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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 課時跟蹤檢測（三十五）變壓器 電能的輸送 對點訓(xùn)練：理想變壓器 1．(多選)在如圖1所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，四個燈泡完全相同。其額定電壓為U，若已知燈泡L3和L4恰能正常工作，那么(　　) 圖1 A．L1和L2都能正常工作 B．L1和L2都不能正常工作 C．交流電源電壓為2U D．交流電源電壓為4U 圖2 2.(xx孝感聯(lián)考)如圖2所示，理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝20sin 100πt V，氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有(　　) A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50 Hz B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變 圖3 3．(多選)(xx河南十所名校高三聯(lián)考)如圖3所示，一只理想變壓器原線圈與頻率為50 Hz的正弦交變電源相連，兩個阻值均為20 Ω的電阻串聯(lián)后接在副線圈的兩端。圖中的電流表、電壓表均為理想交流電表，原、副線圈分別為200匝和100匝，電壓表的示數(shù)為5 V。則(　　) A．電流表的讀數(shù)為0.5 A B．流過電阻的交變電流的頻率為100 Hz C．交變電源的輸出電壓的最大值為20 V D．交變電源的輸出功率為2.5 W 對點訓(xùn)練：理想變壓器的動態(tài)分析 4．(多選)(xx焦作聯(lián)考)如圖4所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1 100匝，副線圈的匝數(shù)n2＝110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，且R0＝R1＝R2，電流表、電壓表均為理想電表。原線圈接u＝220 sin(314t) V的交流電源。起初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．電壓表示數(shù)為22 V B．當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表示數(shù)變小 C．當(dāng)開關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)變大 D．當(dāng)開關(guān)S閉合后，變壓器的輸出功率增大 5．(多選)一理想自耦變壓器的原線圈接有正弦交變電壓，如圖5甲所示，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是(　　) 圖5 A．交變電源的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0cos 100πt V B．若僅將觸頭P向A端滑動，則電阻R消耗的電功率增大 C．若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大 D．若使電阻R增大的同時，將觸頭P向B端滑動，則通過A處的電流一定增大 圖6 6.(多選)(xx杭州模擬)如圖6所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1＝220sin 100πt V，則(　　) A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22 V B．當(dāng)t＝ s時，電壓表V0的讀數(shù)為220 V C．單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小 D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小 對點訓(xùn)練：遠(yuǎn)距離輸電 圖7 7．如圖7所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機輸出的交流電壓為500 V，輸出的電功率為50 kW，用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個變壓器均為理想變壓器)。對整個送電過程，下列說法正確的是(　　) A．輸電線上的損失功率為300 W B．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100 C．輸電線上的電流為100 A D．降壓變壓器的輸入電壓為4 700 V 圖8 8．(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖8所示，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u＝220 sin(100πt) V，降壓變壓器的副線圈與阻值R0＝11 Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器，則下列說法中正確的是(　　) A．通過R0電流的有效值是20 A B．降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1 C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓 D．升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率 9．(xx四川高考)如圖9所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像，則(　　) 圖9 A．