2020年高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器（第2课时）变压器习题

2020年高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器（第2课时）变压器习题

第2课时 变压器 ‎ 一、理想变压器 ‎1．工作原理：互感现象．‎ ‎2．基本关系式．‎ ‎(1)功率关系：P入＝P出．‎ ‎(2)电压关系：只有一个副线圈时，＝；有多个副线圈时，＝＝＝….‎ ‎(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝．‎ 由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…．‎ ‎3．几种常用的变压器．‎ ‎(1)自耦变压器——调压变压器．‎ ‎(2)互感器 ‎4．理想变压器的理解：(1)没有能量损失；(2)没有磁通量损失．‎ 二、远距离输电 ‎1．输电过程(如图所示)．‎ ‎2．输送电流．‎ ‎(1)I＝；(2)I＝.‎ ‎3．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q＝I2Rt．‎ ‎4．电压损失：(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝IR．‎ ‎5．功率损失：(1)ΔP＝P－P′；(2)ΔP＝I2R＝R ‎6．降低输电损耗的两个途径 ‎(1)减小输电线的电阻，由电阻定律R＝ρ可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积．‎ ‎(2)减小输电导线中的输电电流，由P＝UI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流．‎ ‎1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压．(×)‎ ‎2．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值．(√)‎ ‎3．高压输电的目的是增大输电的电流．(×)‎ ‎4．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小．(×)‎ ‎5．变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定．(√)‎ ‎6．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大．(√)‎ ‎1．(2020·广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V．调节前后(　　)‎ A．副线圈中的电流比为1∶2‎ B．副线圈输出功率比为2∶1‎ C．副线圈的接入匝数比为2∶1‎ D．原线圈输入功率比为1∶2‎ 解析：通过调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V，输出电压减少为原来的一半，根据欧姆定律I＝U/R，在电阻不变时，调节前后副线圈输出电流之比为I2前∶I2后＝U2前∶U2后＝2∶1，选项A错误；根据理想变压器原理U1∶U2＝n1∶n2，在原线圈电压和匝数不变的情况下，副线圈接入匝数也应该变为原来的一半，接入匝数比n2前∶n2后＝U2前∶U2后＝2∶1，选项C正确；根据功率P＝UI，得到调节前后副线圈输出功率之比P2前∶P2后＝U2前I2前∶U2后I2后＝4∶1，选项B错误；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以原线圈的输入功率之比P1前∶P1后＝P2前∶P2后＝4∶1，选项D错误．‎ 答案：C 2． ‎(2020·安徽卷)图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了‎0.2 A，电流表A2的示数增大了‎0.8 A．则下列说法正确的是(　　)‎ A．电压表V1示数增大 B．电压表V2、V3示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 解析：电流表示数增大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从c向d滑动，故D正确；电压表V1、V2示数不变，故A、B错误；原副线圈中的电流和匝数成反比，即n1I1＝n2I2，电流变化时，n1ΔI1＝n2ΔI2，故＝＝，应是降压变压器，C错误．‎ 答案：D ‎3．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为l，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则下列关系式中正确的是(　　)‎ A．P′＝ B．P′＝ C．P用＝P－ D．P用＝P 解析：输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝，故输电线上损失的电功率为P′＝I2R＝ρ＝，用户得到的电功率为P用＝P－P′＝P，故选项B、D正确．‎ 答案：BD ‎4．(多选)(2020·哈尔滨模拟)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n1n2，a是电压表 C．B为电流互感器，且n3n4，b是电压表 解析：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＝，要把高电压变成低电压，则有n3>n4；综上所述可知，选项A、D正确．‎ 答案：AD 一、单项选择题 ‎1．(2020·江苏物理卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改为110 V，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为(　　)‎ A．200　　　　　　　B．400‎ C．1 600 D．3 200‎ 解析：根据变压器的变压规律＝，可求副线圈匝数为400，所以选项B正确．‎ 答案：B ‎2．(2020·九江模拟)如图所示，半径为L＝‎1 m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中．从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为(　　)‎ A．40 V B．20 V C．80 V D．0‎ 解析：由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D正确．