2021届高三物理二轮复习强化训练 理想变压器

2021届高三物理二轮复习强化训练 理想变压器
1.下图中，属于升压变压器且能使灯泡发光的电路是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
2.在如图甲所示电路中，123L L L 、、为三只“6 V
3 W ”的小灯泡变压器为理
想变压器各电表均为理想电表。

当ab 端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光下列说法正确的是（ ）
A.变压器原副线圈的匝数比为1:2
B.电压表的示数为12 V
C.电流表的示数为0.5 A
D.变压器原线圈输入的功率为9 W
3.教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为,I U R 、消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的1
2,则( )
A.R 消耗的功率变为1
2P B.电压表V 的读数变为1
2U C.电流表A 的读数变为2I
D.通过R 的交变电流频率不变
4.如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比12:22:5n n =,电阻
1225Ω,R R D ==为理想二极管,原线圈接π(V)u t =的交流电,则( )
A.交流电的频率为100 Hz
B.通过2R 的电流为1 A
C.通过
2R A
D.变压器的输入功率为200 W
5.如图所示,两种情况下灯泡23L L 、的功率均为P ,且123L L L 、、为相同的灯泡,原、副线圈匝数比为12:3:1n n =,则图(a)中1L 的功率和图(b)中1L 的功率分别为( )
A.P P 、
B.4
99
P P 、 C.4
99P P 、
D.9
94P P 、
6.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1,1210R R ==Ω.两电表均为
理想电表,其中电流表的示数为0.4 A,则( )
A.电阻1R中通过的电流的有效值为1 A
B.电压表V的示数为
20 V
C.原线圈的输入功率为40 W
D.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5:1
7.如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数比为1：2，电阻
11 Ω
R=、
22 Ω
R=、3 3 Ω
R=，正弦交流电源的电压恒定。

当开关S闭合时，理想电流表的示数为I；当S断开时，电流表的示数为（）
A.1
2I B.2
3
I C.3
2
I D.2I
8.如图所示,理想变压器的原线圈匝数可变(滑片P可上下调节),1R为光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小.24
R R
、为定值电阻,3R为滑动变阻器,电流表和电压表可视为理想电表且导线电阻不计.原线圈接在有效值为U的交流电源上,则下列说法正确的是( )
A.若只增大光照强度,则理想变压器原线圈中的电流将减小
B.若只将原线圈的滑片P 下移,则电压表和电流表示数均增大
C.若只将滑动变阻器的滑片向a 端移动,则2R 消耗的电功率将增大
D.若只减小光照强度,则理想变压器的输入功率将增大
9.如图所示为远距离输电示意图,12T T 、分别为理想升压变压器和理想降压变压器,图中的电表1212V V A A 、、、均为理想电表,电表的示数分别为1212U U I I 、、、,输电线上有一定的电阻,则下列说法正确的是( )
A.1122U I U I =
B.保持输送功率不变,增大1U ,则212U I I 、、均增大
C.保持1U 不变,输送功率增大,则212U I I 、、均增大
D.保持1U 不变,用户减少,用户消耗功率与发电厂输出功率的比值增大 10.“中国速度”在新冠肺炎疫情面前再一次被激发,10天建成火神山医院,通过验收并按时移交.火神山医院安装有24台箱式变压器,铺设电力电缆达10千米.发电站利用输电线路远距离向医院输送一定功率的交流电,若输送电压提高到原来的n 倍,则( ) A.输电线上损失的电压减少到原来的
(1)
n n
- B.输电线上损失的电压
减少到原来的1
n
C.输电线上损失的电能减少到原来的22
()
1n n
- D.输电线上损失的电能
不变
11.如图为某小型水电站电能输送的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器1T 的原、副线圈匝数比为1:20，降压变压器2T 的原、副线圈匝数比为3:1。

