全国版2021高考物理一轮复习专题十二交变电流传感器考点2变压器远距离输电精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题十二交变电流传感器考点2变压器远距离输电精练含解析

变压器、远距离输电 ‎1.[2020安徽合肥调研]如图所示,理想变压器的原线圈两端的输入电压的有效值保持不变,将滑动变阻器的滑片向下移动时,下列说法正确的是(　　)‎ A.原线圈中的电流减小 B.副线圈两端的电压增大 C.小灯泡两端的电压增大 D.滑动变阻器的消耗功率一定减小 ‎2.[2020河北六校联考]如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶10,副线圈接一阻值为100 Ω的定值电阻,电压表和电流表对电路的影响可忽略不计,当输入电压增加10 V时,下列说法正确的是(　　)‎ A.电压表V的读数增大1 V B.电流表A2的读数增大‎2‎ A C.电流表A1的读数增大10 A D.输入功率增大10 W ‎3.[2020湖北部分重点中学起点考试]某物理兴趣小组对变压器进行研究,实验电路图如图所示,接在学生电源交流挡位上的理想变压器给两个完全相同的小灯泡L1、L2供电,导线电阻忽略不计,电压表和电流表均为理想电表,开关处于断开状态.现闭合开关,在其他条件不变的情况下,则(　　)‎ A.小灯泡L1变暗 B.小灯泡L1变亮 C.电压表示数变大 D.电流表示数变大 ‎4.[2020广东惠州第一次调研,多选]如图甲,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,与副线圈相连的两个灯泡完全相同,电压表、电流表均为理想电表.原线圈接上如图乙所示的正弦交流电,电路正常工作.闭合开关后,下列说法正确的是(　　)‎ - 5 -‎ A.电压表示数增大 B.电流表示数不变 C.变压器的输入功率增大 D.经过灯泡的电流频率为25 Hz ‎5.[2020吉林长春监测,多选]某理想变压器通过原、副线圈的电流之比为1∶10,下列说法正确的是(　　)‎ A.原、副线圈匝数之比为1∶10‎ B.原、副线圈两端电压之比为10∶1‎ C.当输出电流增加2 A时,输入电流增加20 A D.当输入电压增加10 V时,输出电压增加1 V ‎6.[2020湖北武汉质量检测]如图所示,理想变压器的原线圈连接一个r=9 Ω的电阻,且原线圈匝数n1可以通过滑动触头P来调节,在副线圈两端连接了R=16 Ω的电阻,副线圈匝数n2=1 000.在原线圈上加一输出电压恒定的正弦交流电源,下列说法正确的是(　　)‎ A.若交流电的周期增大,则变压器的输出功率增大 B.若触头P向上移动,则电阻R消耗的功率一定减小 C.若触头P向下移动,则流过电阻r的电流减小 D.当n1=750时,电阻R消耗的功率最大 ‎7.[2020江西南昌高三摸底]如图所示,理想变压器的原线圈接有某一正弦交流电源,L为白炽灯泡,R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值随照射光强度的增大而减小.现增大照射光强度,则(　　)‎ A.通过原线圈的电流减小 B.变压器的输出功率增大 C.R1两端的电压减小 D.L灯泡变暗 ‎8.[2019湖南长郡中学模拟]如图所示为远距离输电的示意图,变压器均为理想变压器,升压变压器T1的原、副线圈匝数比为k1,降压变压器T2的原、副线圈匝数比为k2,升压变压器原线圈两端接入一电压u=Umsin ωt的交变电流,用户的总电阻为R - 5 -‎ ‎(可视为纯电阻),输电线总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,用户获得的电压为(　　)‎ A.