新高考物理一轮复习小题多维练习第12章交变电流　传感器第02练　变压器　远距离输电（2份打包，原卷版+解析版）

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1．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为，当输入电压增加时，输出电压( )
A. 降低B. 增加C. 降低D. 增加
【答案】D
【解析】
【分析】
变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比，结合原线圈电压的变化得出副线圈电压的变化。
解决本题的关键知道原副线圈的电压之比和匝数之比的关系，基础题。
【解答】
解：根据得，，即，解得：，即输出电压增加故D正确，ABC错误。
故选D。
2．下列说法正确的是( )
A. 恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B. 小磁针极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C. 正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D. 升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
【答案】B
【解析】解：、根据可知，恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用，故A错误；
B、根据磁场方向的规定可知，小磁针极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，故B正确；
C、正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时线圈处于中性面，此时磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零、电流为零，故C错误；
D、升压变压器中，如果不漏磁，则副线圈的磁通量变化率等于原线圈的磁通量变化率，如果漏磁，则副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率，故D错误。
故选：。
恒定磁场对静置于其中的电荷没有力的作用；根据磁场方向的规定分析选项；正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时电流为零；升压变压器中副线圈的磁通量变化率不可能大于原线圈的磁通量变化率。
本题主要是考查电磁感应现象以及正弦交流电的知识，关键是知道正弦交流电的产生以及变压器的变压原理即可解答本题。
3．某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是( )
A. 增大，不变，增大B. 增大，减小，增大
C. 增大，增大，减小D. 增大，不变，减小
【答案】D
【解析】解：不考虑变压器的输入电压随负载变化，即变压器原线圈的输入电压不变，
根据：可知，变压器副线圈的输出电压不变；当住户使用的用电器增加时，即用户的总电阻变小，由可知，副线圈的电流变大，而由，可知，可知减小；由理想变压器的原理，可知原线圈的电流变大；故综合上述分析可知增大，增大，不变，减小；故ABC错误，D正确。
故选：。
本题考查闭合电路的动态分析，则当住户使用的用电器增加时，并联支路在增加。所以输出端的总电阻在减少，根据总电阻的变化，确定出总电流，以及输入，输出端的电压变化。
本题需要注意电压是由输入端决定，而电阻的变化引起的电功率的变化是输出决定输入。在结合电路的动态分析即可求解。
4．理想变压器与电阻及交流电流、电压表和按图示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为：：，电阻，原线圈两端输入电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 表的读数为B. 通过的电流为
C. 表的读数为D. 变压器的输入功率为
【答案】B
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道原副线圈的电压关系和电流关系，以及知道原副线圈的电压、电流和功率的决定关系．
【解答】
解：由原线圈两端输入电压随时间变化的图象可知，，
A、根据原副线圈的电压比等于匝数之比，可知，所以电压表的示数为，故A错误；
B、根据欧姆定律得：，故B正确，
C、根据原副线圈的电流与匝数成反比，则，故A表的读数为，故C错误；
D、副线圈功率，所以变压器的输入功率，故D错误。
故选：。
5．（多选）如图，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片来调节。当滑片处于图示位置时，原、副线圈的匝数比：：，为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是( )
A. 仅将滑片向上滑动
B. 仅将滑片向下滑动
