2020高考物理一轮总复习课时冲关40《变压器电能的输送》（含解析）人教版 学案

第2讲　变压器　电能的输送

 [A级－基础练]

1．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则(　　 )

A．变压器输入功率约为3.9 W

B．输出电压的最大值是110 V

C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin A

解析：A　[由题图可知通过负载的电流最大值为Im＝0.05 A，周期T＝0.02 s，故电流的函数表达式i＝Imsint＝0.05sin 100πt(A)，D错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U2m＝U2＝110 V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝×110 W≈3.9 W，A正确．]

2．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　)

A．ab接MN、cd接PQ，Iab<Icd

B．ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd

C．ab接PQ、cd接MN，Iab<Icd

D．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd

解析：B　[根据理想变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab接MN，通过的电流较大，电流表接在cd两端，通过的电流较小，B正确．]

3．(2019·江西南昌一模)如图所示，甲图中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝12sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈与阻值R1＝2 Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表．乙图中阻值R2＝32 Ω的电阻直接接到u＝12sin 100πt(V)的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则(　　 )

A．通过电阻R1的交变电流的频率为0.02 Hz

B．电阻R1消耗的电功率为9 W

C．电流表的示数为6 A

D．变压器原、副线圈匝数比为4∶1

解析：D　[由u＝12sin 100πt(V)可知：ω＝100π＝2πf，解得f＝50 Hz，A错误；因为R1、R2消耗的功率相等，设R1两端的电压为U1，＝，解得U1＝3 V，由理想变压器电压与匝数成正比得变压器原、副线圈匝数比为4∶1，D正确；R1上的电流I1＝＝1.5 A，电阻R1消耗的电功率P＝＝4.5 W，B、C错误．]

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a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中(　　)

A．U2>U1，U2降低

B．U2>U1，U2升高

C．U2<U1，U2降低

D．U2<U1，U2升高

解析：C　[由题图可知，cd间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知，U2<U1，当触头由M点顺时针旋转到N点的过程中，cd间线圈的匝数减少，所以输出电压降低，选项C正确．]

5．如图所示，电路中变压器原线圈匝数n1＝1 000匝，两个副线圈匝数分别为n2＝500匝、n3＝200匝，分别接一个R＝55 Ω的电阻，在原线圈上接入U1＝220 V的交流电源．则两副线圈输出电功率之比和原线圈中的电流I1分别是(　　 )

A.＝，I1＝2.8 A

B.＝，I1＝2.8 A

C.＝，I1＝1.16 A

D.＝，I1＝1.16 A

解析：C　[对两个副线圈有＝，＝，所以U2＝110 V，U3＝44 V，又P＝，所以＝＝；由欧姆定律得I2＝＝2 A，I3＝＝0.8 A，对有两个副线圈的变压器有：n1I1＝n2I2＋n3I3，得I1＝1.16 A，C正确．]

6．如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则(　　 )

A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮

B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿

C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗

D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大

解析：C　[灯泡的亮度与周期无关，取决于有效值，故A错误；电容器的击穿电压取决于电压的最大值，与频率无关，故B错误；无论接哪个电源，输入电压相同，滑片向上移动时，接入电阻增大，则灯泡均变暗，故C正确；若将副线圈n1的匝数增加，则输出电压将减小，故灯泡消耗的功率将变小，故D错误．]

7．(2019·湖北武汉部分重点高中联考)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3为三只规格均为“9 V　6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是(　　 )

A．电流表的示数为2 A

B．电压表的示数为27 V

C．副线圈两端接入耐压值为8 V的电容器能正常工作

D．变压器副线圈中交变电流的频率为50 Hz

解析：AD　[由输入端交变电压u－t图象知，输入电压的有效值为 V＝27 V，由原、副线圈匝数之比为3∶1，可得原、副线圈的电压之比为3∶1，电流之比为1∶3，设灯泡两端电压为U，所以U＝9 V，副线圈两端电压的有效值为9 V，三只灯泡均能正常发光，电流表的读数I＝3× A＝2 A，A正确；电压表的示数为有效值27 V，B错误；副线圈两端电压的最大值为9 V，C错误；变压器副线圈两端交变电流的频率为50 Hz，D正确．]