(k‎2‎Umk‎1‎)(Rk‎2‎‎2‎‎2r+Rk‎2‎‎2‎) B.(Um‎2‎k‎1‎)(Rk‎2‎‎2r+Rk‎2‎‎2‎)‎ C.(k‎2‎Um‎2‎k‎1‎)(Rk‎2‎‎2‎‎2r+Rk‎2‎‎2‎) D.(Um‎2‎k‎1‎)(Rk‎2‎‎2r+Rk‎2‎‎2‎)‎ ‎9.[新素材,多选]某课外探究小组设计了一个货车超载报警电路.设计电路原理如图所示,一理想变压器的原线圈匝数为n1,接入一输出稳定的交流电源,原线圈中接有一内阻可忽略不计的报警器;副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头调节,副线圈接有定值电阻R0和压敏电阻R,R的阻值会随压力的增大而变小,货车通过压敏电阻时,看原线圈的电流是否超过报警器的报警电流,图中物块m等效于货车置于压敏电阻上,若物块重力大于等于m0g时,报警器报警,保持原线圈输入交流电压不变,则(　　)‎ A.若要减小报警器报警时的重力,可以增大R0的阻值 B.若要减小报警器报警时的重力,可以减小R0的阻值 C.若要减小报警器报警时的重力,可以将滑动触头向右滑动 D.若要减小报警器报警时的重力,可以将滑动触头向左滑动 考点2　变压器、远距离输电 ‎1.A　当理想变压器的原线圈两端的输入电压有效值保持不变且原、副线圈匝数比不变时,由变压器变压规律U‎1‎U‎2‎=n‎1‎n‎2‎可知,理想变压器的输出电压也不变,即副线圈两端的电压不变,B项错误;滑动变阻器的滑片下移,接入电路的电阻增大,由I2=U‎2‎RL‎+‎RP可知,副线圈回路中的电流减小,由UL=I2RL可知,小灯泡两端的电压减小,C项错误;由变压器变流规律I‎1‎I‎2‎=‎n‎2‎n‎1‎ - 5 -‎ 可知,理想变压器原线圈中的电流减小,A项正确;当滑动变阻器接入电路的电阻等于小灯泡的电阻时,滑动变阻器的消耗功率最大,题中无法判断滑动变阻器消耗功率的实际变化情况,D项错误.‎ ‎【技巧点拨】　本题中将理想变压器副线圈等效为具有恒定电动势的电源,小灯泡的电阻等效为电源内阻,则可以应用内、外电阻相等时电源输出功率最大的结论,确定滑动变阻器接入电路的电阻与小灯泡的电阻相等时,滑动变阻器的消耗功率最大.‎ ‎2.C　由理想变压器变压规律有U‎1‎U‎2‎=n‎1‎n‎2‎=‎1‎‎10‎,U‎1‎‎+10VU‎2‎‎+ΔU‎2‎=n‎1‎n‎2‎=‎1‎‎10‎ ,联立解得ΔU2=100 V,即电压表V的读数增大了100 V,选项A错误;由U2=I2R,U2+ΔU2=(I2+ΔI2)R,联立解得ΔI2=1 A,选项B错误;由I‎2‎I‎1‎=n‎1‎n‎2‎=‎1‎‎10‎=I‎2‎‎+ΔI‎2‎I‎1‎‎+ΔI‎1‎,解得电流表A1的读数增大ΔI1=10 A,选项C正确; 变压器输入电功率增大(U1+ΔU1)(I1+ΔI1)-U1I1=U1ΔI1+ΔU1I1+ΔU1ΔI1=10U1+10I1+100(W),选项D错误.‎ ‎3.D　闭合开关,副线圈接入两个相同的小灯泡,根据变压器变压规律知,若原线圈输入电压和匝数比不变,则副线圈输出电压也不变,故电压表示数不变,小灯泡L1亮度不变,选项A、B、C错误;闭合开关后,副线圈上的总电阻减小,而电压不变,故副线圈中的电流增大,根据变压器的变流规律,可知原线圈上的电流也增大,选项D正确.