变压器与远距离输电电路动态分析+Word版含解析

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＝12 V，电阻R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20 Ω，滑片P 处于中间位置，则()图3A．R1与R2消耗的电功率相等B．通过R1的电流为3 AC．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＝302sin 100πt(V)的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R＝10 Ω，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30 VB．当R1＝0时，若将电流表换成规格为“5 V 5 W”的灯泡，灯泡能够正常发光C．当R1＝10 Ω时，电流表的读数为1.2 AD．当R1＝10 Ω时，电压表的读数为6 V5．(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“110 V60 Hz880 W”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1760 WB．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4 AD．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60 Hz7．(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＝1 0002sin 100πt(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1000 VB．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220 V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31.11 VC ．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1分钟内产生的热量约为2.9×103 JD ．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n 1＝n 4＜n 2＝n 3，模拟输电线上的四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L ＞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 ．A 1的示数I 1＝U 2R ＋R LB ．灯泡L 1比灯泡L 2亮C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压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R 1、R 2，且R 1<R 2，理想变压器的原、副线圈匝数比为k 且k <1，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R 3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.⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝R 1k 2B.U I＝R 2 C ．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 ＝1 100匝，副线圈匝数n 1＝60匝，副线圈匝数n 2＝50匝，C 、D 之间接入电容器，E 、F 之间接入内阻为10 Ω电动机M ，它们都能正常工作．则( )图11A ．该交流电的频率为100 HzB ．副线圈中磁通量变化率的最大值为0.2 2 Wb/sC ．该电容器的耐压值为12 VD ．该电动机的输入功率为10 W答案精析1．BD [设灯泡的额定电压为U 1，则初级电压为：U －U 1＝7U 1，则原副线圈的匝数之比：n 1n 2＝7U 1U 1＝71，选项A 错误，B 正确；因原副线圈的电流之比为I 1I 2＝n 2n 1＝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I 1∶I 2＝n 2∶n 1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P 1＝P 2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 ＝I 2R 可知R 1与R 2消耗的电功率之比为2∶1，选项A 错误；设通过R 1的电流为I ，则副线圈电流为0.5I ，初级电压：U －IR 1＝12－I ；根据匝数比可知次级电压为2(12－I )，则2(12－I )0.5I＝R 2＋12R 3m ＝12 Ω，解得I ＝3 A ，选项B 正确；若向上移动P ，则R 3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R 1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30 V ，当R 1＝0时，电压表的读数为U 2＝n 2n 1U 1＝12×30 V ＝15 V ，选项A 错误；当R 1＝0时，若将电流表换成规格为“5 V 5 W ”的灯泡，灯泡电阻为R L ＝U 2P ＝5 Ω，此时次级电流I 2＝U 2R L ＋R＝1 A ，因灯泡的额定电流为I L ＝P U ＝1 A ，则此时灯泡能够正常发光，选项B 正确；当R 1＝10 Ω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＝12 V，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110 V，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110 V，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＝P＝8 A，因U为电流与匝数成反比，所以原线圈中的电流为4 A，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50 Hz，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1000 V，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1000 V，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220 V 的正弦交流电，原、副线圈的匝数比是5∶1，根据I 1I 2＝n 2n 1，则变压器原、副线圈中的电流之比为1∶5，A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44 V ，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 ·T 2＝U 2RT ，解得U ＝22 2 V ＝31.11 V ，B 正确；则1 min 内滑动变阻器产生的热量为Q ＝U 2R t ＝(222)220×60 J ＝2904 J ，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，即电压表的读数不变，D 错误．] 10．BD [根据U U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4＝n 2n 1，U 2－U 32R ∶U 4R L ＝n 4n 3，联立解得L 1两端电压U L1＝U 4＝U n 12n 22·2R R L＋1，A 1的示数为I 1＝U 2－U 32R ＝n 2(U －U 4)2n 1R ，将U 4代入可知A 错误；L 2所在回路中，由欧姆定律可知电流I ′＝U 2R ＋R L ，L 2两端电压U L2＝I ′R L ＝U 2R R L＋1＜U L1，由P ＝U 2R 可得灯泡L 1比灯泡L 2亮，B 正确；电阻消耗功率P ＝I 2R ，由过程分析知I ＜I ′，所以P 1＜P 3，C 错误；因I ＜I ′，又根据欧姆定律U ＝IR 得，R 2两端的电压小于R 4两端的电压，D 正确．]11．ACD [理想变压器初、次级线圈电压变化比ΔU 初ΔU 次＝n 1n 2，电流变化比ΔI 初ΔI 次＝n 2n 1，则ΔU 次ΔI 次＝n 22ΔU 初n 12ΔI 初，将R 1视为输入端电源内阻，则ΔU 初ΔI 初＝R 1，所以ΔU 次ΔI 次＝n 22ΔU 初n 12ΔI 初＝R 1k2，这也是R 1耦合到次级线圈电阻值为R 1k 2，即为等效电源内阻，故A 正确；根据欧姆定律可以得到：U I＝R 2＋R 3，故B 错误；因副线圈电阻变大，则副线圈电流变小，则导致原线圈电流也随之变小，由于电源电压不变，则电源输出功率减小，故C 正确；由于原线圈电源电压不变而电流减小，则电阻R 1两端电压减小，则原线圈两端电压增大，可知副线圈两端电压也随之增大，则电压表示数一定增加，故D 正确．]12．B [根据u ＝2202sin(100πt )V 可得2πf ＝100π，解得f ＝50 Hz ，故A 错误；原副线圈磁通量变化率相等，根据n ΔΦΔt ＝220 2 V 可得，副线圈中磁通量变化率的最大值为ΔΦΔt ＝22021100Wb/s ＝0.2 2 Wb/s ，故B 正确；该电容器的耐压值为最大值，即为U 1m ＝601100×220 2 V ＝12 2 V ，故C 错误；电动机两端电压：U 2＝501100×220 V ＝10 V ，若EF 之间接阻值是10 Ω的纯电阻，则消耗的功率为10 W ，因若EF 之间接阻值是10 Ω的电动机，则电动机输入的功率不等于10 W ，选项D 错误．]。