高中物理高考 3 第二节　变压器　远距离输电　新题培优练

这是一份高中物理高考 3 第二节　变压器　远距离输电　新题培优练，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题
1．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则( )
A．变压器输入功率约为3.9 W
B．输出电压的最大值是110 V
C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式i＝0.05sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(100πt＋\f(π,2))) A
解析：选A.由题图可知通过负载的电流最大值为Im＝0.05 A，周期T＝0.02 s，故电流的函数表达式i＝Imsineq \f(2π,T)t＝0.05sin 100πt (A)，D错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U2m＝eq \r(2)U2＝110eq \r(2) V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝eq \f(0.05,\r(2))×110 W≈3.9 W，A正确．
2．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则( )
A．用户端的电压为eq \f(I1U1,I2)
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为Ieq \\al(2,1)r
D．输电线路上损失的电功率为I1U
解析：选A.根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝eq \f(I1U1,I2)，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－Ieq \\al(2,1)r＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率P′＝Ieq \\al(2,1)r＝I1(U－U1)，选项D错误．
3. 如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000eq \r(2)·sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V 880 W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知( )
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
解析：选C.由题可知，副线圈输出电压U2＝220 V＋Ur，eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(11 000,220＋Ur)＜eq \f(50,1)，故A错误；2πf＝100π Hz，f＝50 Hz，故B错误；I2＝eq \f(880,220) A＝4 A，故C正确；由于理想变压器P入＝P出＝Ieq \\al(2,2)r＋880 W＞880 W，故D错误．
4. 在如图所示的铁芯上绕有4个线圈，匝数之比为n1∶n2∶n3∶n4＝1∶1∶2∶1，今在线圈1两端接正弦交流电源，下列判断正确的是( )
A．U1＝U2＝eq \f(1,2)U3＝U4
B．U1＝U2＝eq \f(1,2)U3，U4＝0
C．U1＝U2＋U3＋U4
D．以上均不对
解析：选B.线圈1、2、3的电压关系遵守变压比公式，线圈4中的磁通量始终为0，不产生感应电动势，故U4＝0，B正确．
5．远距离输电的原理图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2
电压分别为U1、U2，电流分别为 I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )
A．eq \f(I1,I2)＝eq \f(n1,n2)B．I2＝eq \f(U2,R)
C．I1U1＝Ieq \\al(2,2)RD．I1U1＝I2U2
解析：选D.根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).U2不是加在R两端的电压，故I2≠eq \f(U2,R)，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq \\al(2,2)R与下一级变压器的输入功率之和．只有选项D正确．
6. 如图是原、副线圈有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S2与定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数，现在原线圈加一电压有效值为U的正弦交流电，当S1接a，S2接c时，电流表的示数为I，下列说法正确的是( )
A．当S1接a，S2接d时，电流表示数为2I
B．当S1接a，S2接d时，电流表示数为eq \f(I,2)
C．当S1接b，S2接c时，电流表示数为4I
D．当S1接b，S2接d时，电流表示数为eq \f(I,2)
解析：选C.设S1、S2分别接a、c时，原、副线圈匝数比为n1∶n2，则输出电压U2＝eq \f(n2,n1)U，功率P＝UI＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R0)；在S1、S2分别接a、d时，输出电压U2′＝eq \f(n2U,2n1)，功率P′＝UI′＝eq \f(U′eq \\al(2,2),R0)，联立得I′＝eq \f(1,4)I，A、B项均错；同理可知，C项正确，D项错误．
7. 如图所示，电路中变压器原线圈匝数n1＝1 000，两个副线圈匝数分别为n2＝500、n3＝200，分别接一个R＝55 Ω的电阻，在原线圈上接入U1＝220 V的交流电源．则两副线圈输出电功率之比eq \f(P2,P3)和原线圈中的电流I1分别是( )
A．eq \f(P2,P3)＝eq \f(5,2)，I1＝2.8 A B．eq \f(P2,P3)＝eq \f(2,5)，I1＝2.8 A
C．eq \f(P2,P3)＝eq \f(25,4)，I1＝1.16 AD．eq \f(P2,P3)＝eq \f(4,25)，I1＝1.16 A
解析：选C.对两个副线圈有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)、eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3)，所以U2＝110 V，U3＝44 V，又因为P＝eq \f(U2,R)，所以eq \f(P2,P3)＝eq \f(Ueq \\al(2,2),Ueq \\al(2,3))＝eq \f(25,4)；由欧姆定律得I2＝eq \f(U2,R)＝2 A，I3＝eq \f(U3,R)＝0.8 A，对有两个副线圈的变压器有n1I1＝n2I2＋n3I3，得I1＝1.16 A，故C正确．
8．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象，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图象可知，交流电的周期T＝0.02 s，故频率f＝eq \f(1,T)＝50 Hz，选项A错误；交流电的最大值Um＝500 V，故有效值U＝eq \f(Um,\r(2))＝250eq \r(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eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝Ieq \\al(2,1)R，得输电线上损失的功率减小，选项D正确．
9．(2019·湖南师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时( )
