2020届高考物理一轮复习 第11章 交变电流传感器 第二节 变压器 远距离输电达标诊断高效训练

2020届高考物理一轮复习 第11章 交变电流传感器 第二节 变压器 远距离输电达标诊断高效训练

第二节 变压器 远距离输电 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ (建议用时：60分钟)‎ 一、单项选择题 ‎1．(2018·江西萍乡模拟)如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V 以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是(　　)‎ A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制 B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压 C．变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压 D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数 解析：选A.由题意知，此为升压变压器，且原线圈所过电流大，需用粗线导体，故A正确；汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12 V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C错误；由＝可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以D错误．‎ ‎2．(2018·福建泉州质检)如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时(　　)‎ A．输电线上损耗的功率减小 B．电压表V1的示数减小，电流表A1增大 C．电压表V2的示数增大，电流表A2减小 D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小 解析：选D.当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，‎ 7‎ 因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例＝1－＝1－，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确．‎ ‎3．(2018·黑龙江大庆中学模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220·sin 100πt(V)，则(　　)‎ A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B．当t＝ s时，c、d间的电压瞬时值为110 V C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小 解析：选A.当单刀双掷开关与a连接时，原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈两端的电压有效值U1＝ V＝220 V，根据＝，代入数据得U2＝22 V，故电压表的示数为22 V，A正确；当t＝ s时，cd间电压的瞬时值为u＝220sin 100π× V＝110 V，故B错误；当单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的阻值变大，电压不变，电流表示数减小，故C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈匝数减小，根据＝，所以U2变大，电压表和电流表的读数均变大，故D错误．‎ ‎4．(2018·湖北孝感高级中学模拟)如图所示，一个匝数为N＝100匝的线圈以固定转速50转/秒在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2＝10∶1的理想变压器给阻值R＝20 Ω的电阻供电，已知电压表的示数为20 V，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时刻流过线圈的电流最大 7‎ B．原线圈中电流的有效值为‎10 A C．穿过线圈平面的最大磁通量为 Wb D．理想变压器的输入功率为10 W 解析：选C.图示时刻为中性面位置，故感应电动势为零，故感应电流为零，故A错误；副线圈电流I2＝＝‎1 A，根据＝，可以得到原线圈电流I1＝‎0.1 A，故选项B错误；变压器的匝数比为n1∶n2＝10∶1，故输入电压为200 V，最大值为200 V，转速50转/秒，故角速度ω＝2πn＝100π rad/s，根据公式Em＝NBSω＝NΦω，穿过线圈平面的最大磁通量为Φ＝＝ Wb＝ Wb，故C正确；电阻R消耗的电功率为P＝＝ W＝20 W，故理想变压器的输入功率为20 W，故D错误．‎ ‎5．(2018·湖南长沙长郡中学模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈各接一个电阻R1和R2，原线圈中接有220 V交流电源，此时两只电阻上的电压都是10 V，设变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，则(　　)‎ A．n＝21，k＝　　　　　 B．n＝21，k＝ C．n＝441，k＝ D．n＝441，k＝ 解析：选A.原线圈接220 V的电压，而R1两端的电压为10 V，所以理想变压器输入端的电压为U1＝210 V，输出端的电压为U2＝10 V，根据公式＝可得n＝21，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，即＝，因为＝1，＝，故k＝，A正确．‎ ‎6.(2018·江西名校调研)如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、550匝、1 100匝、2 200匝．电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W．下列判断正确的是(　　)‎ A．当选择挡位3时，电动机两端电压为110 V B．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大 C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1 W 7‎ D．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W 解析：选A.当选择挡位3时，由电压与匝数的关系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110 V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I＝＝‎0.5 A，热功率Pr＝I2r＝1 W，输出功率为P－Pr＝(110－1) W＝109 W，D错误．‎ ‎7．