用戶用電器上交流電的頻率是100 Hz B．發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500 V C．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定 D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小 對點訓(xùn)練：三種特殊的變壓器 圖10 10.(xx開封模擬)如圖10所示，理想變壓器有兩個副線圈，匝數(shù)分別為n1和n2，所接負(fù)載4R1＝R2，當(dāng)只閉合S1時，電流表示數(shù)為1 A，當(dāng)S1和S2都閉合時，電流表示數(shù)為2 A，則n1∶n2為(　　) A．1∶1　　　　　　　 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 圖11 11.如圖11所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值U1＝100 V，R0＝40 Ω，當(dāng)滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值U2為________V，通過電阻R0的電流有效值為________A。 12．電壓互感器使用時應(yīng)將其原線圈________聯(lián)接入被測電路；而電流互感器則應(yīng)________聯(lián)接入被測電路。 考點綜合訓(xùn)練 13．(多選)(xx青島模擬)如圖12甲所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為11∶1，R＝1 Ω，原線圈允許通過電流的最大值為1 A，副線圈ab兩端電壓隨時間變化圖像如圖乙所示。則下列說法正確的是(　　) 圖12 A．原線圈輸入電壓的有效值為242 V B．原線圈兩端交變電壓的頻率為550 Hz C．副線圈中電流的最大值為11 A D．為保證電路安全工作，滑動變阻器R′的阻值不得小于1 Ω 14．(多選)(xx濟寧市高三聯(lián)考)一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1，原線圈接入電壓220 V的正弦交流電，各元件正常工作，一只理想二極管和一個滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖13所示。電壓表和電流表均為理想交流電表，則下列說法正確的是 (　　) 圖13 A．原、副線圈中的電流之比為5∶1 B．電壓表的讀數(shù)約為31.11 V C．若滑動變阻器接入電路的阻值為20 Ω，則1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2.9103 J D．若將滑動變阻器的滑片向上滑動，則兩電表讀數(shù)均減小 15．(多選) 圖14 (xx臨川二中高三月考)如圖14所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100sin 50πt V，O是副線圈中心抽出的線頭，R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，則(　　) A．開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為0.05 A B．開關(guān)S閉合時，電流表的示數(shù)為0.05 A C．開關(guān)S閉合時，兩電阻總的電功率為 W D．開關(guān)S斷開時，兩電阻總的電功率為 W  答 案 1．選AD　根據(jù)燈泡L3和L4恰能正常工作，變壓器原線圈輸入電壓為燈泡L3和L4額定電壓U的2倍，輸入電流為燈泡L3和L4的額定電流。所以L1和L2都能正常工作，交流電源電壓為4U，選項A、D正確，B、C錯誤。 2．選B　由u＝20sin 100πt V可知，交流電壓頻率為50 Hz，在一個周期內(nèi)，交變電流兩次超過100 V電壓，所以氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz，選項A錯誤；變壓器輸入電壓有效值為U1＝20 V，輸出電壓有效值U2＝U1＝520 V＝100 V，開關(guān)接通與斷開后，電壓表的示數(shù)均為100 V，選項B正確，C錯誤；開關(guān)斷開后，氖泡不發(fā)光，消耗電能變小，變壓器的輸出功率變小，選項D錯誤。 3．選CD　根據(jù)歐姆定律可得副線圈中的電流I2＝＝0.25 A，根據(jù)理想變壓器原、副線圈中的電流比＝，可解得I1＝0.125 A，A錯誤；理想變壓器原、副線圈中的交變電流的頻率相同，都為50 Hz，B錯誤；副線圈輸出電壓的有效值是10 V，根據(jù)正弦交變電流的最大值和有效值的關(guān)系可得其最大值應(yīng)為U2m＝10 V，原、副線圈電壓比為＝，可得交變電源輸出電壓的最大值為U1m＝20 V，C正確；對于理想變壓器，交變電源的輸出功率等于變壓器副線圈消耗的功率，P＝2 W＝2.5 W，故D正確。 4．選BCD　變壓器輸入電壓220 V，由變壓器變壓公式，副線圈輸出電壓為22 V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，電壓表示數(shù)為11 V，選項A錯誤；當(dāng)開關(guān)S閉合后，輸出功率增大，電壓表示數(shù)變小，原線圈輸入功率增大，電流表示數(shù)變大，選項B、C、D正確。 5．選AB　從題圖甲可看出，交流電的周期T＝210－2s，最大值為U0，所以交變電源的電壓 u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0cost V＝U0cos 100πt V，選項A正確；因原、副線圈兩端電壓與其匝數(shù)成正比，當(dāng)僅將觸頭P向A端滑動時，副線圈兩端的電壓增大，即電阻R兩端的電壓增大，則電阻R消耗的電功率增大，選項B正確；若僅使電阻R增大，則副線圈兩端的電壓不變，電阻R消耗的電功率P＝減小，原線圈的輸入電功率也減小，選項C錯誤；將觸頭P向B端滑動，副線圈兩端的電壓減小，同時電阻R增大，通過R的電流I2＝減小，根據(jù)變壓器的特點，通過A處的電流也一定減小，選項D錯誤。 