A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小
B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小
C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变
D．线路损耗功率不变
解析：选C.因为输入电压和匝数比都不变，电压表V1、V2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流比等于匝数比的倒数且匝数比不变知电流都增大，故A错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；线路上的电流变大，则线路消耗的功率变大，选项D错误．
10．(2019·江西八校联考)有一种调压变压器的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A．当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小
B．当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小
C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小
D．当P不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大
解析：选A.当R3不变，P顺时针转动时，nMN减小，由eq \f(UCD,UMN)＝eq \f(nCD,nMN)，知UMN减小，则电压、电流表读数均减小，A项正确，同理知B项错误；当P不动时，匝数nMN不变，输出电压UMN不变，滑片向上滑动，根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C项错误，同理知D项也错误．
二、多项选择题
11. 如图，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A．以下判断正确的是( )
A．变压器输入功率为484 W
B．通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C．通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3
解析：选BD.变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，选项A错误；由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(220,60)＝eq \f(11,3)，选项D正确；由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得I1＝eq \f(n2,n1)I2＝eq \f(3,11)×2.2 A＝0.6 A，选项B正确；根据I＝eq \f(Im,\r(2))得副线圈上的电流的最大值I2m＝eq \r(2)I2＝2.2eq \r(2) A，选项C错误．
12. 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
解析：选BC.保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2＝eq \f(U2,R0＋R)知，I2变小，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，选项B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R0＋R)知副线圈输出功率变大，由P1＝P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1＝I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误．
13. 如图所示理想变压器的三个线圈的匝数n1∶n2∶n3＝1∶4∶4，在M、N间接正弦交流电源，在a、b和c、d间接相同的电阻器R，则( )
A．U1＝U2＝4U3B．U2＝U3＝2U1
C．I1＝4I2＝4I3D．P1＝2P2＝2P3
解析：选BCD.由于副线圈有两个相同的铁芯，所以原线圈中的磁通量与副线圈中的磁通量关系为：Φ1＝2Φ2＝2Φ3，磁通量变化率关系为：eq \f(ΔΦ1,Δt)＝2eq \f(ΔΦ2,Δt)＝2eq \f(ΔΦ3,Δt)，故每匝线圈产生的感应电动势关系为：e1＝2e2＝2e3，对理想变压器有：U1＝n1e1，U2＝n2e2，U3＝n3e3，因此，可得：eq \f(U1,n1)＝eq \f(2U2,n2)＝eq \f(2U3,n3)，代入n1∶n2∶n3＝1∶4∶4得U2＝U3＝2U1，故A错误，B正确；由能量守恒得：P1＝P2＋P3＝2P2＝2P3，D正确；由I1U1＝2I2U2＝2I3U3得：I1＝4I2＝4I3，C正确．
14．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2均为10 Ω.在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是( )
A．当S与a连接后，理想电流表示数为2.2 A
B．当S与a连接后，理想电压表示数为11 V
C．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz
D．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍
解析：选AD.由题图可以知道，交变电流的电压有效值为220 V、周期为0.02 s，频率为50 Hz.当S接a时，由变压器的原理可以知道，n2两端电压有效值为22 V，由闭合电路欧姆定律，得理想电压表的示数为22 V，理想电流表示数为2.2 A，故选项A正确，选项B错误；当S由a拨到b后，原线圈电压频率不变，原线圈匝数减半，则副线圈频率不变，故选项C错误；副线圈两端电压加倍，负载电阻不变，副线圈的输出功率变为原来的4倍，原线圈的输入功率也变为原来的4倍，故选项D正确．
15．电流互感器和电压互感器如图所示．其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则( )
A．A为电流互感器，且n1B．A为电压互感器，且n1>n2，a是电压表
C．B为电流互感器，且n3D．B为电压互感器，且n3>n4，b是电压表
解析：选AD.由题图可知A为电流互感器，B为电压互感器，因此a是电流表，b是电压表，在A中，有I1n1＝I2n2，要把大电流变为小电流，有n2>n1；在B中，有eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，要把高电压变为低电压，则有n3>n4.综上所述可知，选项A、D正确．
16．如图所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器．开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯泡L仍能正常发光，可采用的措施是( )
A．将自耦调压变压器的滑片P适当上滑
B．将自耦调压变压器的滑片P适当下滑
C．适当增大滑动变阻器R2的阻值
D．适当减小滑动变阻器R2的阻值
解析：选AC.若保持负载总电阻不变，电源电压U略降低时，为使灯泡L仍能正常发光，只需输出电压U2保持不变．根据变压比eq \f(U,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得U2＝eq \f(n2,n1)U，由此可知，n2应增大，自耦调压变压器的滑片P应适当上滑，选项A正确，选项B错误；若保持匝数比不变，根据变压比eq \f(U,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得U2减小，为使灯泡L仍能正常发光，加在L两端的电压应不变，则加在R1两端的电压应减小，故总电流应减小，负载总电阻应增大，R2应增大，选项C正确，选项D错误．