备战2025届新高考物理一轮总复习练习第13章交变电流传感器第3讲专题提升变压器典型问题分析

这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习练习第13章交变电流传感器第3讲专题提升变压器典型问题分析，共6页。试卷主要包含了远距离输电线路的示意图如图所示等内容，欢迎下载使用。

题组一 理想变压器的动态分析
1.(多选)(2024广东汕头模拟)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源,其电压U1会随着心跳频率发生变化,如图所示,心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接,扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是( )
A.保持电压U1不变,向左滑动滑片,原线圈电流变大
B.保持电压U1不变,向右滑动滑片,扬声器功率变大
C.保持滑片不动,当U1变大时,扬声器的功率变大
D.保持滑片不动,当U1变大时,原线圈的电流减小
2.(2024广东广州模拟)降压变压器给用户供电的电路示意图如图所示,R0表示输电线的总电阻,假设用户端的用电器均为纯电阻器件,总电阻为R,若变压器视为理想变压器,输入电压恒定,电表可视为理想电表,当用户使用的用电器减少时,则( )
A.电压表V2示数增大
B.电流表A2示数保持不变
C.用电器R两端电压升高
D.电流表A1示数保持不变
3.(多选)(2024广东东莞校联考模拟)太阳能灭虫器通过太阳能电池板在白天充电吸收能量,晚上用LED灯照明吸引蚊虫,再用电网将其消灭。内部电网的电路示意图如图所示,将交流电源接入理想变压器的AB端,通过滑片调节原、副线圈的匝数比,内置电网电极之间的电压可达10 kV~60 kV。下列说法正确的是( )
A.该变压器为降压变压器
B.该变压器为升压变压器
C.滑片上移时,内置电网两电极间电压升高
D.滑片上移时,内置电网两电极间电压降低
题组二 远距离输电电路的两类动态分析问题
4.(2023北京模拟)远距离输电线路的示意图如图所示。若发电机的输出电压不变,升压变压器和降压变压器都是理想变压器,输电导线有一定的电阻,下列说法正确的是( )
A.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
B.升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
C.当用户用电器总电阻减小时,通过升压变压器原线圈的电流变小
D.当用户用电器总电阻减小时,降压变压器原线圈中电压变小
5.白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图所示,如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器,发电机输出电压恒定,R表示输电线电阻,则当用户功率增大时( )
A.A2示数增大,A1示数减小
B.V1示数不变,V2示数减小
C.输电线上的功率损失减小
D.V1、A1示数的乘积等于V2、A2示数的乘积
6.(多选)(2024甘肃金昌期中)远距离输电示意图如图甲所示,变压器均为理想变压器。升压变压器原线圈匝数为150,副线圈匝数为1 500,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为20 Ω。降压变压器右侧电路中R1为一定值电阻,R2为滑动变阻器,电压表V为理想电压表,升压变压器的输入功率为75 kW。则( )
甲
乙
A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 Hz
B.远距离输电线路损耗功率为9 kW
C.当滑片向a端滑动时,电压表V的示数变大
D.当滑片向a端滑动时,输电线上的电流变大
综合提升练
7.(2024广东深圳模拟)某款电吹风的电路图如图所示,a、b、c、d为四个固定触点,可动扇形金属触片可同时接触两个触点。当触片接通c、d两点时,电吹风不工作。电路中的变压器可视为理想变压器,原、副线圈匝数比。当电吹风接220 V交变电流时,额定功率为60 W的小风扇能正常工作,小风扇的输出功率为52 W。下列说法正确的是( )