升压变压器原线圈两端接入一电压m sin u U t ω=的交流电源，用户的总电阻为R （可视为纯电阻），输电线的总电阻r R =，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压U 为（ ）
A.
m B.m C.m 4U D.m 6U
12.水力发电的基本原理就是将水流的机械能(主要指重力势能)转化为电能.某小型水力发电站水的流量为35m /s Q =(流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积),落差为10m h =,发电机(内阻不计)的输出电压为1250V U =,输电线总电阻为4r =Ω,为了减小损耗采用了高压输电.在发电机处安装升压变压器,而在用户处安装降压变压器,其中34:190:11n n =,用户获得的电压
4220V U =,用户获得的功率54 1.910W P =⨯,若不计变压器损失的能量,已知水的
密度为33/110kg m ρ=⨯、重力加速度g 取210m/s .求:
(1)高压输电线中的电流强度2I ;
(2)升压变压器原、副线圈的匝数比12:n n;
(3)该发电站将水能转化为电能的效率η.
13.如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )
A.原、副线圈匝数比为9:1
B.原、副线圈匝数比为1:9
C.此时a和b的电功率之比为9:1
D.此时a和b的电功率之比为1:9
14.如图所示为实验室内设计的远距离输电线路示意图,变压器为理想变压器,2是升压变压器的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,R是输电线的电阻,交流电源的输出电压恒定.当K由2改接到1时,下列说法正确的是( )
A.输电线上损失的功率减小
B.电流表的示数一定增大
C.电压表的示数减小
D.灯泡的亮度增大
15.在山区发展小水电站，大大减少了农民砍伐林木为燃料的需求，保护了森林面积1400万亩.为了监测并网小水电站的安全稳定和连续供电，在电路中安装有交流电流表和电压表，如图所示.已知交流发电机电动势为E，内阻为r，通过理想升压变压器1T和理想降压变压器2T向远处用户供
电，每条输电线的电阻均为R ，其余电线电阻不计.理想电压表
1234V V V V 、、、的示数分别为1234U U U U 、、、，理想电流表1234A A A A 、、、的示数
分别1234I I I I 、、、.下列说法正确的是（ ）
A.电源输出功率为1I E
B.输电线损失的电功率为223()I U U -
C.输电线路的输电效率为4411
I U I U η=
D.当用户端消耗的电功率增大时，电压表示数均不变，电流表示数均增大 16.一台发电机最大输出功率为4000kW ，电压为4000V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻为R ＝1kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V 、60W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )
A.T 1原、副线圈电流分别为103A 和20A
B.T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220V
C.T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1
D.有6×104盏灯泡(220V 、60W)正常发光
参考答案
1.答案：C
解析：A 、变压器对直流电不能进行升压或者降压，故AD 错误； B 、副线圈匝数小于原线圈匝数，根据电压之比等于线圈匝数比可知，此变压器是降压变压器，故B 错误；
C 、副线圈匝数大于原线圈匝数，根据电压之比等于线圈匝数比可知，此变压器是升压变压器，并且可以使小灯泡发光，故C 正确。

2.答案：B 3.答案：B
解析：原线圈两端电压的最大值为m U NBS ω=,发电机线圈的转速变为原来的一半,即ω变为原来的一半,
原线圈两端的电压1U =
变为原来的一半,根据
11
22
U n U n =可知,副线圈两端电压也变为原来的一半,电压表V 的读数为2U
,选项
B 正确;R 消耗的功率22
2U P R
=
变为原来的四分之一,选项A 错误;副线圈的电
流22U I R =
变为原来的一半,根据12
21
I n I n
=可得,电流表A 的读数变为原来的一半,
选项C 错误;原、副线圈中电流的频率相等,发电机线圈的转速变为原来的一半,频率也变为原来的一半,通过R 的交变电流的频率变为原来的一半,选项D 错误. 4.答案：C
解析：交流电的频率100π
Hz 50Hz 2π
f
=
=,A 错误;由表达式知原线圈两端电压有效值为220 V,副线圈两端电压有效值为50 V,由于二极管的单向导电性,根
据电流热效应有22
2222
(50V)2T U T
R R ⋅=,所以2R
两端的电压V U =,通过2R 的电流
为2
A U I R '=,
B 错误,
C 正确;
副线圈消耗的功率250W W 150W 25P ==,输入功率等于输出功率,D 错误. 5.答案：B
解析：由题意可知,两种情况下原线圈的输入功率均为2P .设灯泡23L L 、两端的电压为U ,通过的电流为I ,电阻为
R ,则有2
2U P I R R
==.根据电压与匝数成正
比可知,两种情况下原线圈的输入电压均为3U ,根据输入功率和输出功率相
等可知,原线圈的输入电流为2
3I
.所以图(a)中1L 的功率为2
a (3)9U P P R
==,图(b)中1L 的功率为2b 24
()39I
P R P ==,故B 项正确. 6.答案：B
解析：根据原、副线圈的电流关系可得12
21
I n I n
=,则1
12
22A n I I n ==
,故A 错误;电
压表的示数为2R 两端的电压,即2220V U I R ==,故B 正确;负载功率为
2
2212()80W P I R R =+=,原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等,有
1280W P P ==,故C 错误;理想变压器中穿过原、副线圈的磁通量的变化率相
等,即穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1:1,故D 错误. 7.答案：B 8.答案：B
解析：若只增大光照强度,则电阻1R 阻值减小,副线圈所在电路中总电阻减小,副线圈中电流变大,则理想变压器原线圈中的电流将变大,选项A 错误;若只将原线圈的滑片
P 下移,则原线圈匝数减小,根据11
22
U n U n
=可知,副线圈两端
电压变大,则电压表和电流表示数均增大,选项B 正确;若只将滑动变阻器的滑片向a 端移动,则3R 阻值减小,副线圈所在电路中总电阻减小,副线圈两端电压不变,副线圈中电流变大,则1R 和4R 两端电压变大,则2R 两端电压减小,则
2R 消耗的电功率将减小,选项
C 错误;若只减小光照强度,则1R 阻值变大,副线
圈所在电路中总电阻变大,由于副线圈两端电压不变,则副线圈所在电路中消耗的功率减小,则理想变压器的输入功率将减小,选项D 错误. 9.答案：D
解析：理想变压器输出功率等于输入功率,由于在输电线路上有功率损失,故1122U I U I >,故A 错误;保持输送功率不变增大1U ,根据P UI =可知,输电线上的电流减小,即1I 减小,则2I 也减小;输电线上损失的电压减小,则2T 原线圈两端电压变大,则副线圈两端电压也变大,即2U 增大,故B 错误;保持1U 不变,输送功率增大,根据P UI =可知,输电线路上的电流增大,降压变压器原线圈两端的电压311U U I R =-减小,故降压变压器副线圈两端的电压减小,即2U 减小,故C 错
误;用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值为21111111
1U I I R I R
U I
U -=-,则保持1U 不变,用户减少,2I 减小,1I 减小,故用户消耗功率与发电厂输出功率的比值增大,故D 正确. 10.答案：B
解析：输送的功率一定,根据P UI =,可知输电电压越高,输电电流越小,若输送电压提高到原来的n 倍,则电流减小到原来的1
n ,根据U Ir ∆=,可知输电线上
损失的电压减少到原来的1
n ,故
A 错误,
B 正确;根据2 P I r =损,可知输电线上损
失的功率减少到原来的21
n ,则输电线上损失的电能减少到原来的21
n ,故C 、D 错误.
11.答案：B
解析：升压变压器原线圈两端的电压的有效值为1U=
圈两端的电压为2m
20
U==，输电线路上损失的电压为U Ir IR
∆==，故降压变压器原线圈两端的电压为32
U U
U
=-∆，降压变压器副线圈两端的电压3
1
3
U U
=，流过降压变压器的副线圈的电流3
I I
'=，则3
U IR
=
，联立解得m
U=，故选项B正确。

