副线圈，设灯泡的电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律可得U＝U2－IR，将解析式画入灯泡的U－I图中，由图中交点可得U＝75 V，I＝0.03 A，故A、B错误；由理想变压器的电流规律可知eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，可得I1＝0.02 A，故C错误；灯泡的功率P＝UI＝2.25 W，故D正确。]
5．AD [由理想变压器的电压规律得eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(220,11)＝eq \f(20,1)，A正确；原线圈电流的有效值为I1＝eq \f(n2,n1)I2＝eq \f(1,20)×2 A＝0.1 A，变压器原线圈电流的最大值I1max＝eq \r(2)I1＝0.1eq \r(2) A，B错误；原、副线圈功率相等为P＝U2I2＝11×2 W＝22 W，C错误；电机的效率为η＝eq \f(U2I2－Ieq \\al(2,2)r,U2I2)＝eq \f(11×2－22×1,11×2)≈82%，D正确。]
6．BD [对于理想变压器有U2＝eq \f(n2,n1)U1，U1不变，则U2不变，与如何调节P无关，故B正确；又UL＝U2，所以灯的亮度不变，A错误；P向上滑动时RP减小，则副线圈的电阻R总减小，P出＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R总)增大，又P入＝P出＝U1I1，所以输入电流I1增大，故C错误，D正确。]
7．BC [保持Q的位置不动，则副线圈两端电压U2不变，P向上滑动，则R增大，副线圈电流I2＝eq \f(U2,R＋R0)减小，由P1＝UI1＝U2I2，可知I1减小，电流表读数减小，故A错误，B正确；保持P的位置不动，则R不变，Q向上滑动，n2变大，根据eq \f(U,n1)＝eq \f(U2,n2)得，U2＝eq \f(n2,n1)U，则U2增大，由I2＝eq \f(U2,R＋R0)，知I2增大，由UI1＝U2I2，U不变，知I1增大，电流表读数变大，故C正确，D错误。]
8．B [根据理想变压器的电压和电流规律：eq \f(U0,U)＝k1，eq \f(I0,I)＝eq \f(1,k2)，解得甲图中高压线电压为U0＝k1U，乙图中高压线电流为I0＝eq \f(I,k2)，故B正确，A、C、D错误。]
9．A [设ab端输入的总电压为U，原线圈两端电压为U1，原线圈中电流为I1，副线圈两端电压为U2，副线圈中电流为I2，则U＝I1R0＋U1，又eq \f(U2,U1)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,2)，则U2＝eq \f(1,2)U1，所以U＝I1R0＋2U2＝I1R0＋2I2R，根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,2)，得I2＝2I1，则U＝I1R0＋4I1R，同理，电阻R0与电阻R互换位置后U＝I1′R＋4I1′R0，又总功率eq \f(P,2P)＝eq \f(UI1,UI1′)，得I1′＝2I1，则联立可得I1R0＋4I1R＝2I1R＋8I1R0，即R0∶R＝2∶7，故A正确，B、C、D错误。]
10．C [设理想电流表A2的示数为I2，则副线圈中电流为2I2，根据电流比公式可知，原线圈中电流大小为I2，则R2中电流为3I2，根据电压比公式有eq \f(3I2R2,I2R3)＝eq \f(2,1)，解得eq \f(R2,R3)＝eq \f(2,3)，故C正确。]
11．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，根据能量守恒定律，输出功率等于输入功率，所以当只闭合S1时UI＝eq \f(Ueq \\al(2,1),R1)，当S1和S2都闭合时，UI′＝eq \f(Ueq \\al(2,1),R1)＋eq \f(Ueq \\al(2,2),R2)＝eq \f(4Ueq \\al(2,1)＋Ueq \\al(2,2),4R1)，代入数据I＝1 A、I′＝2 A可得Ueq \\al(2,2)＝4Ueq \\al(2,1)，即U1∶U2＝1∶2，所以n1∶n2＝1∶2，选项B正确。]
12．B [设用户端理想变压器原、副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点U1I1＝U2I2，U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝eq \f(n1,n2)U2，I1＝eq \f(n2,n1)I2，对原线圈电路有U＝I1R1＋U1＝eq \f(n2,n1)I2R1＋eq \f(n1,n2)U2，可得eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU2,ΔI2)))＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n2,n1)))eq \s\up12(2)R1，故A错误，B正确；由U1＝I1R′，结合U1＝eq \f(n1,n2)U2，I1＝eq \f(n2,n1)I2联立可得R′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)(R2＋R)，故C错误；根据C中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为R′，则R1上消耗功率为P损＝eq \f(R1,R1＋R′)P＝eq \f(R1,R1＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))\s\up12(2)（R2＋R）)P，故D错误。]