‎ ‎4.BC　若原线圈输入电压和线圈匝数比不变,则副线圈的输出电压不变,即电压表示数不变,灯泡电阻不变,则电流表示数不变,A错误,B正确;当开关K接通后,两个灯泡并联,电阻减小,则副线圈输出功率增大,所以变压器的输入功率也增大,C正确;根据图乙可知,交流电的周期T=0.02 s,则频率f=50 Hz,又变压器不改变交流电的频率,因此经过灯泡的电流频率为50 Hz,D错误.‎ ‎5.BD　原、副线圈电流之比I1∶I2=1∶10,由变压器输出功率决定输入功率可知, U1I1=U2I2,即原、副线圈两端电压之比U1∶U2= I2∶I1=10∶1,选项B正确;由变压器变压规律U1∶U2=n1∶n2,可得原、副线圈匝数之比n1∶n2=10∶1,选项A错误;由原、副线圈电流之比为1∶10,可知当输出电流增加2 A时,输入电流增加0.2 A,选项C错误;由原、副线圈两端电压之比为10∶1,可知当输入电压增加10 V时,输出电压增加1 V,选项D正确.‎ ‎6.D　在含变压器的电路中,交流电的功率与周期无关,选项A错误.将变压器和副线圈接入的电阻R视为等效电阻R等效,设等效电阻两端的电压是U1,通过的电流是I1,副线圈两端的电压是U2,通过的电流是I2,则有R等效=U‎1‎I‎1‎=n‎1‎n‎2‎U‎2‎n‎2‎n‎1‎I‎2‎=‎(n‎1‎n‎2‎)‎‎2‎·U‎2‎I‎2‎=‎(n‎1‎n‎2‎)‎‎2‎·R.若触头P向上移动,原线圈的匝数n1增多,副线圈的匝数n2不变,故等效电阻增大,将原线圈串联接入的电阻r视为电源内阻,则当等效电阻R等效等于内阻r时,电源的输出功率最大,故当等效电阻从小于内阻r的某个值增大时,等效电阻的功率先增大再减小,选项B错误.若触头P向下移动,原线圈匝数减少,则等效电阻减小,流过电阻r的电流增大,选项C错误.当n1 = 750时,等效电阻R等效= ‎(‎750‎‎1 000‎)‎‎2‎×16 Ω = 9 Ω,与内阻r相等,电阻R消耗的功率最大,选项D正确.‎ ‎【模型分析】　如图1所示的变压器电路,输入电压的有效值为U0,原线圈所接电阻阻值为r,副线圈回路负载电阻为R,变压器的原、副线圈匝数分别为n1和n2.虚线框所围的电路可等效为一个电阻R等效,则等效电路图如图2所示,则有R等效=U‎1‎I‎1‎=n‎1‎n‎2‎U‎2‎n‎2‎n‎1‎I‎2‎ = (n‎1‎n‎2‎)2·U‎2‎I‎2‎=(n‎1‎n‎2‎)2R. ‎ - 5 -‎ ‎7.B　增大照射光强度,则光敏电阻的阻值减小,副线圈所接电路的总电阻减小,因为副线圈两端电压不变,故副线圈中总电流增大,变压器的输出功率增大,选项B正确;变压器的输入功率等于输出功率,结合上述分析可知,变压器的输入功率也增大,故通过原线圈的电流增大,选项A错误;副线圈中总电流增大,则R1两端电压增大,并联部分的电压减小,则通过R2的电流减小,又副线圈中总电流增大,可知通过L的电流增大,灯泡变亮,选项C、D错误.‎ ‎8.D　升压变压器原线圈两端电压的有效值为U1=Um‎2‎,则升压变压器副线圈两端的电压为U2=U‎1‎k‎1‎,设输电线路上输送电流为I3,降压变压器原、副线圈两端电压分别为U3、U4,用户电路上电流为I4,则有U2=I3·2r+U3,U‎3‎U‎4‎=k2,I‎3‎I‎4‎=‎1‎k‎2‎,U4=I4R,联立以上各式解得U4=(Um‎2‎k‎1‎)(Rk‎2‎‎2r+Rk‎2‎‎2‎),选项D正确.‎ ‎9.BC　根据U‎1‎U‎2‎=n‎1‎n‎2‎,I‎1‎I‎2‎=n‎2‎n‎1‎,I2=U‎2‎R+‎R‎0‎,解得I1=(n‎2‎n‎1‎)2U‎1‎R+‎R‎0‎,若减小报警器报警时的重力,即R增大时可报警,则可以减小R0,或者增大n2,增大n2的方法为将滑动触头向右滑动,选项B、C正确.‎ - 5 -‎