2021高考物理一轮复习第十一章微专题77变压器与远距离输电电路动态分析练习含解析教科版

1微专题77变压器与远距离输电电路动态分析1．变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中相当于一用电器．副线圈在副线圈电路中相当于电源．2．远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器．1．(多选)(2019·山东泰安市3月第一轮模拟)如图1，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡P和Q.当输入电压U为灯泡额定电压的8倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是()图1A．原、副线圈匝数比为1∶7B．原、副线圈匝数比为7∶1C．此时P和Q的电功率之比为7∶1D．此时P和Q的电功率之比为1∶72．(多选)(2019·四川广元市第二次统考)如图2所示，一小型发电机与理想变压器连接给两只完全相同的灯泡P、Q供电，电流表A为理想电表，线圈和导线的电阻不计，开关S闭合时两灯泡正常发光．保持其他条件不变，开关由闭合到断开．则()图2A．电流表的示数不变，P中电流的频率变为原来的2倍B．电流表的示数变为原来的一半，P中电流的频率不变C．带动发电机线圈转动的外力的功率变小，且P灯亮度不变D．带动发电机线圈转动的外力的功率变大，且P灯变亮3．(多选)(2020·广东深圳市调研)如图3所示，理想变压器原副线圈匝数之比为1∶2，正弦交流电源电压为U＝12V，电阻R1＝1Ω，R2＝2Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20Ω，滑片P处于中间位置，则()图32A．R1与R2消耗的电功率相等B．通过R1的电流为3AC．若向上移动P，电源输出功率将变大D．若向上移动P，电压表读数将变大4．(多选)(2019·湖北4月份调研)如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1，输入端接在u＝302sin100πt(V)的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R＝10Ω，电表均为理想电表．下列说法正确的是()图4A．当R1＝0时，电压表的读数为30VB．当R1＝0时，若将电流表换成规格为“5V5W”的灯泡，灯泡能够正常发光C．当R1＝10Ω时，电流表的读数为1.2AD．当R1＝10Ω时，电压表的读数为6V5．(2020·重庆一中月考)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，当滑动触头P转动时，改变了副线圈匝数，从而调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，则()图5A．当滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表读数变大B．当滑动变阻器滑片向下滑动时，电流表读数变小C．当变压器滑动触头P逆时针转动时，M、N之间的电压变大D．当变压器滑动触头P顺时针转动时，变压器输出功率变大6．(2019·河南名校联盟高三下学期2月联考)在海外旅游时，某游客从J国带回一把标有“110V60Hz880W”的电咖啡壶，该电咖啡壶利用电热丝加热．在我国，为使电咖啡壶能正常工作，需要通过变压器与市电相连．下列说法正确的是()A．若将电咖啡壶直接与市电相连，则其电功率是1760WB．电咖啡壶应接在原、副线圈匝数比为1∶2的变压器的副线圈两端C．电咖啡壶通过变压器正常工作时，与市电相连的原线圈中电流为4A3D．电咖啡壶通过变压器正常工作时，电热丝中的交变电流频率为60Hz7．(多选)(2019·福建泉州市第一次质量检查)由于线路抢修，市区停电，某学校启动了临时供电系统，它由备用交流发电机和变压器组成，如图6所示，调节滑动触头P可改变变压器副线圈的匝数，R为输电线电阻．开关S处于断开状态，教室内的灯泡都正常发光．下列说法正确的是()图6A．闭合S，将P向下移动后，灯泡可能正常发光B．闭合S，将P向上移动后，灯泡可能正常发光C．若发电机线圈的转速减小，将P向下移动后，灯泡可能正常发光D．若发电机线圈的转速减小，将P向上移动后，灯泡可能正常发光8．(多选)(2019·河南安阳市下学期二模)如图7所示，发电机的输出电压U＝10002sin100πt(V)，通过理想降压变压器给若干盏灯泡供电，输电线上连接可调电阻r.变压器原线圈两端接有理想交流电压表V，线圈干路接有理想交流电流表A，下列说法正确的是()图7A．电压表V的示数始终为1000VB．仅接入灯泡增多，电流表A的示数增大C．仅可调电阻r增大，电压表V的示数增大D．仅可调电阻r增大，电流表A的示数减小9．(多选)(2019·山西临汾市二轮复习模拟)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图8所示，电压表和电流表均为理想交流电表．则下列说法正确的是()图8A．原、副线圈中的电流之比为5∶1B．电压表的读数约为31.11V4C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1分钟内产生的热量约为2.9×103JD．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小10．(多选)(2020·云南师大附中月考)如图9所示为模拟远距离输电的实验电路图．两理想变压器的匝数n1＝n4＜n2＝n3，模拟输电线上的四个电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL＞2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．在A、B端接入输出电压为U的低压交流电源，下列说法正确的是()图9A．A1的示数I1＝U2R＋RLB．灯泡L1比灯泡L2亮C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压11．(多选)(2019·湖南娄底市下学期第二次模拟)如图10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R1R2，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且k1，电流表、电压表均为理想表，其示数分别用I和U表示．