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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 10.2變壓器 電能的輸送考題演練（含解析） 1.(xx海南高考)理想變壓器上接有三個完全相同的燈泡,其中一個與該變壓器的原線圈串聯(lián)后接入交流電源,另外兩個并聯(lián)后接在副線圈兩端。已知三個燈泡均正常發(fā)光。該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為(　　) A.1∶2　　 　B.2∶1　 　　C.2∶3　　 　D.3∶2 【解析】選B。設(shè)燈泡正常發(fā)光時的電流為I,由題意可知,通過原線圈的電流I1=I,通過副線圈的電流I2=2I,根據(jù)變壓器的電流關(guān)系==。 2.(多選)(xx廣東高考)如圖所示的電路中,P為滑動變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合電鍵S,下列說法正確的是(　　) A.P向下滑動時,燈L變亮 B.P向下滑動時,變壓器的輸出電壓不變 C.P向上滑動時,變壓器的輸入電流變小 D.P向上滑動時,變壓器的輸出功率變大 【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下三點進行分析： (1)理想變壓器電壓、電流和電功率分別由什么因素決定。 (2)若為理想電源,并聯(lián)電路的各個支路間沒有影響。 (3)在電壓一定的情況下,電阻越小,電功率越大。 【解析】選B、D。理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定,與用電器無關(guān),故無論P怎樣滑動,變壓器的輸出電壓不變,燈L的亮度不變,A項錯誤、B項正確;理想變壓器的輸入電流和功率由用電器決定,P向上滑動時,用電器的功率變大,變壓器的輸出功率和輸入電流都變大,C項錯誤、D項正確。 3.(xx江蘇高考)遠距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器,則下列關(guān)系式中正確的是(　　) A.= B.I2= C.I1U1=R 　 D.I1U1=I2U2 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點： (1)變壓器的輸入功率等于輸出功率。 (2)輸電線的電阻消耗的功率P=R。 (3)升壓變壓器輸出端、導(dǎo)線和降壓變壓器輸入端構(gòu)成閉合電路。 【解析】選D。對理想變壓器來說,電流與匝數(shù)成反比,A項錯誤;輸入功率等于輸出功率,D項正確;對圖中的中間電流,I2=,而U2>U導(dǎo),所以B項錯誤;導(dǎo)線消耗的功率為P導(dǎo)=R,I1U1為升壓變壓器的輸入功率,與輸出功率相等,即I1U1=I2U2,所以C項錯誤。 4.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝,原線圈為1100匝,接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,負載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1,負載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為(　　) A.380V和5.3A　　　　 B.380V和9.1A C.240V和5.3A D.240V和9.1A 【解析】選B。由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：=,=,U1I1=P2。所以,當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,副線圈的匝數(shù)也最大,為n2=1 900匝,負載R上的功率也最大,為2.0kW,則U2=U1=220 V =380V,I1==A=9.1A,故選項B正確。 5.(多選)圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓,并加在一理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,為交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5 000V時,就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。以下判斷正確的是(　　) A.電壓表的示數(shù)等于5V B.電壓表的示數(shù)等于V C.實現(xiàn)點火的條件是>1 000 D.實現(xiàn)點火的條件是<1 000 【解析】選B、C。由u -t圖像可知最大電壓值為5V,故有效值為V,交流電壓表測量的是有效值,A錯,B對;由變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知,U2=U1=5,變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5 000V,即5>5 000,所以>1 000,C對,D錯。 6.(多選)(xx銀川模擬)如圖所示,T為理想變壓器,A1、A2為理想交流電流表,V1、V2為理想交流電壓表,R1、R2為定值電阻,R3為光敏電阻(光照增強,電阻減小),原線圈兩端接恒壓正弦交流電源,當(dāng)光照增強時(　　) A.電壓表V1示數(shù)變小 B.電壓表V2示數(shù)變大 C.電流表A1示數(shù)變大 D.