2025高考物理總復(fù)習(xí) 提能訓(xùn)練　練案65

第十三章第32講提能訓(xùn)練練案[65]基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練題組一理想變壓器基本關(guān)系、動(dòng)態(tài)分析兩種特殊的變壓器1．(多選)(2023·海南卷)下圖是工廠利用u＝220eq\r(2)sin100πtV的交流電給36V照明燈供電的電路，變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，下列說(shuō)法正確的是(BC)A．電源電壓有效值為220eq\r(2)VB．交變電流的周期為0.02sC．副線圈匝數(shù)為180匝D．副線圈匝數(shù)為240匝[解析]電源電壓的有效值U＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，選項(xiàng)B正確；根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可得副線圈匝數(shù)n2＝eq\f(U2,U1)n1＝eq\f(36,220)×1100＝180匝，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。2．如圖所示的調(diào)壓器，滑動(dòng)觸頭P和Q均可調(diào)節(jié)，在輸入交變電壓U恒定的條件下，電壓表、電流表均是理想的，下列說(shuō)法正確的是(B)A．Q不動(dòng)，P向上移動(dòng)，電壓表示數(shù)增大B．Q不動(dòng)，P向下移動(dòng)，電壓表示數(shù)增大C．P不動(dòng)，Q向下移動(dòng)，電壓表示數(shù)增大D．P不動(dòng)，Q向下移動(dòng)，電流表示數(shù)增大[解析]當(dāng)Q不動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值不變，當(dāng)P向上移動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)變大副線圈匝數(shù)不變，自耦變壓器的輸出的電壓減小，電壓表的示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；當(dāng)Q不動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值不變，當(dāng)P向下移動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)變小副線圈匝數(shù)不變，自耦變壓器的輸出的電壓增加，電壓表的示數(shù)增大，故B正確；當(dāng)P不動(dòng)時(shí)，自耦變壓器的輸出的電壓不變，所以電壓表的示數(shù)不變，當(dāng)Q向下移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻增大，所以電路的電流減小，變壓器匝數(shù)比不變，因此電流表示數(shù)減小，故C、D錯(cuò)誤。3．(2024·重慶南開中學(xué)高三階段練習(xí))如圖所示，理想變壓器的初級(jí)線圈接有輸出電壓有效值恒定不變的交變電源，次級(jí)線圈接有光敏電阻R(其阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小)、燈泡L1和燈泡L2。圖中電表均為理想交流電表，若增大光照強(qiáng)度，則(B)A．電壓表V1與電流表A1的示數(shù)之比增大B．電壓表V2與電流表A2的示數(shù)之比減小C．燈泡L1和燈泡L2均變亮D．燈泡L1和燈泡L2均變暗[解析]依題意，理想變壓器初級(jí)線圈兩端電壓保不變，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可知次級(jí)線圈兩端電壓U2不變，若增大光照強(qiáng)度，光敏電阻的阻值將減小，則變壓器次級(jí)線圈總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可得I2＝eq\f(U2,R總)，整理可得R總＝eq\f(U2,I2)，可知電流表A2的示數(shù)增加，電壓表V2與電流表A2的示數(shù)之比減小。根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，易知，電流表A1的示數(shù)增加，電壓表V1與電流表A1的示數(shù)之比減小，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)上面選項(xiàng)分析可知，燈泡L1的電流增加，兩端電壓也增加所以變亮。由分壓原理可得U并＝U2－UL1，即燈泡L2的兩端電壓減小，燈泡L2變暗。故C、D錯(cuò)誤。4．如圖所示，甲、乙兩圖中的理想變壓器以不同的方式接在高壓電路中。甲圖中變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k1，電壓表讀數(shù)為U；乙圖中變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k2，電流表讀數(shù)為I。則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高壓線電流分別為(B)A．k1U，k2I B．k1U，eq\f(I,k2)C.eq\f(U,k1)，k2I D．eq\f(U,k1)，eq\f(I,k2)[解析]由理想變壓器的工作原理對(duì)題圖甲得eq\f(U1,U)＝eq\f(n1,n2)＝k1，解得U1＝k1U；對(duì)題圖乙得eq\f(I,I1)＝eq\f(n1,n2)＝k2，解得I1＝eq\f(I,k2)，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。5．(多選)在圖(a)所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖(b)所示。下列說(shuō)法正確的是(AD)A．所用交流電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為100VC．電流表的示數(shù)為1.0AD．