2023屆高考物理江蘇專版一輪復(fù)習(xí)課時(shí)檢測(cè)（三十六） 變壓器 電能的輸送

第頁(yè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)〔三十六〕變壓器電能的輸送對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：理想變壓器1．[多項(xiàng)選擇](2023·蘇州八校聯(lián)考)如圖甲所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈兩端的交變電壓隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，燈泡L的額定功率為22W。閉合開關(guān)后，燈泡恰能正常發(fā)光。那么()A．原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin100πtVB．燈泡的額定電壓為110VC．副線圈輸出交流電的頻率為100HzD．電壓表讀數(shù)為220V，電流表讀數(shù)為0.2A解析：選AB由題圖可知：周期T＝0.02s，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，那么原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式：u＝220eq\r(2)sin100πtV，故A正確；原線圈電壓的有效值：U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)成正比，得副線圈兩端的電壓：U2＝eq\f(U1n2,n1)＝110V，故B正確；周期T＝0.02s，頻率為：f＝eq\f(1,T)＝50Hz，變壓器不改變交流電的頻率，所以副線圈輸出交流電的頻率為50Hz，故C錯(cuò)誤；原線圈電壓有效值為220V，電壓表的讀數(shù)為220V，副線圈電流：I2＝eq\f(P2,U2)＝0.2A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比得：I＝eq\f(I2,2)＝0.1A，故D錯(cuò)誤。2．[多項(xiàng)選擇]如下圖，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的電阻不計(jì)，線圈共N匝，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，定值電阻R1＝R2＝R，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為U，那么()A．電流表的示數(shù)為eq\f(2U,R)B．從線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝5eq\r(2)UcosωtC．線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)線圈磁通量的最大值為eq\f(5\r(2)U,2Nω)D．當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為2ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為2U解析：選ACD流過(guò)副線圈的電流Im＝eq\f(U,R)，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，流過(guò)電流表的電流I1＝eq\f(2U,R)，故A正確；變壓器中原線圈的電壓為U1，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知電壓U1＝eq\f(U,2)，電阻R1分得的電壓UR＝I1R＝2U，故線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為U有＝U1＋UR＝eq\f(5U,2)，最大值Em＝eq\r(2)U有＝eq\f(5\r(2)U,2)，故從線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝eq\f(5\r(2),2)Ucosωt，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Em＝NBSω可知BS＝eq\f(Em,Nω)＝eq\f(5\r(2)U,2Nω)，故C正確；根據(jù)Em＝NBSω可知，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度加倍，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加倍，故電壓表的示數(shù)加倍，故D正確。3.[多項(xiàng)選擇]如下圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1。電池和交變電源的電動(dòng)勢(shì)都為6V，內(nèi)阻均不計(jì)。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．S與a接通的瞬間，R中無(wú)感應(yīng)電流B．S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0C．S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3VD．S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為2∶1解析：選BC由理想變壓器的原理可知，當(dāng)S與a接通電流穩(wěn)定時(shí)，由于通過(guò)原線圈與副線圈中的磁通量不發(fā)生變化，故在副線圈中無(wú)感應(yīng)電流，但在剛接通瞬間，副線圈兩端的電壓不為零，R中有感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)S與b接通穩(wěn)定后，原線圈中接有交變電流，由變壓器的變壓比可得副線圈兩端電壓為3V，C正確；變壓器并不改變交變電流的頻率，D錯(cuò)誤。4．[多項(xiàng)選擇](2023·南通模擬)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為44∶5，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關(guān)，負(fù)載電阻R＝25Ω。電表均為理想電表，在原線圈c、d兩端接入如圖乙所示的正弦交流電，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)S與a連接，t＝1×10－2s時(shí)，電流表的示數(shù)為0B．當(dāng)S與b連接，t＝1.5×10－2s時(shí)，電壓表的示數(shù)為50eq\r(2)VC．當(dāng)S與b連接時(shí)，電阻R消耗的功率為100WD．