C. 仅在副线圈电路中并联一个阻值为的电阻
D. 仅在副线圈电路中串联一个阻值为的电阻
【答案】BD
【解析】解：原线圈电压有效值
则次级电压有效值
则为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，则需要减小次级电压，即仅将划片向下滑动，或者仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为
，
故选：。
首先根据理想变压器原副线圈的关系，求解副线圈电压的有效值，然后根据串联电路电阻与电压的分配关系求解小灯泡两端的电压，最后分析滑线变阻器滑片的的移动方向。
解答本题的关键是理解小灯泡正常发光的含义是：小灯泡两端的工作电压为。
6．一小型发电站通过理想升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数之比，两变压器间输电导线的总电阻降压变压器的输出电压求：
升压变压器副线圈两端的电压
输电导线上损失的功率，
降压变压器原、副线圈的匝数之比．
【答案】
解：升压变压器的输出电压：
传输电流：
损失的功率：
降压变压器的输入电压为：
降压变压器的匝数比：。
【解析】对于输电问题，要搞清电路中电压、功率分配关系，注意理想变压器不改变功率，只改变电压和电流。
先根据变压比公式求解升压变压器的输出电压；
变压器不改变功率，由求出输电线中电流；由功率公式求解输电线上损耗的电功率；
求出降压变压器的中输入电压，再由电压与匝数成正比求解降压变压器原、副线圈的匝数比。
1．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是( )
A. 当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，消耗的功率变大
B. 当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电压表示数变大
C. 当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电流表示数变大
D. 若闭合开关，则电流表示数变大，示数变大
【答案】B
【解析】
【分析】
考查电路的动态分析：本题中的移动与电键的闭合均会引起电阻的变小，再由电路的联接关系可分析各表的示数的变化，可见明确电路的结构是求解的关键。
滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，接入电路中的阻值变大，因输出电压不变，则总电流变小，据欧姆定律确定各表的示数变化。
【解答】
A.滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电阻变大，副线圈电压不变，则干路电流变小，则消耗的功率变小，则A错误；
B.干路电流变小，分压变小，则电压表的测量的电压变大，示数变大，则B正确；
C.副线圈电流变小，根据原副线圈匝数比等于电流的反比可知原线圈的电流也变小，即电流表示数变小。则C错误；
D.闭合开关并联支路增加，电阻变小，则副线圈即的电流变大，分压变大，则的分压变小，电流变小，示数变小。电流表示数随副线圈电流的变大而变大，则D错误。
故选B。
2．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A. 发电机输出的电流B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比D. 用户得到的电流
【答案】C
【解析】解：、发电机输出的电流，故A错误；
B、输电线损失的功率为，得，故B错误；
C、升压变压器的输出电压，输电线上的损失的电压，降压变压器的输入电压，降压变压器的匝数比为：，故C正确；
D、对降压变压器，根据，得，故D错误；
故选：。
根据输电损失功率公式计算电流；由输送功率计算输送电压；由电压与匝数成正比求解降压变压器的匝数之比；根据电流与匝数求解用户得到的电流。
本题关键是结合变压器的变压比公式和功率损耗的公式列式求解，基础问题
3．图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，在的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则该电阻上损失的电功率为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
理想变压器输入功率和输出功率相等，通过原线圈的电压求出副线圈的电压，再根据，求出输电线上的电流，从而求出输电线上消耗的功率。
解决本题的关键注意电压有效值的使用及变压器的特点，输入功率等于输出功率，电压比等于匝数比。
【解答】
升压变压器的原线圈两端电压的有效值为；由变压关系可得，则；因为输送电功率为，输电线中的电流为，则输电线上损失的电功率为，故C正确，ABD错误。
故选C。