12.答案：(1)50 A
(2)1:16
(3)40%
解析：(1)根据33
44
U n
U n
=,解得33800V
U=,
根据理想变压器无能量损失,知
34
5
1.910W
P P
==⨯,根据332
P U I
=,得250A
I=. (2)高压输电线损失的电压2200V
U I r
∆==,得234000V
U U U
=+∆=,故
1212
::1:16
n n U U
==.
(3)高压输电线损失的电功率2
2
10000W
P I r
∆==,故发电机输出电功率
5
13
210W
P P P
=+∆=⨯,水流每秒产生的机械能即功率5
510W
mgh
P Qgh
t
ρ
===⨯,故
水能转化为电能的效率1
100%40%
P
P
η=⨯=.
13.答案：AD
解析：设灯泡的额定电压0U,则原线圈两端的电压1000
109
U U U U
=-=,副线圈两端的电压20
U U
=,根据11
22
U n
U n
=,可得原、副线圈匝数之比1
2
9
1
n
n
=，选项A正
确,B 错误;由12
21
I n I n
=可得,原、副线圈电流之比为1:9,由P UI =可得,此时a 和
b 的电功率之比为1:9,选项C 错误,D 正确. 14.答案：BD
解析：由于交流电源的输出电压不变,当K 由2改接为1时,升压变压器副线圈匝数增加,根据理想变压器电压比等于匝数比可知升压变压器副线圈电压增大,所以最终降压变压器的输出电压也变大,所以电压表的示数变大,通过灯泡的电流变大,灯泡的亮度增大,由于降压变压器原、副线圈匝数比不变,所以输电线上电流变大,电流表的示数变大,输电线上损失的功率变大.故B 、D 正确. 15.答案：BC
解析：本题考查远距离输电.电源的输出功率为理想升压变压器1T 的输入功率，故2111P I E I r =-，选项A 错误；输电线损失的电功率
2223()P I U I U U ==-损损，选项
B 正确；理想变压器的输入功率等于输出功率，
故输电线路的输电效率3344
2211
I U I U I U I U η=
=
，选项C 正确；当用户端消耗的电功
率增大时，由2
P I R =知，4I 增大，由12
21
I n I n
=知，电流表示数均变大，由闭合
电路欧姆定律得，理想升压变压器1T 的输入电压11U E I r =-，因为1I 增大，所以1U 减小，由理想变压器的电压关系2
11
2U U n n =知，电压表示数均变小，选
项D 错误. 16.答案：ABD
解析：发电机处于满负荷工作状态时,1T 原线圈电流为11000A I =,设输电线路电流即1T 副线圈电流为I ,输电线路损耗功率为
322400010W 10%400kW 1000ΩI R I ⨯⨯===⨯,解得20A I =,故A 正确;1T 原副线
圈匝数比为11:0.021:50n I I ===,2T 原线圈电压为180kV U IR =-=,故2T 原、副线圈电压分别为51.810V ⨯和220V,B 对;2T 原副线圈匝数比为
52 1.810:22040:1n =⨯≠,故C 错;设负载有N 盏灯泡正常发光,则
4000kW 90%60W N ⨯=⨯,解得,故D 正确。