電流表A2示數(shù)變大 【解析】選C、D。變壓器的輸入電壓一定,則輸出電壓不變,電壓表V1的示數(shù)不變,故A錯誤;當(dāng)入射光增強時,光敏電阻R3的阻值迅速減小,變壓器的負載總阻值減小,則由P出==R總知,變壓器的輸出功率增加了,電流表A2的示數(shù)變大了,故D正確;由P入=UI1=P出知,電流表A1的示數(shù)變大,故C正確;變壓器的輸出電壓不變,而R1兩端的電壓增加了,則電壓表V2的示數(shù)變小,故B錯誤。 7.(xx濰坊模擬)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,電源電壓u=220sin100πtV,通過電阻R0接在變壓器原線圈兩端,開關(guān)閉合后,電壓表示數(shù)為12V,電流表的示數(shù)為10A。以下說法正確的是(　　) A.R0的阻值是100Ω B.電源的功率是120W C.t=0.01s時,電源電壓達到最大 D.若將開關(guān)斷開,電壓表的示數(shù)仍然是12V 【解析】選A。由于變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,副線圈的電壓為12V,故原線圈的電壓為120V,由于副線圈的電流為10A,故原線圈中的電流為1A,電源電壓的有效值為220V,故電阻R0兩端的電壓為220V-120V=100V,再由歐姆定律得,R0的阻值是100Ω,A正確;電源的功率為P=1A220V=220W,B錯誤;當(dāng)t=0.01s時,電源電壓為U=220sin100π0.01V=0V,C錯誤;當(dāng)開關(guān)斷開時,原、副線圈中的電流為0,故原線圈中的電壓變?yōu)?20V,副線圈中的電壓為22V,故D錯誤。 8.(多選)(xx大同模擬)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4︰1,原線圈接u=220sin(100πt)V的交變電壓,副線圈上接有燈泡A、理想電感線圈L及理想電壓表。下列說法正確的是(　　) A.副線圈中電流的頻率為100Hz B.燈泡A兩端電壓為55V C.若原線圈電壓有效值不變,頻率增大,則燈泡A將變暗 D.若原線圈電壓有效值不變,頻率增大,電壓表的示數(shù)仍不變 【解析】選C、D。據(jù)原線圈電壓的表達式可知ω=100πrad/s,頻率f==50Hz,故A錯誤;由于電感線圈L的自感作用,使得燈泡A上的電壓小于55V,故B錯誤;當(dāng)頻率增大時,線圈L的自感作用增強,燈泡A將變暗,但電壓表的示數(shù)不變,仍為55V,故C、D均正確。 9.如圖甲為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10,降壓變壓器的副線圈接有負載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的電阻不能忽略,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器左側(cè)輸入如圖乙的交變電壓,下列說法中正確的是(　　) A.交變電流的頻率為100Hz B.升壓變壓器副線圈輸出電壓為22V C.只增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)可減少輸電損失 D.當(dāng)R減小時,發(fā)電機的輸出功率減小 【解析】選C。由圖像可知T=210-2s,f=50Hz,A錯。升壓變壓器的輸入電壓有效值U1=220V,由=可知U2=2 200V,B錯。增加升壓變壓器副線圈匝數(shù),U2增大,輸送電流減小,輸電損失電能減小,C對。R減小,輸出功率增大,變壓器的輸入功率增大,發(fā)電機的輸出功率增大,D錯。 10.如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,R1=20Ω,R2=10Ω,C為電容器,原線圈所加電壓u=220sin(100πt)V。下列說法正確的是(　　) A.通過電阻R3的電流始終為零 B.副線圈兩端交變電壓的頻率為5Hz C.電阻R2的電功率為48.4W D.原、副線圈鐵芯中磁通量變化率之比為10∶1 【解析】選C。在交流電路中電容器能夠通交流,所以A錯誤;變壓器能夠改變交流電壓,但是不能變頻,所以B錯誤;根據(jù)=得到U2=22V,所以電阻R2的電功率為P2==48.4W,所以C正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知原、副線圈鐵芯中磁通量變化率之比為1∶1,所以D錯誤。 【總結(jié)提升】交流電路中電容、電感、二極管的特點分析 (1)電感的特征：通低頻、阻高頻。 (2)電容的特征：通交流、隔直流。 (3)二極管具有單向?qū)щ娦?正向電阻非常小,可以認為沒有電阻,反向電阻很大,甚至可以認為無窮大。 在交流電路中涉及以上三種電學(xué)元件時要特別注意其各自特點,并結(jié)合交變電流規(guī)律求解。 11.(多選)如圖所示,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻,開關(guān)S是閉合的。V1和V2為理想電壓表,讀數(shù)分別為U1和U2;A1、A2和A3為理想電流表,讀數(shù)分別為I1、I2和I3?，F(xiàn)斷開S,U1數(shù)值不變,下列推斷中正確的是(　　) A.U2變小、I3變小　　　　 B.U2不變、I3變大 C.I1變小、I2變小 D.I1變大、I2變大 【解析】選B、C。由U2=U1得U1不變,U2就不變;S斷開,R總增大,U2不變,則I2變小,由I1=I2得I1也變小;I2變小,加在R1兩端的電壓變小,則=U2-,得增大,所以I3變大。