专题24变压器和电能输送高考物理专项冲击波讲练测系列.docx
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专题24变压器和电能输送高考物理专项冲击波讲练测系列
高考物理专项冲击波讲练测系列专题24变压器和电能输送
【重点知识解读】
1.变压器是根据电磁感应现象工作的。
变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比，即
=
；理想变压器的输入功率等于输出功率。
对于变压器，输入电压决定输出电压，输出功率决定输入功率。
【高考命题动态】
交变电流与工农业生产和人们生活息息相关，也是高考必考内容。
高考对变压器和电能输送的考查涉及变压器、动态电路、电能输送等，难度中等。
【最新模拟题专项训练】。
1.（2013安徽黄山七校联考）如图所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表．当滑动变阻器R的滑动头向下移动时（）
A．灯L变亮
B．各个电表读数均变大
C．因为U1不变，所以P1不变
D．P1变大，且始终有P1=P2
答案：
D
解析：
当滑动变阻器R的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输出电流增大，电阻R两端电压增大，电压表读数减小，电灯L变暗，选项AB错误；根据变压器功率关系，P1变大，且始终有P1=P2，选项C错误D正确。
3.（2013辽宁沈阳二中测试）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器。
已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则（）
A.交流电的频率为0.02Hz
B.原线圈输入电压的最大值为200
V
C.电阻R2的电功率约为6.67W
D.通过R3的电流始终为零
单向导电性等知识点，意在考查考生综合运用知识的能力。
【解题思路】由图2可知，原线圈电压最大值为311V，有效值为220V，选项A错误；由变压公式可知，副线圈输出电压为22V，根据二极管单向导电性和有效值的定义可得，电压表示数为U=11
V，选项B错误；变压器输出功率为P=U2/R=24.2W，变压器输入电流即电流表示数为0.11A，选项C正确；当二极管反向电压时，电压最大，二极管两端的最大电压为副线圈输出电压最大值22
V，选项D正确。
【技巧点拨】由交变电流图象可以直接得出交变电流的最大值和周期，利用相关知识可以得出有效值和频率。
交变电流表和电压表示数都是交变电流的有效值。
理想变压器输入功率等于输出功率，由此可以得出变压器输入电流。
5．（2013山东青岛二中测试）随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要。
某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。
在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（）
A．输电线上损耗的功率为
B．输电线上损耗的功率为
C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D．采用更高的电压输电会降低输电的效率
6.（2013安徽师大摸底）一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10Ω的电阻，则（ ）
A．流过电阻的最大电流是20A
B．与电阻并联的电压表的示数是141V
C．变压器的输入功率是2.2×103W
D．在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是20J
7．（2012年2月河北省五校联盟模拟）“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机。
该发电机说明书的部分内容如表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示．发电机到安置区的距离是400m，,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω。
安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时：
型号
AED6500S
最大输出功率
60kW
输出电压范围
220～300V
A．输电线路中的电流为20A
B．发电机的实际输出电压为300V
C．在输电线路上损失的电功率为8kW
D．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300V
.答案：
C
解析：
当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I=P/U=200A，选项A错误；发电机的实际输出电压为U+Ir×2×400=220V+200×2.5×10-4×2×400V=260V，选项B错误；在输电线路上损失的电功率为P损=I2r×2×400=2002×2.5×10-4×2×400W=8000W=8kW，选项C正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是260×1.4V=364V，选项D错误。
8．（2012年2月武汉调研）如图所示，某变电站用10kV的高压向10km外的小区供电，输送的电功率为200kW。
现要求在输电线路上损耗的功率不超过输
8.答案：
CD解析：
由P=UI解得输电电流I=P/U=20A。
输电线路上损耗的功率不超过P损=200kW×2%=4kW，由P损=I2R解得R=10Ω.由于输电线长度需要20km，所以可以选择千米电阻0.5Ω/km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项CD。
9．（2013唐山摸底）如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2，最初电键S是断开的，现闭合电键S，则
A．副线圈两端电压变大
B．灯泡L1变亮
C．电流表A1示数变大
D．电阻R中的电流变小
答案：
C解析：
闭合电键S，副线圈两端电压不变，选项A错误；副线圈输出电流增大，电阻R中的电流变大，灯泡L1两端电压降低，灯泡L1变暗，选项BD错误；电流表A1示数变大，选项C正确。
10．（2013温州八校联考）图10中的变压器为理想变压器，原线圈匝数
与副线圈匝数
之比为10:
1，变压器的原线圈接如图11所示的正弦式交流电，电阻
和电容器
连接成如图10所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表V为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（）
A．电压表V的读数约为7.07V
B．电流表A的读数为0.05A
C．电阻
上消耗的功率为2.5W
V的读数约为7.07V，选项A正确；变压器输出功率为P2=U2I2=U22/（R1+R2）=（10
）2÷40W=5.0W，由P1=U1I1=5.0W可得电流表A的读数为
/40=0.035A，选项B错误；电阻
上消耗的功率为P2/2=2.5W，选项C正确；若闭合开关S，R1和R3并联部分电压最大值为7V，电容器不会被击穿，选项D错误。
11.（2013湖北摸底）用电高峰期，电灯往往会变暗。
我们可将这一现象简化为如下问题进行研究:
如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R的输电线连接两只灯泡L1和L2。
当开关S闭合时，下列说法正确的是
A.副线圈中的电流增大
B.原线圈中的电流减小
C.加在R两端的电压增大
D.加在L1两端的电压减小
答案：
ACD解析：
当开关S闭合时，副线圈中的电流增大，加在R两端的电压增大，加在L1两端的电压减小，选项ACD正确B错误。
解析：
当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确。
13.（2012江苏苏州期末）如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:
1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。
则下列说法中正确的有
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1V
B．当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A
C．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz
D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大
解析：
