2019年高考物理第十一章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送练习

1 专题课件 配餐作业 变压器 电能的输送 A组·基础巩固题 1．(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) A．通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变 B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析 由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也在变化，A项错误；因理想变压器无漏磁，故B、C项正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D项错误。 答案 BC 2．如图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V,40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，哪种台灯消耗的功率最小( )

A． B.

C． D. 解析 台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率。由A、B、C、D四选项分析可知：C项中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20 W，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损2

耗，台灯的消耗功率都大于20 W。故C项正确。 答案 C 3．如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线输送给用户(电灯等用电器)，R表示输电线的电阻，则( )

A．用电器增加时，变压器输出电压增大 B．要提高用户的电压，滑动触头P应向上滑 C．用电器增加时，输电线的热损耗减小 D．用电器增加时，变压器的输入功率减小 解析 由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出

电压，A项错误；根据变压器原理可知输出电压U2＝n2n1U1，当滑动触头P向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，用户的电压增大，B项正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线的热损耗增大，C项错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，D项错误。 答案 B 4．如图所示，电路中理想变压器的匝数比为4∶1，电流表为理想的交流电表。将四个完全相同的小灯泡(8 V，4 W)接入副线圈，在原线圈两端加瞬时值表达式为u＝322sin100πt(V)的交流电。则下列说法正确的是( )

A．电流表的读数为22 A B．变压器的输入功率为16 W C．如果将一耐压值为8 V的电容器并联在小灯泡的两端，则电容器能正常工作 D．如果其中的一个小灯泡被烧毁，则其余的小灯泡均变亮 解析 由输入端交变电压的瞬时值表达式u＝

322sin100πt(V)可知，输入端电压的有效值为32 V，由U1U2＝n1n2得副线圈两端的电压的有3

效值为U2＝n2n1U1＝8 V，显然四个小灯泡均能正常发光，由P＝UI得通过每只灯泡的电流均为I1＝PU＝0.5 A，电流表的读数为I＝4I1＝2 A，A项错误；由于四个小灯泡均正常发光，则消

耗的总功率为4P＝16 W，因此变压器的输入功率为16 W，B项正确；由于副线圈两端电压的最大值为82 V，大于电容器的耐压值，因此电容器将被击穿，C项错误；如果其中的一个小灯泡被烧毁，由于输入电压、变压器的匝数均不变，因此变压器的输出电压不变，因此其余小灯泡的亮度不变，D项错误。 答案 B 5．如图为一理想变压器，其原线圈匝数n1＝800，副线圈匝数n2＝200，原线圈接有电压u＝2002sin100πt (V)的交变电流，R为可变电阻，各电表均为理想交流电表，则下列说法中正确的是( )

A．该交变电流的频率为100 Hz B．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.252Wb/s C．R的阻值越大，电流表A的示数越小，电压表V的示数越大 D．接入的灯泡越多，电流表A和电压表V的示数越大 解析 根据ω＝2πf可得，该交变电流的频率f＝50 Hz，A项错误；根据法拉第电磁感应

定律有E＝n1ΔΦΔt，故穿过铁芯的磁通量的最大变化率ΔΦΔt＝0.252Wb/s，B项正确；R的阻值越大，副线圈中的电流越小，电流表A的示数越小，因变压器是理想变压器，电压表V的示数不变，C项错误；接入的灯泡越多，副线圈的总电阻越小，副线圈中的电流越大，电流表A的示数越大，电压表V的示数不变，D项错误。 答案 B 6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路)、定值电阻R0、热敏电阻Rt(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(电流增加到一定值时报警器P将发出警报声)组成闭合电路。电压表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是( ) 4

A．变压器副线圈输出交流电的频率为25 Hz B．电压表的示数为222 V C．Rt处温度减小到一定值时，报警器P将会发出警报声 D．报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小

解析 变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中交流电的频率为50 Hz，A项错误；根据U1

U2

＝n1n2得副线圈两端电压U2＝44 V，由于二极管的接入使功率减小到原来的一半，根据P＝U2R知，

电压表的示数为222 V，B项正确；热敏电阻处的温度降低时，其电阻增大，电路中电流减小，报警器不会报警，C项错误；报警器报警时副线圈中电流增大，原线圈中电流也增大，变压器的输入功率增大，D项错误。 答案 B 7．(多选)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为0.9 A，图乙中用同一电缆线绕了3匝，则( )

A．这种电流表能测出交变电流的有效值 B．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流 C．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0.3 A D．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为2.7 A 解析 由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，5

故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流，而且测量的是交变电流的有效值，故A项正确，B项错误；根据输入功率和输出功率

的关系有P1＝P2，即U1I1＝U2I2，所以I1I2＝n2n1，由题意可知，当n1＝1，I2＝0.9 A，即I10.9＝n21，

当n1＝3时I1I′2＝n23，解得I′2＝2.7 A，故C项错误，D项正确。 答案 AD 8．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A，副线圈回路接有定值电阻R＝2 Ω，现在a、b间和c、d间分别接上示波器，同时监测得a、b间，c、d间的电压随时间变化的图象如图乙所示，则下列说法错误的是( )

A．T＝0.02 s B．n1∶n2≈55∶1 C．电流表A的示数I≈36.4 mA D．当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为0 解析 因为变压器不改变交变电流的周期，输入电压的周期T＝0.02 s，输出电压的周期T

＝0.02 s ，故A项正确；原线圈电压的有效值U1＝3112 V＝220 V, 副线圈电压的有效值为

U2＝5.662 V＝4 V，根据电压与匝数成正比有n1n2＝U1U2＝551，故B项正确；输出功率P2＝U22R＝422 W

＝8 W, 输入功率为8 W, 电流表的示数I1＝PU1＝8220A＝0.036 4 A＝36.4 mA，故C项正确；根据电压与匝数成正比，知当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压的瞬时值最大，故D项错误。 答案 D B组·能力提升题 9．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝3∶1，原线圈中接有定值电阻R，副线圈中并联有两个阻值也为R的定值电阻，如图所示。原线圈接有电压为U的交流电源，则副线圈的输出电压为( ) 6

A.U2 B.U3 C.3U11 D.3U10 解析 设原线圈中的电流为I，原线圈的输入电压为U1，则副线圈中的电流为3I，副线圈的输出电压为U2＝U13＝32IR，又U＝IR＋U1＝112IR，得U2＝311U，C项正确。 答案 C 10．(多选)如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2。在输电线路的起始端接入两个互感器，互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则下列说法正确的是( )

A．升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2＝U2U1 B．采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100 A C．线路输送电功率是220 kW D．将P上移，用户获得的电压将升高

解析 根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2＝U1U2，A项错误；采用高压输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损失，根据电流互感器原理及匝数比为1∶10，由公式IAIA2＝n1′n2′＝110，得输电电流为IA2＝10×10 A＝100 A，B项错误；

根据电压表的示数为220 V，根据变压公式，U2UV＝n1″n2″＝10，输电电压为U2＝10×220 V＝2 200 V，线路输送电功率为P＝U2IA2＝220 kW，C项正确；将P上移，则降压变压器的初级线圈减小，故用户获得的电压将升高，D项正确。