2021高考物理总复习课件(首选版)考点37 变压器 电能的输送

A．变压器输入电压的瞬时值表达式为 u＝220 2sinπt(V)
B．电压表的示数为 220 V
C．变压器原、副线圈的匝数比为 11∶1
D．变压器的输入功率为 110 W
答案
解析 由题图乙可知 ω＝2Tπ＝100π rad/s，则变压器输入电压的瞬时值 表达式为 u＝220 2sin100πt(V)，A 错误；小灯泡的额定功率 P＝10 W，由 P＝UR2可得小灯泡的额定电压 U＝20 V，小灯泡恰好正常发光，电压表的示 数为 20 V，B 错误；根据变压器变压公式 U1∶U2＝n1∶n2，可得nn12＝22200＝ 111，C 正确；小灯泡恰好正常发光，则变压器输出功率为 10 W，根据理想 变压器的输入功率等于输出功率，可知该变压器的输入功率为 10 W，D 错 误。
解析
8．(多选)如图所示，理想变压器原线圈 a 的匝数 n1＝200 匝，副线圈 b 的匝数 n2＝100 匝，线圈 a 接在 u＝44 2sin100πt (V)的交流电源上，“12 V 6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻 R2＝16 Ω，电压表 V 为理想电表。下列 推断正确的是( )
A．交变电流的频率为 100 Hz
A．Q 不动，P 向下移动 C．P 不动，Q 向上移动
B．Q 不动，P 向上移动 D．P 不动，Q 向下移动
答案
解析 Q 不动，滑动变阻器的有效电阻不变，P 向下移动，原线圈匝数 n1 减小，输入电压 U1 不变，副线圈匝数 n2 不变，根据变压器的变压规律UU12 ＝nn12知，副线圈的电压增大，即输出电压增大，根据欧姆定律可知输出电流 增大，输入电流随之增大，故 A 正确；Q 不动，滑动变阻器的有效电阻不 变，P 向上移动，原线圈匝数 n1 增大，输入电压 U1 不变，副线圈匝数 n2 不变，根据变压器的变压规律UU12＝nn12知，副线圈的电压减小，即输出电压减 小，根据欧姆定律可知输出电流减小，输入电流随之减小，故 B 错误；
解析
4.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a、 b 间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、d 间作为副线 圈。在 a、b 间输入电压为 U1 的交变电流时，c、d 间的输出电压为 U2。在 将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中( )
A．U2>U1，U2 降低
W＝8
W；根
据电流与匝数成反比知，电流表示数为 I1＝nn21·I2＝01.14 A＝525 A，故 A 正确， B、C 错误；交变电流的频率为 f＝2ωπ＝50 Hz，故 D 错误。
解析
3．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图 乙所示的交变电压时，额定功率为 10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡 的电阻为 40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )
答案
解析 设每个灯泡的额定电流为 I，额定电压为 U，因并联在副线圈两 端的三个灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为 3I，原、副线圈电流之 比为 1∶3，所以原、副线圈的匝数之比为 3∶1，所以原线圈两端的电压为 3U，而灯泡 L1 两端的电压也为 U，所以电源电压为 4U＝220 V，副线圈两 端的电压为 U＝55 V，原线圈两端的电压为 3U＝165 V，灯泡的额定电压 U ＝55 V，故 A、C 错误，B 正确；若副线圈再并联一规格相同的灯泡，则有 220 IV2·－R I1·R＝nn12＝31，II12＝nn21＝31，解得灯泡 L1 两端电压为 UL＝I1R＝110 V> 55 V，故灯泡 L1 有可能被烧坏，D 正确。
解析
若 P 不动，则原线圈的匝数不变，根据变压器的变压规律UU12＝nn12知，副线 圈的电压不变，输出电压不变，Q 向上移动，接入电路的电阻变小，输出 电流变大，则输入电流随之变大，故 C 错误；若 P 不动，则原线圈的匝数 不变，根据变压器的变压规律UU12＝nn12知，副线圈的电压不变，输出电压不变， Q 向下移动，接入电路的电阻变大，输出电流变小，则输入电流随之变小， 故 D 错误。
A，电阻 R2 两端的电压为：U2′＝I2R2＝0.5×16
V＝8
V，副线
圈两端电压的有效值为：U2＝U2′＋UL＝20 V，则电压表示数为 20 V，副
线圈电压的最大值为：Um＝20 2 V，根据 Um＝n2ΔΔΦtm，可得：ΔΔΦtm＝Unm2 ＝
20 2 100
Wb/s＝
2 5
Wb/s，故
B
正确，C
错误；原线圈的电流为：I1＝nn21I2＝
ห้องสมุดไป่ตู้
0.25 A，原线圈两端的电压为：U1＝nn12U2＝40 V，电阻 R1 消耗的功率为：P
＝(E－U1)I1＝(44－40)×0.25 W＝1 W，故 D 正确。
