高考物理复习专题理想变压器远距离输电

专题45 理想变压器远距离输电（测）【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中．1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）1．如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表。

设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用/表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时：（）A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率不变【答案】C【名师点睛】此题是关于远距离输电线路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。

注意升压变压器的初级电压由发电机决定，次级电压由初级电压和匝数比决定．2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度25Bπ=。

单匝矩形线圈面积S=1m2。

电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。

线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接，○A为交流电流表。

调整副线圈的滑动触头P，当变压器原、副线圈匝数比为1:2时，副线圈电路中标有“36V 36W”的灯泡正常发光。

以下判断正确的是：（）A ．电流表的示数为1AB ．矩形线圈产生电动势的最大值为18VC ．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间变化的规律为182sin 90e t π=（V ）D ．若矩形线圈转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P 适当下移【答案】C【名师点睛】本题关键是明确交流发电机的瞬时值、有效值、最大值的区别和求解方法，同时要结合变压器的变压比和变流比公式列式求解。

3．如图所示a 、b 间接入正弦交流电，理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R 2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A 2为值班室的显示器，显示通过R 1的电流，电压表V 2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R 3为一定值电阻。

当R 2所在处出现火情时，以下说法中正确的是： （ ）A ．V 1的示数减小，V 2的示数减小B ．V 1的示数不变，V 2的示数减小C ．A 1的示数增大，A 2的示数增大D ．A 1的示数减小，A 2的示数减小【答案】B【名师点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。

4．图甲的变压器原、副线圈匝数比为3:1，图乙是该变压器cd 输入端交变电压u 的图像，1234L L L L 、、、为四只规格均为“96V W ，”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法正确的是： （ ）A 、ab 输入端电压的瞬时值表达式为272100ab U sin t V π=（）B 、ab 输入端输入功率18 ab P W =C 、电流表的示数为2A ，且四只灯泡均能正常发光D 、断开K ，电压表V 读数将变小【答案】C【解析】由输入端交变电压u 的图象，可知其最大值为272V ，有效值是27V ，副线圈电压为：11713239U U V '⨯⨯=＝＝，所以副线圈三只灯泡均能正常发光。

灯泡的额定电流：06293I A P U A ===，电流表的读数为22332I A A =⨯=，原线圈电流为212112323n I I A n ⨯⨯===，所以原线圈的灯泡也能正常发光，ab 输入端电压为292736ab U U U V =+=+=，输入端电压的瞬时值表达式为362100ab u sin t V π=（），A 错误，C 正确；四个灯泡都正常发光，所以ab 输入端输入功率4624ab P W =⨯=，故B 错误；若将K 断开，则副线圈上的输出电流将减小，所以原线圈的输入电流也减小，则流过灯泡1L 的电流减小，1L 上消耗的电压减小，所以原线圈上的电压降增大，即压表V 读数将变大，故D 错误。

【名师点睛】理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时运用闭合电路殴姆定律来分析随着电阻变化时电流、电压如何变化．分析的思路先干路后支路，以不变应万变。

最后值得注意的是变压器的原线圈与灯泡串联后接入交流中，所以图象的有效值不是原线圈的有效值。

5．下图为某款电吹风的电路图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态，n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数，该电吹风的各项参数如下表所示．下列说法正确的是：（）A．变压器两线圈的匝数比n l：n2 = 13 : 15B．可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60ΩC．吹冷风时触片P与触点b、c接触D．若把电热丝截去一小段后再接入电路，电吹风吹热风时的功率不变【答案】C【名师点睛】本题考查电功率公式的应用，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大。

6．如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，已知B、C的匝数之比是n2：n3=10：1，理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I，灯L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不可以计算出的物理量是：（）A ．通过灯L l 的电流I 2B ．灯L 2两端的电压U 3C ．输入变压器的电功率P 1D ．线圈A 两端的电压U 1【答案】D【名师点睛】本题主要考查了变压器的特点，属于两个副线圈，因它们的磁通量的变化率相同，则电压比等于线圈匝数比仍成立；而电流之比，则根据原副线圈的功率相等列式求解线圈的电流关系；难度不大，属于基础题。

