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  • 2021-06-01 发布

2021届高考物理一轮复习核心素养测评三十二变压器电能的输送含解析

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变压器 电能的输送 ‎(45分钟 100分)‎ 一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,1~6题为单选题,7~9题为多选题)‎ ‎1.(2020·广州模拟)如图,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,原线圈一侧接一输出电压恒为U1的正弦交流电源,电阻R1、R2、R3、R4的阻值相等。下列说法正确的是 (  )‎ A.S断开时,图中电压U1∶U2=2∶1‎ B.S断开时,R1消耗的电功率等于R2的2倍 C.S闭合后,R1、R3、R4消耗的电功率相同 D.S闭合后,R1两端电压比S闭合前的更小 ‎【解析】选C。当开关S断开时,原线圈的输入电压与R1的和等于U1,则=>,故A错误;开关S断开时,设原、副线圈中电流分别为I1和I2,则I1∶I2=n2∶n1=1∶2。由P=I2R可得:==,故B错误;闭合S后,R3与R4并联后与R2串联,设原、副线圈中电流分别为I1′和I2′则:I1′∶I2′=n2∶n1=1∶2。由于四个电阻的电阻值相等,所以流过R3与R4的电流是相等的,都等于I2′,即:I3=I4=I2′=I1′,由P=I2R可得P1′=P3′=P4′,故C正确;闭合S后,由于R3与R4并联,并联电路部分的电阻值小于R3的电阻值,可知副线圈电路中的电阻值减小,所以副线圈的电流值增大,则原线圈中的电流值也增大,R1两端电压:U=I1″R1,电流增大,则R1两端的电压增大,故D错误。‎ ‎2.如图所示,灯泡L1接在变压器初级电路中,灯泡L2、L3、L4接在变压器次级电路中。变压器为理想变压器,交变电流电源电压为U,L1、L2、L3、L4都是额定电压为U0的同种型号灯泡,若四个灯泡都能正常发光,则 (  )‎ 11‎ A.=,U=4U0    B.=,U=4U0‎ C.=,U=3U0 D.=,U=3U0‎ ‎【解析】选A。设灯泡的额定电流为I,则原线圈电流I1=I,副线圈电流I2=3I 根据电流与匝数成反比,有===‎ 因为灯泡正常发光,副线圈两端的电压U2=U0‎ 根据电压与匝数成正比,有==‎ 解得:U1=3U2=3U0‎ 交变电流电源电压U=U0+U1=4U0,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎3.理想变压器与电阻R及交流电流表A、电压表V按图示方式连接,已知变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1,电阻R=11 Ω,原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示,下列说法中正确的是 (  )‎ A.V表的读数为220 V B.通过R的电流为2 A C.A表的读数为2 A D.变压器的输入功率为40 W ‎【解析】选B。由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知,U1=220 V,T=‎ ‎0.02 s,根据原副线圈的电压比等于匝数之比,可知U2=U1=22 V,所以电压表的示数为22 ‎ 11‎ V,故A错误;根据欧姆定律得:I2==2 A,故B正确,根据原副线圈的电流与匝数成反比,则I1=I2=×2 A=0.2 A,故A表的读数为0.2 A,故C错误;副线圈功率P2=I2U2=44 W,所以变压器的输入功率P1=P2=44 W,故D错误。‎ ‎4.如图所示,理想变压器的交流输入电压U1=220 V,有两组副线圈,其中n2=36匝与标有“9 V,9 W”的灯相连,n3与“6 V,12 W”的电灯相连,且均能正常发光。则n1与n3的匝数分别为 (  ) ‎ A.880  24 B.660   27‎ C.880  27 D.660   24‎ ‎【解析】选A。根据题意,灯泡均正常发光,则有U2=9 V,U3=6 V,根据电压与匝数成正比,有:==,代入数据有:==,解得:n1=880匝,n3=24匝,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎5.一理想变压器原、副线圈的匝数比为100∶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为滑动变阻器的触头。则下列说法正确的是 (  )‎ 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3.1 V C.P向左移动时,原、副线圈的电流比减小 D.P向左移动时,变压器的输出功率增加 ‎【解析】选A。周期T=2×10-2 s,频率f=50 Hz,A正确;原线圈输入电压的有效值为 ‎ 11‎ V=220 V,所以,副线圈输出电压的有效值为 V=2.2 V,B错误;根据U1I1=U2I2,所以==不变,C错误;变压器的输出功率P2=,P向左移动时,电阻变大,变压器的输出功率减小,D错。‎ ‎6.如图所示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。