‎ 答案：D ‎3．远距离输电线路的示意图如图所示．若发电机的输电电压不变，则下列叙述中正确的是(　　)‎ A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D．升压变压器的输电电压等于降压变压器的输入电压 解析：变压器中电流、功率由副线圈决定，故A、B错误；当用户用电器的总电阻减小时，导致电流增大，输电线上损失的功率增大，故C正确；由于输电线上有电压损失，故D错误．‎ 答案：D ‎4．(2020·南阳模拟)在变电所里，经常要用交流电表去检测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，下列的四个图中，能正确反映其工作原理的是(　　)‎ 解析：电流互感器是用来把大电流变成小电流的变压器，原线圈串联在被测电路的火线上，副线圈接入交流电流表，故A正确．‎ 答案：A ‎5．(2020·咸阳模拟)如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，‎ 交流电的频率为50 Hz，电压表示数为11 000 V，灯泡L1与L2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n1∶n2＝50∶1，电压表和电流表均为理想电表，则(　　)‎ A．原线圈输入的交流电的表达式为u＝11 000sin 50πt (V)‎ B．开关K未闭合时，灯泡L1的两端的电压为220 V C．开关K闭合后电流表的示数为通过灯泡L1中电流的 D．开关K闭合后原线圈输入功率增大为原来的 倍 解析：原线圈的电压最大值Um＝11 000 V，角速度ω＝2πf＝100π rad/s，所以原线圈输入的交流电的表达式为u＝11 000sin 100πt(V)，故A错误；开关K未闭合时，灯泡L1的两端的电压即为副线圈电压，则＝＝，则开关K未闭合时，灯泡L1的两端的电压U2＝220 V，故B正确；开关K闭合后，L1与L2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L1中电流相等，故C错误；开关K闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D错误．‎ 答案：B ‎6．(2020·潍坊模拟)如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11 Ω，电容器C的击穿电压为22 V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)‎ A．电压表的示数为220 V B．原、副线圈的匝数比为10∶1‎ C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流 D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin πt (V)‎ 解析：由题图乙知电压的有效值即电压表的示数为220 V，选项A正确；电容器的耐压值为交流最大值，有效值为 V＝11 V，所以原、副线圈的匝数比为10∶1，选项B错误；电容器通交流电，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，选项C错误；由题图乙知交流电的周期为0.02 s，所以角速度为100π rad/s，原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt (V)，选项D错误．‎ 答案：A 二、多项选择题 ‎7．(2020·山东卷)如图所示，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：变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，选项A错误；由＝得＝＝＝，选项D正确；由＝得I1＝I2＝×‎2.2 A＝‎0.6 A，选项B正确；根据I＝得通过副线圈的电流的最大值I‎2m＝I2＝ A，选项C错误．‎ 答案：BD ‎8．(2020·日照模拟)如图所示是通过变压器降压给用户供电的示意图．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．两条输电线总电阻用R0表示．当负载增加时，则(　　)‎ A．电压表V1、V2的读数几乎不变 B．电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小 C．电压表V3的读数增大，电流表A2的读数增大 D．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变 解析：由变压器的变压规律知电压表V1、V2的读数几乎不变，A对；负载增加时，副线圈所连接的总电阻减小，电流表A2的读数增大，R0两端电压增大，由变压器的电流变化规律知电流表A1的读数也增大，B错；电压表V3的读数减小，C错；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值为R0不变，D对．‎ 答案：AD ‎9．(2020·徐州质检)如图所示，理想变压器原线圈匝数n1＝1 210，副线圈匝数n2＝121，原线圈电压u＝311sin 100 πt (V)，负载电阻R＝44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为(　　)‎ A．○A1读数为‎0.05 A B．○V1读数为311 V C．○A2读数为‎0.5 A D．○V2读数为31.1 V 解析：各表的读数均为有效值，故○V1的读数U1＝220 V；由U2＝U1知，○V2的读数为22 V；由I2＝知，○A2的读数为‎0.5 A；I1＝I2知，○A1的读数为‎0.05 A，选项A、C正确．‎ 答案：AC 三、非选择题 ‎10．(2020·开封模拟)如图所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V　0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：‎ ‎(1)降压变压器原、副线圈匝数比；‎ ‎(2)发电机的输出功率．‎ 解析：(1)彩色小灯泡额定电流I＝＝ A，副线圈总电流I2＝24I＝‎1 A.‎ 变压器输入功率等于U1I1＝U2I2＝6 W.‎ 变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得 E＝U1＋I1R＝＋I1R＝＋6I1.‎ 代入E值解得I1＝ A(I1＝‎3 A应舍去，根据题意是降压变压器，应I1

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