2019届高考物理一轮复习课时规范练36《理想变压器　电能的输送》(含解析)

课时规范练36　理想变压器　电能的输送

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基础巩固组

1.(理想变压器原、副线圈关系的应用)(多选)(2017·广东湛江四校联考)理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。则(　　)

A.副线圈输出电压的频率为50 Hz

B.副线圈输出电压的有效值为31 V

C.P向右移动时,原、副线圈的电流之比减小

D.P向右移动时,变压器的输出功率增加

答案AD

解析由题图甲可知,交变电流的周期为0.02 s,所以交变电流的频率为50 Hz,所以A正确;根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压的最大值为220 V,所以副线圈的电压的最大值为22 V,所以电压的有效值为 V=22 V,所以B错误;原、副线圈的电流与匝数成反比,线圈的匝数不变,所以电流比也不变,C错误;P向右移动时,滑动变阻器的电阻减小,副线圈的电压不变,所以电路消耗的功率将变大,变压器的输出功率增加,所以D正确。

2.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2017·安徽模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯泡恰好都能正常发光,则下列说法正确的是(　　)

A.U1∶U2=3∶4

B.U1∶U2=4∶3

C.若将L1短路,则副线圈的三个灯泡仍能正常发光

D.若将L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的倍

答案BD

解析设灯泡的额定电压为U,额定电流为I,则副线圈电压为3U,电流为I,原线圈的灯泡正常发光,电流也为I,所以原、副线圈的匝数比为1∶1,原线圈两端电压为3U,所以U1∶U2=4∶3,选项A错误,选项B正确;若将L1短路,则原线圈的电压增大,则副线圈两端电压也增大,三个灯泡不能正常发光,选项C错误;若将L2短路,设副线圈的电流为I',原线圈的电流也为I',因此2I'R+I'R=U1=4U,则I'R=U,即副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的,选项D正确。

3.(多选)(理想变压器的动态分析)(2017·河南中原名校联盟质检)下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的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,可以认为电压表V1示数不变。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R表示用户用电器的总电阻。如果变压器上的能量损失忽略不计,当用户的用电器增加时,图中各表示数的变化情况是(　　)

A.电流表A1示数变大 B.电流表A2示数变小

C.电压表V2示数变大 D.电压表V3示数变小

答案AD

解析由于变压器的输入功率和输出功率相等,副线圈的电阻减小了,输出功率变大了,所以原线圈的输入功率也要变大,因为输入电压不变,所以输入电流要变大,所以电流表A1的示数变大,A正确;当用电器增加时,相当于R的值减小,副线圈的总电阻减小,所以电流要变大,即电流表A2的示数变大,B错误;理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压不变,所以电压表V2的示数不变,C错误;由于副线圈的电流变大,电阻R0两端的电压变大,又因为电压表V2的示数不变,所以电压表V3的示数变小,D正确。

4.(多选)(理想变压器、交变电流的四值)(2017·河北保定调研)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

答案AC

解析根据,可知副线圈中电流为0.5 A,则选项A正确;原、副线圈的电流频率相等,选项B错误;根据,可知副线圈两端电压为220 V,最大值为220 V,选项C正确;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错误。

5.(理想变压器的动态分析及交变电流的四值问题)(2017·江西三校高三上学期第一次联考)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想电表,除R以外其余电阻不计。从某时刻开始在原线圈两端加上交流电压,其瞬时值表达式为u1=220sin 100πt(V)。下列说法正确的是(　　)

A.t= s时,电压表的示数为220 V

B.t= s时,a、c两点间电压瞬时值为110 V

C.滑动变阻器滑片向上移,电压表的示数不变,电流表的示数减小

D.单刀双掷开关由a扳向b,电压表的示数不变,电流表的示数减小

答案C

解析原线圈两端电压有效值为220 V,由理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比可得,副线圈两端电压有效值为22 V,电压表测量的是有效值,故A错误;t= s时,a、c两点间电压瞬时值为110 V,故B错误;滑动变阻器滑片向上移,接入电阻变大,副线圈两端电压由匝数比和输入电压决定,电压表的示数不变,电流表示数减小,C正确;单刀双掷开关由a扳向b,匝数比变小,匝数与电压成正比,所以电压表和电流表的示数均变大,故D错误。

6.(理想变压器、交变电流的四值问题和电路功率计算)(2017·山东淄博一模)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=5∶1,其原线圈接一交流电源,电压u=220sin 100πt(V),副线圈接一电动机,电阻为11 Ω。若电流表A2示数为1 A,电表对电路的影响忽略不计,则(　　)

A.交变电流的频率为100 Hz

B.电动机输出功率为33 W

C.电流表A1示数为5 A

D.变压器原线圈的输入功率为33 W

答案B

解析由ω=100π=2πf,解得f=50 Hz,A错误;由解得副线圈两端的电压U2=44 V,电动机的输出功率P出=U2I2-R=33 W,B正确;由,解得I1=0.2 A,C错误;变压器原线圈的输入功率P=U1I1=220×0.2 W=44 W,D错误。

7.