4．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在、间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在、间作为副线圈。在、间输入电压为的交变电流时，、间的输出电压为。在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中( )
A. ，降低B. ，升高
C. ，降低D. ，升高
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了自耦变压器；自耦变压器的原理和普通的理想变压器的原理是相同的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据基本的规律分析即可。
本题属于自耦变压器，输入和输出的电压同样与匝数成正比，当滑动触头顺时针转动时，输出电压的匝数将变小，从而可以判断输出的电压的变化的情况。
【解答】
根据变压器的电压关系有；当滑动触头顺时针转动时，即减小时，电压应该减小，即降低；由于，所以；故C正确，ABD错误。
故选C。
5．教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机内阻可忽略通过理想变压器向定值电阻供电，电路如图所示，理想交流电流表、理想交流电压表的读数分别为、，消耗的功率为。若发电机线圈的转速变为原来的，则( )
A. 消耗的功率变为B. 电压表的读数变为
C. 电流表的读数变为D. 通过的交变电流频率不变
【答案】B
【解析】
【分析】
根据交流电的产生以及最大值的表达式，分析交流电的最大值的变化。
结合有效值与最大值之间的关系分析有效值的变化；结合变压器的特点分析副线圈上的电压的变化、功率的变化以及频率的变化。
本题考查了交流电的产生以及变压器的构造和原理，对交流电来说，当线圈的角速度减小时，不仅仅交流电的频率发生变化，交流电的最大值、有效值都会产生变化。
【解答】
线圈在匀强磁场中匀速转动，设线圈的最大横截面积为，磁场的磁感应强度为，线圈转动的角速度为，则产生的最大电动势为：
原线圈两端的电压等于电动势的有效值，为：
设原副线圈的匝数比为，则副线圈两端的电压为：
当发电机线圈的转速变为原来的时，有：
副线圈两端的电压为：
联立可知，，即电压表的读数变为；
由：
消耗的电功率：，即消耗的功率变为，故A错误，B正确；
C.由变压器的特点可知，副线圈消耗的功率为原来的，则发电机产生的电功率变成原来的；由可知，线圈产生的电动势是原来的，由可知，电流表的读数变成原来的，故C错误；
D.发电机线圈的转速变为原来的，则原线圈中电流的频率变成原来的，所以副线圈中，通过的频率变成原来的，故D错误。
故选B。
6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为、，在原、副线圈的回路中接有阻值均为的电阻、，副线圈接有一理想交流电压表，、之间接有正弦交流电源，其电压随时间变化的图像如图乙所示。求：
电阻中电流的频率；
交流电压表的读数注：以上求得的结果均保留整数。
【答案】
解：变压器原、副线圈中交变电流的频率相等，即
由可知输入电压的频率
所以电阻中电流的频率为
由图乙可知，交流电源的电压的有效值
假设原线圈的电流为，副线圈的电流为
由原线圈的输入电压与副线圈的电压、电流的关系
则，
则有
联立解得：
【解析】本题主要考查变压器的基本关系，解题的关键在于熟练的运用原副线圈的电压、电流关系。
根据频率求解电阻中电流的频率；
根据原线圈的输入电压与副线圈的电压、电流的关系，进行列式求解。
1．如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻，不计电表内电阻影响。闭合开关后( )
A. 电流表的示数不变B. 电压表的示数减小
C. 电压表的示数不变D. 电流表的示数减小
【答案】D
【解析】解：、因开关闭合时，副线圈电路的总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即示数不变，但因总电阻减小，则电流增大，因干路中电阻分压增大，所以电压表示数变小，电流表的示数为：，故电流表的示数减小，故BC错误，D正确；
A、开关闭合时，总的电阻减小，所以电路的总电流要变大，根据，可知变大，电流表示数要增大，故A错误。
故选：。
变压器的动态分析问题和闭合电路中的动态分析类似，可以根据闭合开关后，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。
对于电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。注意变压器输出电压由输入电压决定，而输入功率由输出功率决定。
2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于( )
A. 平面B. 平面C. 平面D. 平面
【答案】D
【解析】解：磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于平面。故ABC错误，D正确。
故选：。
根据楞次定律及右手螺旋定则分析出涡旋电流的方向，再判断硅钢片的位置。
解答本题的关键是对涡流的理解与认识。