當(dāng)S與a連接時(shí)，1s內(nèi)電阻R上電流方向改變100次解析：選CD由圖像可知，電壓的最大值為220eq\r(2)V，交流電的周期為2×10－2s，所以交流電的頻率為f＝50Hz，交流電的有效值為220V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，副線圈的電壓為25V，根據(jù)歐姆定律知I＝eq\f(U2,R)＝1A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知原線圈電流為I1＝eq\f(5,44)I，故A錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與b連接時(shí)，副線圈電壓為50V，電壓表示數(shù)為有效值為50V，不隨時(shí)間的變化而變化，故B錯(cuò)誤；S與b連接時(shí)，電阻R消耗的功率為eq\f(U22,R)＝100W，那么C正確；變壓器不會(huì)改變電流的頻率，所以副線圈輸出電壓的頻率為50Hz，1s內(nèi)電流方向改變100次，所以D正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析5．[多項(xiàng)選擇](2023·宿遷模擬)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈接入圖乙所示的正弦交變電流，電表均為理想電表。以下說(shuō)法正確的有()A．電壓表的示數(shù)為110VB．交變電流的頻率為50HzC．滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變大D．滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小解析：選BD變壓器輸入電壓有效值：U1＝eq\f(311,\r(2))V＝220V；次級(jí)電壓：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×220V＝110V，那么電壓表的示數(shù)小于110V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交變電流的周期為0.02s，那么頻率為50Hz，選項(xiàng)B正確；滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí)，R變小，次級(jí)電流變大，R0上的電壓變大，那么電壓表示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)時(shí)，R變大，那么次級(jí)電流變小，初級(jí)電流變小，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)D正確。6.[多項(xiàng)選擇](2023·徐州模擬)如下圖，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，原線圈所接交變電壓u＝25eq\r(2)sin100πt(V)，C為電容器，L為自感線圈，剛開始開關(guān)S斷開，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．開關(guān)閉合前，交流電壓表示數(shù)為12.5VB．開關(guān)閉合穩(wěn)定后，燈泡比閉合前暗C．只增加交變電流的頻率，燈泡變亮D．只增加交變電流的頻率，電壓表讀數(shù)變大解析：選AB根據(jù)瞬時(shí)值的表達(dá)式可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，電感線圈對(duì)交流電有阻礙作用，并且交流電的頻率越大，電感的阻礙作用就越大，再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比即可求得結(jié)論。由題可知，原線圈的電壓有效值為25V，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)關(guān)系可知，開關(guān)閉合前，交流電壓表示數(shù)，即副線圈兩側(cè)的電壓：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×25V＝12.5V，故A正確；開關(guān)閉合后燈泡與電容器并聯(lián)，電路中的電流值增大，線圈對(duì)電路中電流的阻礙作用增大，那么線圈上分擔(dān)的電壓增大，所以燈泡比閉合前暗，故B正確；交流電的頻率越大，電感線圈對(duì)交流電的阻礙作用就越大，所以電路的電流會(huì)減小，燈泡的亮度要變暗，故C錯(cuò)誤；交流電的頻率對(duì)變壓器的變壓關(guān)系沒有影響，故D錯(cuò)誤。7.(2023·鎮(zhèn)江六校聯(lián)考)如下圖，一理想變壓器的原線圈接有電壓為U的交流電，副線圈接有電阻R1、光敏電阻R2(阻值隨光照增強(qiáng)而減小)，開關(guān)K開始時(shí)處于閉合狀態(tài)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)光照變?nèi)鯐r(shí)，變壓器的輸入功率增加B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，電阻R1消耗的功率增加C．當(dāng)開關(guān)K由閉合到斷開，原線圈中電流變大D．當(dāng)U增大時(shí)，副線圈中電流變小解析：選B變壓器的輸入電壓決定輸出電壓，輸出電流決定輸入電流，輸出功率決定輸入功率；結(jié)合功率表達(dá)式分析判斷即可。當(dāng)光照變?nèi)鯐r(shí)，R2增大，副線圈中總電阻增大，原副線圈匝數(shù)不變，所以副線圈兩端的電壓不變，故根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可得副線圈中消耗的電功率減小，即原線圈輸入功率減小，A錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，n1減小，根據(jù)U2＝eq\f(n2,n1)U1可得，副線圈兩端的電壓增大，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知R1消耗的電功率增大，B正確；當(dāng)開關(guān)K由閉合到斷開，原線圈中少了一個(gè)支路，原線圈中電流減小，C錯(cuò)誤；當(dāng)U增大時(shí)，根據(jù)U2＝eq\f(n2,n1)U1可知副線圈兩端的電壓增大，而電阻不變，故副線圈中的電流增大，D錯(cuò)誤。8．[多項(xiàng)選擇](2023·鹽城模擬)如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，A、V均為理想電表，R、L和D分別是光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小)、理想線圈和燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．電壓的頻率為100HzB．V的示數(shù)為22eq\r(2)VC．有光照射R時(shí)，A的示數(shù)變大D．