(理想变压器原、副线圈关系的应用)如图所示,接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　)

A.1∶1∶1 B.3∶2∶1

C.6∶2∶1 D.2∶2∶1

答案B

解析灯泡正常发光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3,由理想变压器的电压关系得,可得n2=2n3。灯泡都正常发光,则功率相等,即PA=PB=PC=PD。

由P=I2R得IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3

由理想变压器的功率关系得U1I1=U2I2+U3I3,即n1I1=n2I2+n3I3,可得n1=n2+n3=2n3+n3=3n3。所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1。

8.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2017·山西晋城期末)图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3∶1,图乙是该变压器cd输入端交流电压u的图象,L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9 V　6 W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,以下说法不正确的是(　　)

甲

乙

A.ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=27sin 100πt(V)

B.电流表的示数为2 A,且四只灯泡均能正常发光

C.流过灯L2的电流每秒方向改变50次

D.ab输入端输入功率Pab=18 W

答案ACD

解析变压器副线圈两端的电压U2=9 V,副线圈中的三只灯泡均正常发光,副线圈中的电流I2=3×=2 A,原线圈中的电流为I1,,解得I1= A,灯L4正常发光,电压为9 V,ab输入端电压的瞬时值表达式Uab=36sin 100πt(V),A错误,B正确;交变电流的频率为50 Hz,所以流过每只灯泡的电流每秒方向改变100次,C错误;ab输入端输入功率P=UabI1=36× W=24 W,D错误。〚导学号06400489〛

能力提升组

9.(多选)如图甲中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,RT为电阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A.变压器输入、输出功率之比为4∶1

B.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4

C.u随t变化的规律为u=51sin(50πt) V(国际单位制)

D.若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大

答案BD

解析由题意,变压器是理想变压器,故变压器输入、输出功率之比为1∶1,故选项A错误;变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,即,故选项B正确;由题图乙可知交流电压最大值Um=51 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值为ω=100π rad/s,则可得交流电压u的表达式u=51sin(100πt) V,故选项C错误;RT处温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。

10.

(多选)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则(　　)

A.Uab∶Ucd=n1∶n2

B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小

C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大

D.将二极管短路,电流表的读数加倍

答案BD

解析若变压器原线圈两端电压有效值为Uab,则副线圈两端电压为U2=Uab;由于二极管的单向导电性使得+0=·T,得Ucd=,故,选项A错误;增大负载电阻的阻值R,Uab不变,Ucd也不变,根据P出=可知输出功率减小,根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知,输入功率必减小,故电流表读数变小,选项B正确,选项C错误;输出功率P出'==2P出,故输入功率P1也加倍,而输入电压U1不变,根据P1=U1I1得电流表读数加倍,选项D正确。

11.(多选)(2017·黑龙江大庆模拟)图甲中的变压器为理想变压器,原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1,变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交变电流,电阻R1=R2=R3=20 Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路,其中电容器的击穿电压为8 V,电压表V为理想交流电表,开关S处于断开状态,则(　　)

甲

乙

A.电压表V的读数约为7.07 V

B.电流表A的读数为0.05 A

C.电阻R2上消耗的功率为2.5 W

D.若闭合开关S,电容器会被击穿

答案AC

解析开关断开时,副线圈为R1和R2串联,电压表测量R2的电压,由图可知原线圈电压为100 V,所以副线圈电压为10 V,则电压表的读数是R2的电压,为5 V=7.07 V,故A正确;由A的分析可知,副线圈电流为I2==0.25 A,所以原线圈电流为I1=I2=0.025 A,故B错误;电阻R2上消耗的功率为P=R2=2.5 W,故C正确;当开关闭合时,R1与R3并联后和R2串联,电容器的电压为并联部分的电压,并联部分电阻为R并=10 Ω,所以并联部分的电压为UC=U2= V,最大值为 V= V<8 V,所以电容器不会被击穿,故D错误。选A、C。〚导学号06400490〛

12.(多选)(2017·山西太原模拟)图甲是远距离输电线路的示意图。图乙是用户得到的电压随时间变化的图象。已知降压变压器的匝数比为10∶1,不考虑降压变压器与用户间导线的电阻,则(　　)

A.发电机输出交变电流的频率是50 Hz

B.升压变压器的输出电压为2 200 V

C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定

D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小

答案AD

解析电压器不会改变交变电流的频率,由题图乙可知周期T=0.02 s,故频率f==50 Hz,A正确;在降压变压器中,根据可得U3=2 200 V,由于输电线路上有电阻,故损失一部分电压,故升压变压器输送的电压大于2 200 V,故B错误;输电线的电流由输送的功率和电压决定,与降压变压器原副线圈的匝数比无关,故C错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小,降压变压器的输出功率减小,则输入的功率减小,输电线上的电流减小,输电线上损失的功率减小,故D正确。选A、D。〚导学号06400491〛