高考物理一轮复习课时作业112变压器电能的输送.docx

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高考物理一轮复习课时作业112变压器电能的输送

第十一章　第二节　变压器、电能的输送　[基础落实课]

[限时45分钟；满分100分]

一、选择题（每小题7分，满分84分）

1．（2019.湖南模拟）普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图11－2－15中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则下列说法正确的是

图11－2－15

A．ab接MN、cd接PQ，Iab＜Icd

B．ab接MN、cd接PQ，Iab＞Icd

C．ab接PQ、cd接MN，Iab＜Icd

D．ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd

解析　根据理想变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab接MN，通过的电流较大，电流表接在cd两端，通过的电流较小，B正确。

答案　B

2．（2016·江苏）一自耦变压器如图11－2－16所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。

通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。

在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中

图11－2－16

A．U2＞U1，U2降低　　　　B．U2＞U1，U2升高

C．U2＜U1，U2降低D．U2＜U1，U2升高

解析　根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有

＝

，这里n2＜n1，所以U2＜U1。

在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，n2变小，n1不变，而原线圈两端电压U1也不变，因此U2降低，选项C正确。

答案　C

3．（2018·云南检测）如图11－2－17所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝220

sin100πt（V）的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。

除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是

图11－2－17

A．变压器原、副线圈匝数比为10

∶1

B．电流表示数为1A

C．电流表示数为10A

D．副线圈中电流的频率为5Hz

答案　B

4．（多选）（2018·广州模拟）如图11－2－18所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。

理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220

sin100πt（V），则

图11－2－18

A．电压表的示数为22

V

B．在天逐渐变黑的过程中，电流表A2的示数变小

C．在天逐渐变黑的过程中，电流表A1的示数变大

D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小

解析　原线圈中的输入电压为220V，由原、副线圈的匝数比可得，副线圈中电压表的示数为22V；在天逐渐变黑的过程中，光敏电阻的阻值变大，由于电压不变，所以电流表A2的示数变小，则原线圈中电流表A1的示数变小，输入功率也变小。

综上分析可知，选项B、D正确。

答案　BD

5．（2017·南昌模拟）某供电系统是由交流发电机输出电压和副线圈匝数可调的变压器组成，如图11－2－19所示。

图中R0表示输电线的电阻。

则

图11－2－19

A．当电压表V1示数减小，而用电器负载不变时，不改变触头位置，电流表A1示数增大

B．当电压表V1示数减小，而用电器负载不变时，适当上移触头P，可使电流表A2示数不变

C．当电压表V1示数不变，而用电器负载增加时，不改变触头位置，电流表A1示数不变

D．当电压表V1示数不变，而用电器负载增加时，适当上移触头P，电流表A1示数一定减小

解析　在不改变触头位置时，V1读数减小导致V2读数减小，负载电阻不变，导致I2减小，I1减小，A错误；电压关系为

＝

，减小U1同时增大n2可以使得U2不变，I2不变，B正确；U1不变，又不改变触头位置则U2不变，此时增加负载（即减小负载电阻），I2增大，从而I1增大，C错误；根据

＝

，在U1不变时，上移触头，U2增大，此时增加负载，I2增大，从而I1增大，D错误。

答案　B

6．（多选）（2018·杭州模拟）如图11－2－20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，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220

sin100πtV，则

图11－2－20

A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22V

B．当t＝

s时，电压表V0的读数为220V

C．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小

D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小

解析　当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，副线圈输出电压为U2＝22V，但电压表V1示数小于U2，故A错误；当t＝

s时，电压表V0的读数为有效值220V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于副线圈输出电压U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V1示数变大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为5∶1，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误。

答案　BC

7．（2017·山西二模）某小型水电站的电能输送示意图如图11－2－21所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0＝11Ω的纯电阻用电器供电。

已知输电线的总电阻R＝10Ω，T2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u＝220

sin100πt（V），将T1、T2均视为理想变压器。

下列说法正确的是

图11－2－21

A．降压变压器的输入功率为4400W

B．升压变压器中电流的频率为100Hz

C．输电线消耗的功率为500W

D．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小

答案　A

8．（多选）（2017·广东适应性考试）如图11－2－22甲所示为一理想自耦变压器，A、B端输入电压如图乙所示，A1、V1和A2、V2分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表，其示数分别用I1、U1、I2、U2表示，R为定值电阻，现将滑片P从图示位置逆时针匀速转动，在P转动过程中，电流表和电压表示数均未超过其量程，下列选项中能正确反映I1、I2、U1、U2变化规律的是

图11－2－22

解析　将滑片P从图示位置逆时针匀速转动的过程中，原线圈输入电压不变，电压表V1示数U1不变，副线圈匝数均匀增大，根据变压比公式，副线圈输出电压U2均匀增大，电压表V2示数U2均匀增大，选项A、C正确。

电流表测量的是电流有效值，将滑片P从图示位置逆时针匀速转动的过程中，副线圈输出电压U2均匀增大，电阻R中电流均匀增大，电流表A2示数I2均匀增大，选项D错误。

根据输出功率等于输入功率，可知输入电流增大，电流表A1示数I1增大，或者根据电流表A1示数I1为电流有效值，不可能呈正弦变化，选项B错误。

答案　AC

9．（2017·开封模拟）如图11－2－23所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2，当只闭合S1时，电流表示数为1A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则n1∶n2为