当向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，电流表、电压表示数变化分别用ΔI和ΔU表示．则以下说法正确的是()图10A.ΔUΔI＝R1k2B.UI＝R2C．电源的输出功率一定减小D．电压表示数一定增加12．(2019·福建南平市第二次综合质检)如图11所示，理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u＝2202sin(100πt)V的交变电流．原线圈匝数n＝1100匝，副线圈匝数n1＝60匝，副线圈匝数n2＝50匝，C、D之间接入电容器，E、F之间接入内阻为10Ω电动机M，它们都能正常工作．则()5图11A．该交流电的频率为100HzB．副线圈中磁通量变化率的最大值为0.22Wb/sC．该电容器的耐压值为12VD．该电动机的输入功率为10W6答案精析1．BD[设灯泡的额定电压为U1，则初级电压为：U－U1＝7U1，则原副线圈的匝数之比：n1n2＝7U1U1＝71，选项A错误，B正确；因原副线圈的电流之比为I1I2＝n2n1＝17，根据P＝IU可知此时P和Q的电功率之比为1∶7，选项C错误，D正确．]2．BC[只将开关由闭合到断开，原线圈两端电压不变，副线圈两端电压不变，负载由两灯并联变成只有一盏灯，则副线圈电流变为原来一半；据I1∶I2＝n2∶n1知，原线圈电流变为原来的一半，电流表的示数变为原来的一半．原线圈中电流的频率不变，副线圈中电流的频率不变，则P中电流的频率不变，故A项错误，B项正确；只将开关由闭合到断开，原线圈两端电压不变，副线圈两端电压不变，P灯亮度不变，副线圈电流变为原来一半，变压器的输出功率变为原来的一半，据P1＝P2可得，变压器的输入功率变为原来的一半，发电机的输出功率变小，带动发电机线圈转动的外力的功率变小，故C项正确，D项错误．]3．BC[理想变压器原副线圈匝数之比为1∶2，可知原副线圈的电流之比为2∶1，根据P＝I2R可知R1与R2消耗的电功率之比为2∶1，选项A错误；设通过R1的电流为I，则副线圈电流为0.5I，初级电压：U－IR1＝12－I；根据匝数比可知次级电压为2(12－I)，则－I0.5I＝R2＋12R3m＝12Ω，解得I＝3A，选项B正确；若向上移动P，则R3电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据P＝IU可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，选项C正确，D错误．]4．BC[输入端电压的有效值为30V，当R1＝0时，电压表的读数为U2＝n2n1U1＝12×30V＝15V，选项A错误；当R1＝0时，若将电流表换成规格为“5V5W”的灯泡，灯泡电阻为RL＝U2P＝5Ω，此时次级电流I2＝U2RL＋R＝1A，因灯泡的额定电流为IL＝PU＝1A，则此时灯泡能够正常发光，选项B正确；当R1＝10Ω时，设电流表的示数为I，则此时初级电流为0.5I，初级电压：30－0.5I×10＝30－5I，则次级电压为12(30－5I)，则12(30－5I)＝I×10，解得I＝1.2A，此时电压表读数为IR＝12V，选项C正确，D错误．]5．C[当保持P的位置不动，即保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则M、N两端的电压不变，将滑片向下移动时，连入电路的电阻的阻值变小，因而总电流增大，R1分得的电压增大，并联支路的电压即电压表的示数减小，R2中电流减小，R3中电流变大，即电流表读数变大，故A、B错误；保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，将P沿逆时针方向移动时，变压7器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数增大，M、N两端的电压变大，C正确；将P沿顺时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数减少，M、N两端的电压减小，总电流减小，则变压器输出功率变小，D错误．]6．C[电咖啡壶的额定电压为110V，因其低于我国的家庭电路的电压，故不能直接使用，A项错误；电咖啡壶通过原、副线圈的匝数比为2∶1的降压变压器降压，把电压变为110V，才可以正常使用，B项错误；电咖啡壶通过变压器正常工作时，副线圈电流I＝PU＝8A，因为电流与匝数成反比，所以原线圈中的电流为4A，C项正确；电咖啡壶通过变压器正常工作时，电热丝中的交变电流频率为50Hz，D项错误．]7．BD[闭合S，空调与灯泡并联，副线圈的电阻变小，将P向下移动后，副线圈匝数减小，副线圈电压减小，电阻R两端电压增大，所以灯泡不可能正常发光，故A错误；闭合S，将P向上移动后，副线圈匝数增大，副线圈电压增大，所以灯泡可能正常发光，故B正确；由公式e＝NBSω＝NBS·2πn可知，若发电机线圈的转速减小，原线圈两端电压减小，将P向下移动后，副线圈匝数减小，所以副线圈两端电压减小，所以灯泡不可能正常发光，故C错误；由e＝NBSω＝NBS·2πn可知，若发电机线圈的转速减小，原线圈两端电压减小，将P向上移动后，副线圈匝数增大，副线圈两端电压有可能不变，所以灯泡可能正常发光，故D正确．]8．BD[因次级接入的负载变化时，次级电流变化，引起初级电流变化，即r上的电压变化，因发电机输出电压有效值为1000V，则变压器初级电压为U1＝1000－I1r，可知电压表V的示数是随着次级负载的变化而变化，不是始终为1000V，选项A错误；仅接入灯泡增多，则次级电阻减小，则次级电流变大，电流表A的示数增大，选项B正确；仅可调电阻r增大，初级电压会减小，即电压表V的示数减小，次级电压也会减小，则次级电流减小，即电流表A的示数减小，选项C错误，D正确．]9．BC[原线圈电压为220V的正弦交流电，原、副线圈的匝数比是5∶1，根据I1I2＝n2n1，则变压器原、副线圈中的电流之比为1∶5，A错误；根据U1U2＝n1n2，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44V，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，根据电流的热效应知442R·T2＝U2RT，解得U＝222V＝31.11V，B正确；则1min内滑动变阻器产生的热量为Q＝U2Rt＝2220×60J＝2904J，C正确；将滑动变阻器滑片向上滑动时，次级阻值变小，电流表的读数变大，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压