6．選BC　當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，副線圈輸出電壓為U2＝22 V，但電壓表V1示數(shù)小于U2，故A錯誤；當(dāng)t＝ s時，電壓表V0的讀數(shù)為有效值220 V，故B正確；單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，滑動變阻器的電阻變大，電路的總電阻變大，由于副線圈輸出電壓U2是由變壓器決定的，所以電流表示數(shù)變小，電壓表V1示數(shù)變大，故C正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，副線圈輸出電壓U2變大，電流表和電壓表V1的示數(shù)均變大，故D錯誤。 7．選A　輸電線上的損失功率為0.6%50 kW＝300 W，選項A正確。由I2R＝300 W可得輸電線上電流I＝10 A，升壓變壓器副線圈電壓為5 000 V，升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶10，選項B、C錯誤。輸電線損失電壓為IR＝30 V，降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V，選項D錯誤。 8．選ABD　由題知降壓變壓器副線圈兩端交變電壓的有效值為220 V，則通過R0的電流為20 A，A正確；由＝得降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1，B正確；在輸電過程中，輸電線上有電阻，升壓變壓器T1的輸出電壓不能完全加在降壓變壓器T2的兩端，輸電線上有功率損失，C錯誤、D正確。 9．選D　根據(jù)交流電的變化規(guī)律、變壓器的工作原理和遠(yuǎn)距離輸電知識解題。 由ut圖像可知，交流電的周期T＝0.02 s，故頻率f＝＝50 Hz，選項A錯誤；交流電的最大值Um＝500 V，故有效值U＝＝250 V，選項B錯誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定，選項C錯誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，副線圈上的電流減小，根據(jù)＝，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)P＝IR，得輸電線損失的功率減小，選項D正確。 10．選B　變壓器原副線圈的磁通量變化率相同，所以U∶U1∶U2＝n∶n1∶n2，根據(jù)能量守恒，輸出功率等于輸入功率，所以有當(dāng)只閉合S1時UI＝，當(dāng)S1和S2都閉合時，UI′＝＋＝，代入數(shù)據(jù)I＝1 A、I′＝2 A可得U＝4U，即U1∶U2＝1∶2，所以n1∶n2＝1∶2，選項B對。 11．解析：當(dāng)滑動片位于線圈中點位置時，由變壓器電壓關(guān)系有∶＝，所以U2＝＝200 V，通過R0的電流為I＝＝ A＝5 A。 答案：200　5 12．并　　串 13．選AC　由題知變壓器副線圈兩端電壓有效值為22 V，由原副線圈兩端電壓關(guān)系＝可得，原線圈輸入電壓的有效值為242 V，故A項正確；由于原副線圈兩端交流電的頻率相同，故原線圈兩端交變電壓的頻率為50 Hz，B項錯；原線圈允許通過電流的最大值為1 A，根據(jù)原副線圈電流關(guān)系＝可得副線圈中電流的最大值為11 A，C項正確；根據(jù)部分電路的歐姆定律可得，副線圈中滑動變阻器最小阻值為R′＝－R＝Ω－1 Ω＝(2－1)Ω，故D項錯。 14．BC　原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，所以電流之比為1∶5，選項A錯誤；原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電，原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為44 V，由于副線圈接著二極管，它具有單向?qū)щ娦裕姳硎緮?shù)均是交流電的有效值，根據(jù)有效值的定義有＝T，從而求得電壓表兩端電壓有效值為U＝22 V≈31.11 V，選項B正確；若滑動變阻器接入電路的阻值為20 Ω，則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝2.9103 J，C正確；滑片向上滑動，滑動變阻器接入的阻值變小，其兩端的電壓不變，所以通過滑動變阻器的電流變大，即電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大，D錯誤。 15．選AC　由電壓公式知輸入電壓的有效值為U0＝100 V，S斷開時，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知輸出電壓為10 V，S斷開時，由歐姆定律知，副線圈中的電流為 A＝0.5 A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比得，原線圈中電流為0.05 A，故A正確；開關(guān)S斷開時，兩電阻總的電功率為UI＝100.5＝5 W，故D錯誤；S閉合時，相當(dāng)于有兩個副線圈，電壓仍然與匝數(shù)成正比，但電流與匝數(shù)不再成反比，因O是副線圈中心抽出的線頭，兩電阻兩端電壓均為5 V，兩副線圈中電流分別為I1＝ A＝1 A和I2＝ A＝ A，所以由IU0＝I1U1＋I2U2得，原線圈中電流為I＝ A＝ A，故B錯誤；S閉合時，兩電阻總的電功率為P總＝I1U1＋I2U2＝ W，故C正確。