当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V，选项A错误；当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A，选项B正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率仍为50Hz，选项C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压为44V，副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率变大，选项D正确。
14．（2012河北衡水中学期末）如图是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接交流电压U，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是（）
A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大
B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗
C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大
D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗
.答案：
C
解析：
P不动，将Q向右移动，变压器输出电流减小，输出功率减小，变压器的输入功率变小，选项A错误；P不动，将Q向左移动，变压器输出电流增大，两灯均变亮，选项B错误；Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的副线圈匝数增多，输出电压增大，输出功率增大，输入功率变大，选项C正确；P、Q都不动，断开开关S，L1将变亮，选项D错误。
15．（2012北京海淀期末）如图2甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：
n2=6：
1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。
当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。
如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）
A．副线圈两端的电压有效值均为216V
B．副线圈两端的电压有效值均为6V
C．灯泡Ⅰ变亮
D．灯泡Ⅲ变亮
16．（2012唐山调研）2011年入夏以来，中国南方贵州、云南、重庆等省市部分地区出现持续高温、少雨天气，引起不同程度旱情，导致大面积农作物受灾，造成群众饮水短缺等基本生活困难。
目前旱情仍在持续中，电力部门全力确保灾区的用电供应。
如下图所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变，如果发电厂欲增大输出功率，则下列说法正确的是（）
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例减少
【最新高考题专项检测】
1（2012·山东理综）图甲是某燃气炉点火装置的原理图。
转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。
为交流电压表。
当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
以下判断正确的是
A．电压表的示数等于5V
B．电压表的示数等于
V
C．实现点火的条件是
>1000
D．实现点火的条件是
<1000
【答案】BC
【解析】电压表的示数为电压有效值，等于
V，选项B正确A错误。
当变压器匝数比
>1000，变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
选项C正确D错误。
【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。
2.（2011新课标理综）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：
2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。
现闭合开关，灯泡正常发光。
若用U和I分别表示此时电压
3.（2012·天津理综）通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。
当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1。
若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2。
则P1和P2/P1分别为
A．
，
B．
R，
C．
，
D．
R，
【答案】D
【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路电压为kU，线路中电流I=P/kU，线路损耗的电功率为P1=I2R=
R。
若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路电压为nkU，线路中电流I=P/nkU，线路损耗的电功率为P2=I2R=
R。
P2/P1=
，选项D正确ABC错误。
【考点定位】本题考查变压器、电能输送等，意在考查考生灵活应用相关知识的能力。
【点评】此题考查电能的输送，考查输电功率的变化引起的其
5．（浙江省六校2012年2月联考）如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=
T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m2，线框电阻不计。
线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是
A．图示位置穿过线框的磁通量为零
B．线框中产生交变电压的有效值为500
V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25︰11
D．变压器输出端最多能并联83只60瓦的灯泡
6．（2013四川自贡一诊）如右图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：
n2=10：
1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压
。
变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（电阻随温度升高而减小），R1为一定值电阻。
下列说法正确的是（）
A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小
B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大
C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小
D．电压表V1示数为22V
答案．D
解析：
当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确。
7.（2013安徽皖南八校联考）某理想变压器原、副线圈的匝数比为44∶3，原线圈a.b间所接电原电压按图所示规律变化，副线圈接有负载电阻，电流表的示数为2.2A，则下列判断正确的是
A．.副线圈两端输出的电压为15
V
B．.原线圈中的电流为0.15A
C．变压器的输入、输出功率之比为44∶3
D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220
sin100t（V）
8、（2013江苏常州模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u=100
sin50πt（V），在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R=10Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是：
（）
A、电流表示数是1A
B、电流表示数是
A
C、电阻R消耗的电功率为10W
D、电容器的耐压值至少是
V
答案：
CD
解析：
由变压公式，副线圈输出电压为10V，由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项AB错误；电阻R消耗的电功率为P=102/10W=10W，选项C正确；副线圈输出电压最大值为
V，电容器的耐压值至少是
V，选项D正确。
9.（2013河南三市联考）
如图所示，理想变压器与电阻R,交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为
电阻R=10ΩD图乙是R两端电压U随时间变化的图象，Um=10
V。
则下列说法中正确的是
A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos100πt（A）
B.电流表A的读数为
C.电压表V的读数为10
V
D.变压器的输人功率为1OW
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