3．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为的滑动变阻器和阻值为的定值电阻。在变阻器滑片从端向端缓慢移动的过程中( )
A. 电流表示数减小B. 电流表示数增大
C. 原线圈输入功率先增大后减小D. 定值电阻消耗的功率先减小后增大
【答案】A
【解析】解：分析右端电路可知，与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路。设滑动变阻右边的电阻为，则副线圈中的总电阻为：
当滑片从往滑动时，减小，则副线圈中总电阻增大。
B、变压器原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，总电阻增大，则副线圈总电流减小，示数减小，故B错误；
A、再由变压器原副线圈电流关系知，示数减小，示数减小，故A正确；
C、副线圈输出电压不变，电流减小，故输出功率减小，故C错误；
D、滑片从往滑动时，副线圈干路电流减小，滑动变阻器右半部分和并联总电阻减小，则并联部分分压减小，定值电阻消耗电功率减小，故D错误。
故选：。
分析右端电路可知，与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路，当滑片从往滑动时，并联部分总电阻减小，滑动变阻器左半部分电阻增大，故电路中总电阻增大。
本题考查变压器和动态电路，意在考查考生对动态电路的分析能力，滑动变阻、可变电阻器在此类电路中出现较多。
4．如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为的交流电，副线圈接有电阻、光敏电阻阻值随光照增强而减小，开关开始时处于闭合状态，下列说法正确的是
A. 当光照变弱时，变压器的输入功率增加
B. 当滑动触头向下滑动时，电阻消耗的功率减小
C. 当开关由闭合到断开，原线圈中电流变小
D. 当减小时，副线圈中电流变大
【答案】C
【解析】
【分析】
变压器的输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率；结合功率表达式分析判断即可。
本题关键是明确变压器的电压、电流、功率关系，然后结合变压比公式和功率公式进行动态分析。
【解答】
A.当光照变弱时，光敏电阻的阻值变大，输出功率减小，输入功率也变小，故A错误；
B.当滑动触头向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，电阻两端的电压增大，电阻消耗的功率增大，故B错误；
C.当开关由闭合到断开，副线圈回路电阻增大，输出电流减小，匝数比不变，所以原线圈电流减小，故C正确；
D.当增大时，副线圈电压增大，副线圈中电流变大，故D错误。
故选C。
5．图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数，四根模拟输电线的电阻、、、的阻值均为，、为相同的理想交流电流表，、为相同的小灯泡，灯丝电阻，忽略灯丝电阻随温度的变化。当、端接入低压交流电源时( )
A. 、两表的示数相同B. 、两灯泡的亮度相同
C. 消耗的功率大于消耗的功率D. 两端的电压小于两端的电压
【答案】D
【解析】
【分析】
根据变压器的规律和欧姆定律分别列出电流的表达式分析两个电流表示数的关系，由通过灯泡的电流大小判断亮度，结合功率及电压公式即可得到与消耗的功率及、两端电压的关系．
解决本题的关键掌握变压器的原理和特点，以及掌握远距离输电过程中电压损失和输入电压、输出电压的关系．
【解答】
、设变压器原、副线圈数比为，、端接入的电压为．
则两端的电压为，表的示数．
对于变压器电路，升压变压器副线圈两端的电压为，设通过的电流为，则两端的电压为，表的示数为，降压变压器原线圈的电压为，则有：

解得，则
因为，，可以得到．比亮，故AB错误；
C、电阻、相等，，根据公式可知，消耗的功率小于消耗的功率，故C错误；
D、电阻、相等，，根据欧姆定律知：两端的电压小于两端的电压，故D正确．
故选：．
6．如下图甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有个电阻和一个电容器。已知，，原、副线圈的匝数比为，原线圈的输入功率为，已知通过的正弦交流电如下图乙所示。求：
原线圈输入电压
电阻的电功率
电容器流过的电流。
【答案】
解：
由乙可知，通过的电流的最大值为，则其有效值为：，的电压：；根据电压与匝数成正比知原线圈输入电压：
根据并联电阻，电流与电阻成反比，，则的电功率为：；
由题意可知，输出功率也为，流过电流为：；
答：
原线圈输入电压；
电阻的电功率；
电容器流过的电流
【解析】根据图象的最大值，即可求解有效值，再结合功率表达式，依据并联特点，即可求解的电功率；
由输入功率与输出功率相等，结合，从而求解流过电容器的电流
本题需要掌握变压器的输出功率与输入功率的关系，同时理解电功率表达式内容，注意交流电的最大值与有效值的关系
知识目标
知识点
目标一
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
目标二
理想变压器的原理及应用
目标三
理想变压器的动态分析
目标四
远距离输电