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W[解析]由變壓器不會(huì)使交變電流的周期改變和題圖(b)可知所用交變電流的周期為2×10－2s，可求得所用交變電流的頻率為50Hz，選項(xiàng)A正確；由題圖(b)可知通過(guò)R2的電流的有效值為1A，由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知通過(guò)R3的電流(即電流表的示數(shù))為0.5A，故通過(guò)副線圈的電流I2＝1.5A，由歐姆定律可得副線圈兩端的電壓U2＝1×10V＝10V，由變壓器原、副線圈兩端電壓之比為原、副線圈匝數(shù)之比可得，原線圈兩端的電壓U1＝eq\f(U2,n2)n1＝100V，再根據(jù)原線圈電路的串聯(lián)關(guān)系可得R1兩端的電壓UV＝220V－100V＝120V，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器原理可得變壓器傳輸?shù)碾姽β蔖＝U2I2＝10×1.5W＝15.0W，選項(xiàng)D正確。題組二遠(yuǎn)距離輸電6．(2023·天津卷)下圖為輸電線為用戶輸電的情景，電路中升壓變壓器T1和降壓變壓器T2都認(rèn)為是理想變壓器，中間輸電電路電阻為R，下列說(shuō)法正確的有(B)A．T1輸出電壓與T2輸入電壓相等B．T1輸出功率大于T2輸入功率C．若用戶接入的用電器增多，則R功率降低D．若用戶接入的用電器增多，則T2輸出功率降低[解析]由于輸電過(guò)程中電阻R要產(chǎn)生熱量，會(huì)損失功率，故T1輸出功率大于T2輸入功率；T1輸出電壓大于T2輸入電壓，故A錯(cuò)誤，B正確；由于輸入電壓不變，所以變壓器T1的輸出電壓不變，隨著用戶接入的用電器增多，導(dǎo)致用戶端的等效電阻變小，則電流變大，根據(jù)P損＝I2R，可知R功率增大，故C錯(cuò)誤；用戶接入電路的用電器越多，用電器消耗功率增大，即T2輸出功率增大，故D錯(cuò)誤。故選B。7．(多選)如圖所示，一個(gè)小型水電站的交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1一定，通過(guò)理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)方用戶供電，輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2，T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說(shuō)法正確的是(CD)A．當(dāng)用戶的用電器增加時(shí)，U2、U3、U4均變小B．輸電線的總電阻R兩端的電壓等于U2＋U3，且隨用戶的用電器增加而增大C．輸電線上損失的功率為eq\f(P\o\al(2,3)R,U\o\al(2,3))，且隨用戶的用電器增加而增大D．要減小輸電線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n2,n1)，同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)[解析]交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1一定，匝數(shù)沒變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知U2不變，A錯(cuò)誤；輸電線的總電阻R兩端的電壓等于U2－U3，且隨著用戶的用電器增加，輸電線上的電流會(huì)增大，則輸電線的總電阻R兩端的電壓增大，B錯(cuò)誤；輸電線上的電流I＝eq\f(P3,U3)，則輸電線上損失的功率為P損＝I2R＝eq\f(P\o\al(2,3)R,U\o\al(2,3))，且隨著用戶的用電器增加，輸電線上的電流會(huì)增大，則輸電線上損失的功率增大，C正確；輸送功率一定時(shí)，根據(jù)P＝UI和P損＝I2R知，要減小輸電線路的損耗，應(yīng)增大輸送電壓，又因?yàn)閁1一定，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n2,n1)，而U3＝U2－IR，U2增大，I減小，所以U3增大，要使用戶所用電壓U4不變，根據(jù)eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)知，應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)，D正確。8．(多選)(2021·山東卷)輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3，輸入電壓為7.5V的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為10Ω。開關(guān)S接1時(shí)，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為10W；接2時(shí)，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P。以下判斷正確的是(BD)A．r＝10Ω B．r＝5ΩC．P＝45W D．P＝22.5W[解析]當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，左側(cè)變壓器輸出電壓U2＝3×7.5V＝22.5V，電阻R上的電壓，即右側(cè)變壓器的輸出電壓U4＝eq\r(PR)＝10V，電流I4＝eq\f(U4,R)＝1A，則右側(cè)變壓器輸入電壓U3＝eq\f(2,1)×10V＝20V，電流I3＝eq\f(1,2)×1A＝0.5A，則r＝eq\f(U2－U3,I3)＝5Ω，當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，設(shè)輸電電流為I，則右側(cè)變壓器的輸出電流為0.5I，由右側(cè)變壓器兩邊電壓關(guān)系可知eq\f(U2－Ir,n3)＝eq\f(0.5IR,n4)，解得I＝3A，則R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5W，故選BD。能力綜合練9．(多選)(2021·河北卷)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2，當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I，不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是(BC)A．