[B级－能力练]

8．(2018·天津卷)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R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的，则(　　)

A．R消耗的功率变为P

B．电压表V的读数变为U

C．电流表A的读数变为2I

D．通过R的交变电流频率不变

解析：B　[根据ω＝2πn可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据Em＝nBSω可知电动机产生的最大电动势为原来的，根据U＝可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据＝可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，根据P＝可知R消耗的电功率变为P，A错误，B正确；副线圈中的电流为I2＝，即变为原来的，根据＝可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误；转速减小为原来的，则频率变为原来的，D错误．]

9．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是(　　)

A．适当减小输电线的电阻r

B．适当提高

C．适当提高的同时，降低

D．适当降低的同时，提高

解析：AC　[当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP＝I2r，可以减小输电线的电阻r，A对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低 ，C对．]

10．如图是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S2与定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数．现在原线圈加一电压有效值为U的正弦交流电，当S1接a，S2接c时，电流表的示数为I，下列说法正确的是(　　 )

A．当S1接a，S2接d时，电流为2I

B．当S1接a，S2接d时，电流为

C．当S1接b，S2接c时，电流为4I

D．当S1接b，S2接d时，电流为

解析：C　[设S1、S2分别接a、c时，原、副线圈匝数比为n1∶n2，则输出电压U2＝U，功率P＝UI＝；在S1、S2分别接a、d时，输出电压U2′＝，功率P′＝UI′＝，联立得I′＝I，A、B项均错，同理可知，C项对，D项错误．]

11．(多选)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是(　　 )

A．P向下滑动时，灯L变亮

B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变

C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小

D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大

解析：BD　[P向上或向下滑动时，由变压器的电压特点＝可知，U2不变，灯L的亮度也不变，A项错误，B项正确；P向上滑动时，滑动变阻器的阻值减小，副线圈电路总电阻减小，由P＝可知，变压器的输出功率P2变大，又理想变压器的输入功率等于输出功率，则输入功率P1也变大，由P1＝U1I1及U1不变可知，变压器的输入电流变大，C项错误，D项正确．]

12．(2019·湖南师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时    (　　)

A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小

B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小

C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变

D．线路损耗功率不变

解析：C　[根据题意可知，电压表V1、V2的示数不变，当用电进入高峰时，电阻R减小，电流表A3的读数增大，电流表A2、A1的读数都增大，R0两端电压增大，电压表V3读数减小，电压表V4的读数也减小，A、B均错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值是R0的阻值，不变，C正确；线路损耗功率ΔP＝IR0增大，D错误．]

13．(2019·山东潍坊期末)如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是(　　)

A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sin ωt

B．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1

C．电压表V示数为NBωL2

D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小

解析：C　[从图示位置开始计时，e＝Emcos ωt＝NBL2ωcos ωt，A错误；变压器的输入功率等于输出功率，B错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL2ω，电压表的示数是R两端电压的有效值，设为U，·＝·T，解得U＝NBL2ω，C正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D错误．]

14．(2019·山东德州期末)(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路．若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u＝220sin 100πt V，当用电器电阻R0＝11 Ω时(　　)

A．通过用电器R0的电流有效值是20 A

B．当用电器的电阻R0减小时，输电线损耗的功率也随着减小

C．发电机中的电流变化频率为100 Hz

D．升压变压器的输入功率为4 650 W

解析：AD　[通过用电器R0的电流有效值I＝＝ A＝20 A，A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输电线上的电流也增大，输电线上损失的功率增大，B错误；变压器不改变交流电的频率，f＝50 Hz，C错误；降压变压器的输出功率为P1＝UI＝220×20 W＝4 400 W，由理想变压器原、副线圈电流与匝数成反比，得输电线上的电流为I′＝5 A，输电线上损失的功率ΔP＝I′2R＝25×10 W＝250 W，升压变压器的输入功率P＝P1＋ΔP＝4 650 W，D正确．]