7．如图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4：1，电压表和电流表均为理想电表，R t 为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R 1为定值电阻．若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电．下列说法中正确的是： （ ）A ．输入变压器原线圈的交流电压的表达式为36250u tV π=B ．变压器原、副线圈中的电流之比为4：lC ．t =0.0ls 时，发电机的线圈平面位于中性面D ．R t 温度升高时，变压器的输入功率变小【答案】C【解析】由图乙可知交流电压最大值U m 2V ，周期T =0.02s ，可由周期求出角速度的值为2 1000.02πωπ==，则可得交流电压u 的表达式 U 2i n100πt V ，故A 错误；变压器原、副线圈中的电流之比等于匝数的倒数比，为1：4，故B 错误．t =0.01s 时，瞬时值为零，发电机的线圈平面与磁场方向垂直，位于中性面，故C 正确；t 处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，变压器输出功率变大，则变压器输入功率也变大，故D 错误；故选C.【名师点睛】根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键。

8．如图所示，理想变压器原线圈接交流电源和理想交流电流表，副线圈接热水器和抽油烟机，原副线圈的匝数比为4:1，副线圈上电源的瞬时值2202sin100(V)u t π=，开关S 断开时，电流表示数是1A ，开关S 闭合时，电流表示数是1.25A ，下列说法正确的是： （ ）A ．交流电源输出电压的最大值是55VB ．交流电源输出电压的最大值是880VC ．S 闭合时，抽油烟机消耗的功率是1100WD ．S 闭合时，抽油烟机消耗的功率是220V【答案】D【名师点睛】对于变压器需要掌握公式1122U n U n =、1222I n I n =，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，9．如图所示为一理想变压器，原副线圈的匝数比为12:3:1n n =，且分别接有阻值相同的电阻1R 和2R ，交流电源电压为U ，1R 两端电压为10U ，则此时： （ ）A ．R 2两端电压为103UB ．R 2两端电压为30U C ．R 1和R 2消耗的功率之比为1：1D ．R 1和R 2消耗的功率之比为1：9【答案】AD【解析】由21U U =21n n 得，副线圈两端的电压U 2=21n n U 1，而U 1=U -10U =109U ，则R 2两端电压U 2=103U ，A 正确；由P =U 2I 2和21I I =12n n 得，R 1和R 2消耗的功率之比为1：9，D 正确。

【名师点睛】理想变压器的输入功率与输出功率相等，而副线圈与电动机相连，则电动机的输入功率等于副线圈消耗功率；电动机属于非纯电阻电路，故电动机的输入功率等于电动机的线圈消耗功率与电动机的输出功率之和。

10．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n 1＝500匝，副线圈匝数n 2＝100匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u ＝220 2s i n 100πt （V ）．副线圈中接一电动机内阻为10Ω，电流表A 2示数为1 A ．电表对电路的影响忽略不计，则下列说法正确的是： （ ）A ．此交流电的频率为100 HzB ．此电动机输出功率为44 WC ．电流表A 1示数为0.2 AD ．如果电动机被卡住而不损坏，则电源的输出功率变为原来的4.4倍【答案】CD【解析】【名师点睛】掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系；变压器的电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等；电动机不转时，可把电动机看做纯电阻来计算.11．今有某小型发电机和一理想变压器连接后给一个灯泡供电，电路如图（电压表和电流表均为理想电表）。

已知该发电机线圈匝数为N ，电阻为r ，当线圈以转速n 匀速转动时，电压表示数为U ，灯泡（额定电压为U 。

电阻恒为R ）恰能正常发光，则 ： （ ）A ．变压器的匝数比为U :U 0B ．电流表的示数为20U RUC ．在图示位置时，发电机线圈的磁通量为πNn U 22 D ．从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为t n U u π2sin =【答案】AB【名师点睛】此题考查交流电产生和描述以及理想变压器的匝数比与电流比、电压比关系，记住理想变压器的输入功率和输出功率相等，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比；此题计算比较麻烦，要求同学们不仅要熟练掌握公式，还要心细。