图11－2－23

A．1∶1　　B．1∶2C．1∶3　　D．1∶4

解析　变压器原副线圈的磁通量变化率相同，所以U∶U1∶U2＝n∶n1∶n2，根据能量守恒，输出功率等于输入功率，所以只闭合S1时UI＝

，当S1和S2都闭合时，UI′＝

＋

＝

，代入数据I＝1A、I′＝2A可得U

＝4U

，即U1∶U2＝1∶2，所以n1∶n2＝1∶2，选项B对。

答案　B

10．（多选）（2018·青岛模拟）如图11－2－24所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1，原线圈与一电阻箱R0串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中定值电阻的阻值为R1，最初副线圈电路中电阻箱的阻值为7R1，电路中所连接的电流表是理想电流表。

现保持变压器输入电流不变，将副线圈电路中的电阻箱的阻值减小为5R1，此时电流表读数为5.0A，则

图11－2－24

A．此时流过原线圈的电流最大值约为1.7A

B．此时流过原线圈的电流最大值约为1.2A

C．原先电流表的示数为0.75A

D．原先电流表的示数为5.25A

解析　保持变压器输入电流不变，将副线圈电路中电阻箱的阻值减小为R2＝5R1，此时电流表读数为5.0A，副线圈输出电压有效值为U2＝5.0A×R1，则R2中电流为

＝1.0A，则副线圈输出电流I2＝5.0A＋1.0A＝6.0A。

由变压比和交流比公式可得，

＝

＝

＝

，解得此时流过原线圈的电流有效值I1＝

I2＝1.2A，电流最大值约为Im＝

I1＝1.7A，选项A正确，B错误。

保持变压器输入电流不变，根据变压器交流关系，副线圈输出电流I2＝6.0A不变，副线圈电路中R2原阻值为7R1，设原来电流表的示数为I，则R2中电流为I2－I，则有IR1＝（I2－I）·7R1，解得I＝

I2＝5.25A，选项D正确，C错误。

答案　AD

11．（多选）（2018·济宁模拟）如图11－2－25甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为11∶1，R＝1Ω，原线圈允许通过电流的最大值为1A，副线圈ab两端电压随时间变化图像如图乙所示。

则下列说法正确的是

图11－2－25

A．原线圈输入电压的有效值为242V

B．原线圈两端交变电压的频率为550Hz

C．副线圈中电流的最大值为11A

D．为保证电路安全工作，滑动变阻器R′的阻值不得小于1Ω

解析　由题知变压器副线圈两端电压有效值为22V，由原副线圈两端电压关系

＝

可得，原线圈输入电压的有效值为242V，故A项正确；由于原副线圈两端交流电的频率相同，故原线圈两端交变电压的频率为50Hz，B项错；原线圈允许通过电流的最大值为1A，根据原副线圈电流关系

＝

可得副线圈中电流的最大值为11A，C项正确；根据部分电路的欧姆定律可得，副线圈中滑动变阻器最小阻值为R′＝

－R＝

Ω－1Ω＝（2

－1）Ω，故D项错。

答案　AC

12．（2015·广东理综）图11－2－26为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V。

调节前后

图11－2－26

A．副线圈中的电流比为1∶2

B．副线圈输出功率比为2∶1

C．副线圈的接入匝数比为2∶1

D．原线圈输入功率比为1∶2

解析　电阻丝的阻值R可认为不变，由欧姆定律I＝

可知副线圈中的电流取决于副线圈的输出电压，故调节前后副线圈中电流之比为2∶1，A错误；再由P2＝I2U2或P2＝

可知副线圈的输出功率之比应为4∶1，B错误；而理想变压器输入功率总是等于输出功率，故原线圈的输入功率之比也为4∶1，D错误；因原线圈的输入电压U1、匝数n1恒定，故由电压关系

＝

可知副线圈的接入匝数比为2∶1，C正确。

答案　C

二、非选择题（共1小题，满分16分）

13．（16分）（2018·内江模拟）如图11－2－27甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V、6W”的相同灯泡。

输入端交变电压u的图像如图乙所示。

图11－2－27

（1）求图甲中电压表的读数；

（2）要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；

（3）为满足第

（2）问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。

解析　

（1）根据图像可得原线圈电压的最大值

U1m＝27

V

其有效值为U1＝27V

根据n1∶n2＝U1∶U2

代入数据后可得U2＝9V

即为电压表的读数。

（2）设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2

为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值为3A

根据U1I1＝U2I2

代入数据后可得I2＝9A

正常发光时每个灯泡中电流为I灯＝

＝1A

所以允许接入的灯泡个数为n＝

＝9盏。

（3）电阻R两端电压为UR＝U2－U灯＝3V

电阻阻值为R＝

＝

Ω。

答案　

（1）9V　

（2）9盏　（3）

Ω

◎培优题

14.

发电机的端电压为220V，输出电功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户。

（1）画出全过程的线路图；

（2）求用户得到的电压和功率；

（3）若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压。

解析　

（1）线路图如图所示。

（2）升压变压器次级的输出电压

U2＝

U1＝2200V

升压变压器次级输出电流I2＝

I1

升压变压器初级输入电流，由P＝I1U1得

I1＝

＝

A＝200A

所以I2＝

I1＝

×200A＝20A

输电线路上的电压损失和功率损失分别为

UR＝I2R＝4V

PR＝I

R＝0.08kW

加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压分别为

I3＝I2＝20A

U3＝U2－UR＝2196V

降压变压器的输出电压和电流

U4＝

U3＝219.6V

I4＝

I3＝200A

用户得到的功率

P4＝U4I4＝43.92kW。

（3）若不经变压器直接送到用户，用户得到的电压为

U＝U1－I1R＝180V

得到的功率为P＝UI1＝36kW。

答案　

（1）见解析图　

（2）219.6V　43.92kW　（3）36kW　180V