输出电压通过输电线输送给用户,输电线的电阻用R0表示,变阻器R表示用户用电器的总电阻,当用电器增加时,相当于R的值减小(滑动片向下移)。当用户的用电器增加时,关于各表的读数说法正确的是 (  ) ‎ A.U1增大       B.U2增大 C.I1增大 D.I2减小 ‎【解析】选C。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,所以原、副线圈的电压都不变,即U1、U2不变,故A、B错误;当用电器增加时,相当于R值减小,电路中总电阻减小,所以电流要变大,即原、副线圈电流表的示数都变大,即I1、I2都增大,故C正确,D错误。‎ ‎【加固训练】‎ 有一种调压变压器的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,C、D之间加上输入电压,转动滑动触头P就可以调节输出电压。图中为交流电流表,为交流电压表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C、D两端接正弦交流电源,变压器可视为理想变压器,则下列说法正确的是 (  )‎ A.当R3不变,滑动触头P顺时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小 B.当R3不变,滑动触头P逆时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小 C.当P不动,滑动变阻器滑动触头向上滑动时,电流表读数变小,电压表读数变小 D.当P不动,滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变大 11‎ ‎【解析】选A。当R3不变,P顺时针转动时,nMN减小,由=,知UMN减小,则电压表、电流表读数均减小,A项正确,同理知B项错误;当P不动时,匝数nMN不变,输出电压UMN不变,滑动变阻器滑动触头向上滑动,R3阻值变大,根据串反并同,得电压表示数变大,电流表示数变小,C项错误,同理知D项错误。‎ ‎7.(2019·郑州模拟)国家电网公司推进智能电网推广项目建设,拟新建智能变电站1 400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器,如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=200sin100πt(V),电压表、电流表都为理想电表。则下列判断正确的是 (  ) ‎ A.输入电压有效值为200 V,电流频率为50 Hz B.S打到a处,当变阻器的滑片向下滑动时,两电压表示数都增大 C.S打到a处,当变阻器的滑片向下滑动时,两电流表的示数都减小 D.若变阻器的滑片不动,S由a打到b处,电压表V2和电流表A1的示数都减小 ‎【解析】选A、D。根据瞬时值表达式知,输入电压的最大值是U1m=200 V,输入电压的有效值U1= V=200 V,角速度ω=100π rad/s,所以f== Hz=50 Hz,故A正确;S打到a处,当变阻器滑片向下滑动时,变压器的输入电压不变,原、副线圈的匝数比不变,电压表V1示数不变,电压表V2示数不变,故B错误;S打到a处,滑片向下滑动,变阻器电阻变小,副线圈电流增大,输出功率增大,输入功率增大,输入电压不变,所以电流表A1示数增大,故C错误;若变阻器滑片不动,S由a打到b处,副线圈电压变小,输出功率、输入功率都减小,由P1=U1I1知,原线圈电流减小,即电压表V2和电流表A1示数都减小,故D正确。‎ ‎8.如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,交流发电机的输出电压的有效值U1、输电线的总电阻r、用户所用的电器(均为纯电阻)、降压变压器匝数均不变。若增大升压变压器原、副线圈的匝数比,则下列判断正确的是(  )‎ 11‎ A.升压变压器原线圈中的电流减小 B.输电线上损失的功率增大 C.输电线上的总电压增大 D.用户所用电器的总电流减小 ‎【解题指导】解答本题应注意以下四点:‎ ‎(1)知道变压器的电压之比等于匝数之比,在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。‎ ‎(2)知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。‎ ‎(3)原线圈的电压决定副线圈的电压。‎ ‎(4)理想变压器在改变电压和电流的同时,不改变功率和频率。‎ ‎【解析】选A、D。设用户所用的电器的等效电阻为R,升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为k1∶1、k2∶1,则降压变压器的原线圈的等效电阻R3=,而=k2,=k2,R=,得R3=R;同理,升压变压器的原线圈的等效电阻R1=(r+R3)=(r+R),故k1增大,R1也增大,升压变压器原线圈中的电流I1=减小,故A正确;由=k1可知,k1增大时,U2减小,输电线上的电流I2减小,输电线上损失的功率Pr=r减小,故B错误;输电线上总电压U=I2r减小,故C错误;由=k2得,用户所用电器的总电流I4=k2I3=k2I2减小,故D正确。‎ ‎9.(2020·长沙模拟)如图为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交变电源,定值电阻阻值分别为R1、R2,且R1