A.转动触片接通b、c触点时,电吹风吹出热风
B.正常工作时通过小风扇的电流为1 A
C.小风扇电动机的线圈内阻为60 Ω
D.转动触片接通a、b触点时,因电热丝的电阻变大,会导致小风扇的电流变小
8.(多选)(2023广东东莞模拟)某小型发电站高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器和降压变压器均为理想变压器,升压变压器的输入功率为20 kW,用户获得的功率为19.75 kW,输电线的总电阻为10 Ω。在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数之比为1∶10。下列说法正确的是( )
A.电流表的示数为1 A
B.升压变压器的输出电压U2=4 000 V
C.其他条件不变,用户数增多,输电线上损耗的功率将增加
D.用电高峰期,为了让用户能够正常用电,可将滑片向下滑
9.(2023重庆二模)如图所示,矩形线框的匝数为N,面积为S,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1,定值电阻R1的阻值为R,R2为滑动变阻器,线框所处磁场可视为磁感应强度为B的匀强磁场,现让线框由图示位置开始绕OO'以恒定的角速度ω沿逆时针方向转动,忽略线框及导线的电阻,交流电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A.图示位置时,线框的输出电压为NBSω
B.将R2的滑片上滑,线框的输出功率增大
C.交流电压表V的示数为
D.当R2=R时,矩形线框的输出功率为
10.自行车的发电花鼓装置可以在骑行时为车灯提供持续的电能,其原理可简化如图甲所示,图中N、S是可与摩擦小轮同轴转动的一对磁极,磁极周围固定一个与理想变压器相连的矩形线框,变压器的输出端与车灯相连。匀速骑行时,摩擦小轮在车轮的驱动下带动磁极旋转,变压器输出正弦式交变电流。某辆携带发电花鼓装置的自行车的部分结构如图乙所示,其中大齿轮与踏板相连,半径较小的小齿轮1和半径较大的小齿轮2与后轮同轴固定,骑行者可调节变速器使链条挂在不同的小齿轮上,骑行时摩擦小轮与车轮不打滑。下列说法正确的是( )
A.骑行速度越快,车灯一定越亮
B.骑行速度越快,交变电流的周期一定越大
C.同样的骑行速度,链条挂在小齿轮1上相比挂在小齿轮2上,车灯更亮
D.同样的骑行速度,变压器原线圈的匝数越多,车灯越亮
参考答案
第3讲 专题提升:变压器典型问题分析
1.AC 解析 保持电压U1不变,又因为原、副线圈的匝数不变,所以副线圈两端电压不变,向左滑动滑片,副线圈的总电阻减小,副线圈的电流变大,根据原、副线圈的匝数比与电流的关系可知原线圈电流变大,A正确;同理,保持电压U1不变,向右滑动滑片,副线圈总电阻变大,副线圈的电流减小,所以扬声器功率变小,B错误;保持滑片不动,副线圈的电阻不变,当U1变大时,副线圈的电压增大,所以副线圈中电流增大,扬声器的功率变大,C正确;保持滑片不动,副线圈的电阻不变,当U1变大时,副线圈的电压增大,所以副线圈中电流增大,根据原、副线圈匝数与电流的关系,可知原线圈的电流增大,D错误。
2.C 解析 输出电压由输入电压决定,输入电压恒定,则电压表V2示数不变,A错误;当用户使用的用电器减少时,输出端总电阻增大,根据I2=,电流表A2示数减小,B错误;用电器R两端电压为U=U2-I2R0,用电器R两端电压升高,C正确;根据可知,电流表A1示数减小,D错误。
3.BD 解析 原线圈匝数小于副线圈匝数,是升压变压器,故A错误,B正确;内置电网两电极间电压U2=U1,滑片上移时,原线圈匝数n1增加,则内置电网两电极间电压降低,故C错误,D正确。
4.D 解析 因在输电导线上有电压损耗和能量损耗,则升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压,升压变压器的输出功率总是大于降压变压器的输入功率,A、B错误;若用户用电器总电阻减小,则用电器的总数增多,则用户功率增加,则降压变压器的输入功率增加,由I=可知,通过输电线的电流增加,由变压器中电流与匝数的关系可知通过升压变压器原、副线圈的电流变大,由U耗=IR,可知U耗增加,则降压变压器原线圈两端的电压变小,C错误,D正确。