(2018·湖北襄阳四中模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接u＝36sin 100πt(V)的正弦交流电，图中D为理想二极管(正向电阻不计，反向电阻为无穷大)，定值电阻R＝9 Ω，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝ s时，原线圈输入电压的瞬时值为18 V B．t＝ s时，电压表示数为18 V C．电流表示数为‎1 A D．变压器的输入功率为9 W 解析：选A.t＝ s时，u＝36sinV＝18 V，A正确；电压表测量的是有效值，输入电压的最大值为Um＝36 V，有效值为U＝＝36 V，B错误；由＝得U2＝9 V，由I＝＝‎1 A，根据二极管具有单向导电性，结合电流的热效应，则I2R×＋0＝I′2RT，故电流表的示数为I′＝ A，C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P1＝P2＝U2I′＝ W，D错误．‎ ‎8．(2018·河北武邑中学模拟)如图所示，理想变压器的原、副线圈(其中副线圈的匝数可调节)匝数比为1∶5，原线圈接正弦交流电，副线圈接一定值电阻R，若将副线圈的匝数减小10匝，电阻的功率减小19%，则原线圈的匝数为(　　)‎ A．20 B．19‎ 7‎ C．81 D．无法确定 解析：选A.设交流电有效值为U，则原线圈两端的电压为U1＝U，根据公式＝可得副线圈两端的电压为U2＝＝5U，故减小前电阻消耗的电功率为P＝，当将副线圈的匝数减小10匝后，副线圈的功率变为P′＝，即此时副线圈两端的电压为U′2＝＝＝U，而原线圈两端的电压不变，故变化后有＝，而＝，联立解得n1＝20，A正确．‎ 二、多项选择题 ‎9．(2018·江苏扬州模拟)钳形电流表的外形和结构如图甲所示．图甲中电流表的读数为‎0.9 A，图乙中用同一电缆线绕了3匝，则(　　)‎ A．这种电流表能测出交变电流的有效值 B．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流 C．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为‎0.3 A D．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为‎2.7 A 解析：选AD.由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流，而且测量的是交变电流的有效值，故A正确，B错误；根据输入功率和输出功率的关系有：P1＝P2，即U1I1＝U2I2，所以＝，由题意可知：当n1＝1，I2＝‎0.9 A，即＝，当n1＝3时：＝，解得I′2＝‎2.7 A，故C错误，D正确．‎ ‎10．(2018·贵州遵义模拟)图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，A、V为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是(　　)‎ 7‎ A．电流表的示数为‎2 A B．原、副线圈匝数比为1∶2‎ C．电压表的示数为电压的有效值 D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz 解析：选AC.由题图乙可知，交流电的周期T＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz，故D错误；输入电压的最大值U‎1m＝220 V，有效值U1＝＝220 V，电压表测副线圈电压有效值，U2＝110 V，电流表示数I2＝＝‎2 A，故A正确；原、副线圈匝数比＝＝，故B错误；交流电流表、交流电压表测交流电的有效值，故C正确．‎ ‎11．(2018·湖北恩施一中模拟)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计．下列说法正确的是(　　)‎ A．将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗 B．电容器的电容C变大时，灯泡变暗 C．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大 D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω 解析：选AD.在题图中将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A正确；电容器的电容C变大时，电容对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B错误；图示位置时，线圈的面积与磁感线方向垂直，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C错误；若线圈abcd转动的角速度变为2ω，且线圈转动一周只有半周产生感应电压，在这半周中，电压的最大值是2NBSω，设变压器原线圈电压的有效值为U，则t＝×2t，即U＝NBSω，选项D正确．‎ ‎12．(2018·江苏四市联考)如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶100，‎ 7‎ 图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为‎1 A，则(　　)‎ A．a为电流表，b为电压表 B．a为电压表，b为电流表 C．线路输送电功率是220 kW D．输电线路总电阻为22 Ω 解析：选BC.左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以a为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b为电流表，选项B正确，A错误；电压表的示数为22 V，根据变压比公式，＝100，输电电压为U1＝100×22 V＝2 200 V；电流表的示数为‎1 A，根据变流比公式，＝＝100，输电电流I1＝100×‎1 A＝‎100 A，线路输送电功率为P＝U1I1＝220 kW，选项C正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项D错误．‎ ‎13．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10，原线圈接通正弦交流电源，理想电压表V示数为22 V，理想电流表A1示数为 ‎5 A，副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A2以及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态，则下列说法正确的是(　　)‎ A．熔断器的熔断电流应该大于‎0.5 A B．原、副线圈的电流频率之比为1∶10‎ C．若虚线框内接入电容器，电容器的耐压值至少是 220 V D．若虚线框内接入电动机且正常工作，可知电动机内阻为440 Ω，电流表A2示数为‎0.5 A 解析：选AC.根据＝，可知副线圈中电流有效值为‎0.5 A，所以熔断器的熔断电流应大于‎0.5 A，则选项A对；原、副线圈的电流频率相等，选项B错；根据＝可知副线圈两端电压为220 V，最大值为220 V，选项C对；电动机为非纯电阻电器，若电动机内阻为440 Ω，则副线圈电流小于‎0.5 A，选项D错．‎ 7‎