通過(guò)電阻R2的電流為eq\f(n1I,n2)B．電阻R2兩端的電壓為eq\f(n2IR1,n1)C．n0與n1的比值為eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)D．發(fā)電機(jī)的功率為eq\f(\r(2)NBL2ωIn1＋n2,n0)[解析]由題意知理想電流表讀數(shù)為I，則根據(jù)歐姆定律有U1＝IR1，根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有eq\f(n0,n1)＝eq\f(U0,U1)，eq\f(n0,n2)＝eq\f(U0,U2)，代入有U0＝eq\f(n0,n1)IR1，U2＝eq\f(n2,n1)IR1，再由歐姆定律，有U2＝I2R2，可計(jì)算出I2＝eq\f(n2R1,n1R2)I，A錯(cuò)誤，B正確；由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則有Emax＝NB2L2ω，U0＝eq\f(Emax,\r(2))＝eq\r(2)NBL2ω，由選項(xiàng)A、B知U0＝eq\f(n0,n1)IR1，則eq\f(n0,n1)＝eq\f(\r(2)NBL2ω,IR1)，C正確；由于變壓器為理想變壓器，則有P0＝P1＋P2＝U1I＋U2I2＝I2R1＋U2I2，代入選項(xiàng)A、B、C公式有P0＝eq\f(\r(2)NBL2ωI,n0)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n\o\al(2,1)R2＋n\o\al(2,2)R1,n1R2)))，由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)電機(jī)的功率為P0，D錯(cuò)誤。10．一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為(B)A．2 B．3C．4 D．5[解析]將題中電路等效為如圖所示電路，根據(jù)歐姆定律，可知當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電流為I，有U＝I(R1＋R′)，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電流為4I，有U＝4I(R1＋R″)，由“名師講壇，素養(yǎng)提升”講解可知R′＝k2(R2＋R3)，R″＝k2R2，聯(lián)立以上各式可解得k＝3。11．(多選)圖乙中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1。原線圈接入如圖甲所示的正弦交流電，電路中電表均為理想電表，定值電阻R1＝R2＝4Ω，D為理想二極管(該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大)，則(ACD)A．電阻R2兩端的電壓頻率為50HzB．電流表的示數(shù)為5AC．原線圈的輸入功率為150WD．將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變[解析]由題圖甲可知，交流電的周期為0.02s，故頻率為50Hz，而變壓器及二極管均不會(huì)改變交流電的頻率，故電阻R2兩端的電壓頻率為50Hz，故A正確；經(jīng)變壓器后，輸出電壓為eq\f(100V,5)＝20V，因二極管的單向?qū)щ娦?，只有一半時(shí)間內(nèi)有電壓加在R2兩端，則由有效值的定義可得U＝10eq\r(2)V，則電流表的示數(shù)為2.5eq\r(2)A，故B錯(cuò)誤；原線圈輸入功率等于副線圈輸出的功率，輸出功率P＝eq\f(202,4)W＋(2.5eq\r(2))2×4W＝150W，故C正確；因輸出電壓由輸入電壓決定，故將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變，故D正確。12.某電風(fēng)扇擋位變換器的電路如圖所示，它可視為一個(gè)可調(diào)壓的理想變壓器，總匝數(shù)為2400匝的原線圈兩端輸入電壓u＝200eq\r(2)sin100πt(V)，擋位1、2、3、4對(duì)應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為240匝、600匝、1200匝、2400匝，電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻r＝8Ω、額定電壓U＝220V、額定功率P＝110W，下列說(shuō)法正確的是(B)A．交變電流的頻率為100HzB．當(dāng)選擇擋位3后，電動(dòng)機(jī)兩端電壓的有效值為110VC．當(dāng)由擋位3變?yōu)閾跷?后，原線圈中的電流變大D．當(dāng)選擇擋位4后，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為110W[解析]根據(jù)原線圈兩端輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式可知，ω＝100πrad/s，交變電流的頻率f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)選擇擋位3后，根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比有eq\f(220V,U2)＝eq\f(2400,1200)，解得U2＝110V，即電動(dòng)機(jī)兩端電壓的有效值為110V，選項(xiàng)B正確；當(dāng)由擋位3變?yōu)閾跷?后，根據(jù)原、副線圈兩端的電壓比等于匝數(shù)比可知，副線圈兩端的電壓減小，輸出功率變小，輸入功率變小，輸入電壓不變，根據(jù)P1＝U1I1可知，原線圈中的電流變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)選擇擋位4后，副線圈的匝數(shù)為2400匝，根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比可知，副線圈兩端的電壓為220V，電動(dòng)機(jī)正常工作，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(110,220)A＝0.5A，電動(dòng)機(jī)的發(fā)