抽出L中的鐵芯，D變亮解析：選CD原線圈接入如圖乙所示電源電壓，T＝0.02s，所以頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A錯(cuò)誤；原線圈接入電壓的最大值是220eq\r(2)V，所以原線圈接入電壓的有效值是U＝220V，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，所以副線圈電壓是22V，所以V的示數(shù)為22V，故B錯(cuò)誤；有光照射R時(shí)，R阻值隨光強(qiáng)增大而減小，根據(jù)P＝eq\f(U2,R總)，得副線圈輸出功率增大，所以原線圈輸入功率增大，所以A的示數(shù)變大，故C正確；抽出L中的鐵芯，理想線圈自感系數(shù)減小，理想線圈對(duì)電流的阻礙減小，所以D變亮，故D正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：遠(yuǎn)距離輸電9．[多項(xiàng)選擇](2023·南師大附中模擬)如圖甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為1∶10，降壓變壓器副線圈接有負(fù)載電路，升壓變壓器和降壓變壓器之間的長(zhǎng)距離輸電線路的電阻不能忽略，變壓器視為理想變壓器，升壓變壓器左側(cè)輸入端輸入如圖乙所示交變電壓，以下說(shuō)法中正確的有()A．升壓變壓器副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．升壓變壓器副線圈輸出電壓的有效值為31VC．滑片P向右移動(dòng)時(shí)，降壓變壓器的輸出電壓變大D．滑片P向右移動(dòng)時(shí)，整個(gè)輸電系統(tǒng)的效率降低解析：選AD此題考查的是遠(yuǎn)距離輸電的問(wèn)題；變壓器不改變輸入電壓的頻率，由圖可得頻率為50Hz；升壓變壓器副線圈輸出電壓的有效值為eq\f(3100,\r(2))V；滑片P向右移動(dòng)時(shí)，降壓變壓器的輸出電流變大，導(dǎo)致輸入電流也變大，輸電導(dǎo)線分壓變大，降壓變壓器輸出電壓減少，輸電線損耗變大，那么整個(gè)輸電系統(tǒng)的效率會(huì)降低；A、D正確。10．如下圖，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，那么()A．用戶用電器上交流電的頻率是100HzB．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500VC．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(shí)，輸電線上損失的功率減小解析：選D由u-t圖像可知，交流電的周期T＝0.02s，故頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，副線圈上的電流減小，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)P＝I12R，得輸電線損失的功率減小，選項(xiàng)D正確。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：三種特殊的變壓器11．[多項(xiàng)選擇](2023·鹽城適應(yīng)性考試)如圖甲所示為一理想自耦變壓器，A、B端輸入電壓如圖乙所示，A1、V1和A2、V2分別是接入原線圈和副線圈中的理想交流電流表和電壓表，其示數(shù)分別用I1、U1、I2、U2表示，R為定值電阻，現(xiàn)將滑片P從圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在P轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，電流表和電壓表示數(shù)均未超過(guò)其量程，以下選項(xiàng)中能正確反映I1、I2、U1、U2變化規(guī)律的是()解析：選AC將滑片P從圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，原線圈輸入電壓不變，電壓表V1示數(shù)U1不變，副線圈匝數(shù)均勻增大，根據(jù)變壓比公式，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電壓表V2示數(shù)U2均勻增大，選項(xiàng)A、C正確。電流表測(cè)量的是電流有效值，將滑片P從圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電阻R中電流均勻增大，電流表A2示數(shù)I2均勻增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。根據(jù)輸出功率等于輸入功率，可知輸入電流增大，電流表A1示數(shù)I1增大，或者根據(jù)電流表A1示數(shù)I1為電流有效值，不可能呈正弦變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。12.(2023·無(wú)錫模擬)如下圖，理想變壓器有兩個(gè)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(shí)，電流表示數(shù)為1A，當(dāng)S1和S2都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為2A，那么n1∶n2為()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4解析：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，所以只閉合S1時(shí)UI＝eq\f(U12,R1)，當(dāng)S1和S2都閉合時(shí)，UI′＝eq\f(U12,R1)＋eq\f(U22,R2)＝eq\f(4U12＋U22,4R1)，代入數(shù)據(jù)I＝1A、I′＝2A可得U22＝4U12，即U1∶U2＝1∶2，所以n1∶n2＝1∶2，選項(xiàng)B對(duì)。考點(diǎn)綜合訓(xùn)練13．(2023·揚(yáng)州一模)某一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖如下圖，報(bào)警器未畫出，a、b接在電壓u＝311sin314t(V)的正弦交流電源上，Rt為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，Rt的電阻值隨溫度升高而減小，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．電壓表V的示數(shù)為311VB．電容器C電容增大，燈L變暗C．Rt所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電流表A的示數(shù)增大D．Rt所在處出現(xiàn)火警時(shí)，變壓器輸入功率減小解析：選Ca、b接在電壓u＝311sin314t(V)的正弦交流電源上，那么原線圈的電壓的有效值為U＝220V，那么電壓表的示數(shù)應(yīng)為220V，故A