5.B 解析 发电机输出电压恒定,则升压变压器的输出电压U1不变,所以V1示数不变。当用户功率增大时,输电线输电功率增大,而U1不变,所以I1增大,故A1示数增大,输电线电阻R不变,输电线上消耗的电压将增大,降压变压器的输入电压减小,用户端的电压U2减小,同时I2增大以支持用户功率的增大,所以V2示数减小,A2示数增大,A错误,B正确;I1增大,输电线电阻R不变,所以输电线上的功率损失增大,C错误;V1、A1示数的乘积表示升压变压器的输出功率,V2、A2示数的乘积表示用户端获得的功率,二者数值不相等,其差值为输电线的功率损失,D错误。
6.AD 解析 由题图乙知交变电流的周期为0.02s,所以频率为50Hz,A正确;由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为250V,根据电压比等于匝数比知副线圈电压为2500V,所以输电线中的电流为I==30A,输电线损失的电压为ΔU=IR=30×20V=600V,输电线路损耗功率为ΔP=ΔUI=18kW,B错误;当滑片向a端滑动时其阻值减小,副线圈两端电压不变,副线圈中电流增大,定值电阻的分压增大,所以电压表V的示数变小,C错误;由以上分析知副线圈电流增大,根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大,D正确。
7.B 解析 转动触片接通b、c触点时,电热丝未接入电路,故电吹风吹出的是冷风,A错误;原、副线圈匝数比,故正常工作时小风扇两端的电压为U2=U1=60V,故通过小风扇的电流为I==1A,B正确;小风扇正常工作时,电动机的线圈内阻产生的热功率为P热=P额-P出=8W,小风扇电动机的线圈内阻为r==8Ω,C错误;转动触片接通a、b触点时,电阻丝与小风扇并联,接入电路的电压不变,小风扇的两端电压不变,故电流不变,D错误。
8.BC 解析 根据升压端输入功率和最终用户端的功率,可知输电线上损失的功率P损=20kW-19.75kW=0.25kW,根据P损=I2R,得输电线中的电流为I==5A,又因为电流互感器原、副线圈的匝数比为1∶10,则流过电流表的电流为0.5A,A错误;升压变压器为理想变压器,故升压变压器的输出功率为20kW,根据P=UI,得升压变压器的输出电压U2==4000V,B正确;其他条件不变,用户增多,则用户端总电阻减小,根据P=,可知用户端总功率P4增大,因P3=P4、P3=U3I,用户电压U4不变,根据理想变压器原、副线圈电压关系可知降压变压器输入电压U3不变,故输电电流I增大,根据P损=I2R可知输电线损耗的功率将增加,C正确;用电高峰期,由于用电器的增多,输电线上电流变大,损失的电压增大,则导致用户端的电压下降。根据降压变压器原、副线圈电压比满足,可得用户端电压U4=U3,其他条件不变,将滑片上滑,则n3减小,会使U4变大,可保证用户正常用电,D错误。
9.D 解析 图示位置为中性面,穿过线框的磁通量最大,产生的感应电动势为0,即图示位置时,线框的输出电压为0,A错误;线框转速一定,输出电压一定,即变压器原线圈两端电压一定,根据电压匝数关系,副线圈两端电压一定,R2的滑片上滑,接入电阻阻值增大,副线圈中电流减小,则副线圈输出功率减小,原线圈中输入功率减小,定值电阻两端电压与原线圈电压相等,为定值,即定值电阻消耗功率不变,可知R2的滑片上滑,线框的输出功率减小,B错误;线框电阻不计,线框的输出电压的最大值为NBSω,则有效值为U1=,根据,解得U2=,即交流电压表V的示数为,C错误;定值电阻消耗的功率P1=,滑动变阻器消耗的功率P2=,则矩形线框的输出功率为P=P1+P2=,D正确。
10.A 解析 骑行速度越快,摩擦小轮转动越快,线圈的感应电动势越大,车灯的电流越大,车灯一定越亮,A正确;骑行速度越快,摩擦小轮转动越快,摩擦小轮的角速度越大,根据T=,交变电流的周期一定越小,B错误;同样的骑行速度,车轮的线速度相同,摩擦小轮的线速度相同,摩擦小轮的角速度相同,无论链条挂在小齿轮1上还是挂在小齿轮2上,车灯的亮度相同,C错误;同样的骑行速度,车轮的线速度相同,摩擦小轮的线速度相同,摩擦小轮的角速度相同,变压器原线圈的电压相同,根据,变压器原线圈的匝数越多,变压器副线圈两端电压越小,车灯越暗,D错误。