解析
9．如图所示的调压器，滑动触头 P 和 Q 都可以调节，在输入交变电压 一定的条件下，要使输出电压增大，输入电流增大，下列做法正确的是( )
解析
2.如图所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在输出电压 u＝ 220 2sin100πt(V)的交流电源的两端，副线圈中接有理想电压表及阻值 R＝ 50 Ω 的负载电阻。已知原、副线圈匝数之比为 11∶1，则下列说法中正确 的是( )
A．电压表的示数为 20 V
B．电流表的示数为 4.4 A
C．n1<n2，原线圈比副线圈的导线粗
D．n1<n2，原线圈比副线圈的导线细
答案
解析 由于是降压变压器，所以原线圈匝数要比副线圈匝数多，即 n1>n2，故 C、D 错误；输入功率等于输出功率，由 P＝UI，U2＜U1 可知副 线圈中的电流 I2 大于原线圈中的电流 I1，则较粗导线的线圈应该作为副线 圈，故 A 错误，B 正确。本题选不正确的，故选 A、C、D。
B．变压器原线圈匝数小于副线圈匝数
C．开关从断开到闭合时，电流表示数变小
D．R＝ 2r
答案
解析 由正弦交流电电压的瞬时值表达式知该交流电的频率 f＝2ωπ＝
100π 2π
Hz＝50
Hz，因变压器不改变交流电的频率，所以流过
r 的电流方向
每秒钟变化 100 次，A 错误；降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，B 错
C．原线圈的输入功率为 16 W
D．通过电阻 R 的交变电流的频率为 100 Hz
答案
解析 由表达式知原线圈电压有效值为 220 V，根据电压与匝数成正比
知，副线圈两端电压有效值为 U2＝20 V，副线圈中的电流有效值为 I2＝UR2＝
20 50
A＝0.4
A；输出功率等于输入功率，为 P＝U2I2＝20×0.4
解析
6．如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机 的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为 PR，变压器原、副线圈的电压以 及电流用图中的量表示。则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是 ()
A．U2 变大
B．PR 增大
C．U4 变大
D．I1 变小
答案
解析 因为输入电压不变，升压变压器原、副线圈匝数不变，所以 U2 不变，故 A 错误；当用电器增多时，输出功率增大，降压变压器的输出电 流 I4 增大，输电线上的电流 I2 增大，由 PR＝I22R 可知输电线上损耗的功率 增大，故 B 正确；输电线上的电流 I2 增大，则输电线上损失的电压增大， U2 不变，则降压变压器的输入电压 U3 减小，则用户得到的电压 U4 变小， 故 C 错误；当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则 输电线上的电流 I2 增大，根据 n1I1＝n2I2，可知 I1 变大，故 D 错误。
考点37 变压器 电能的输送
第1步 狂刷小题 ·夯基础
题组一 基础小题 1．(多选)变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示 是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，匝数分别为 n1 和 n2。 下列说法中不正确的是( )
A．n1>n2，原线圈比副线圈的导线粗
B．n1>n2，原线圈比副线圈的导线细
A．图甲中的电表是电压表，输电电压为 22000 V
B．图甲是电流互感器，输电电流是 100 A
C．图乙中的电表是电压表，输电电压为 22000 V
D．图乙是电流互感器，输电电流是 100 A
答案
解析 题图甲是电压互感器，则图甲中的电表是电压表，根据UU12＝nn12可 知输电电压为 22000 V，A 正确，B 错误；题图乙是电流互感器，则图乙中 的电表是电流表，根据II12＝nn21可得输电电流是 100 A，C 错误，D 正确。
A．10 A,12 A
B．10 A,20 A
C．1 A,0.7 A
D．1 A,3 A
答案
解析 由于Un11＝Un22＝Un33，且 n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，U1＝220 V，解得 U2＝110 V，U3＝22 V，根据欧姆定律得 I2＝UR22＝111100 A＝1 A，根据理想变 压器的输入功率和输出功率相等可得 U1I1＝U2I2＋U3I3，代入数据得 I1＝0.7 A，故 C 正确，A、B、D 错误。
B．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为
2 5
Wb/s
C．电压表 V 的示数为 22 V
D．R1 消耗的功率是 1 W
答案
解析 由电压的表达式知 ω＝100π rad/s，该交变电流的频率为 f＝T1＝
2ωπ＝50 Hz，故 A 错误；灯泡正常发光，则副线圈电流的有效值为 I2＝UPLL＝
6 12
A＝0.5
解析
12 ． 如 图 所 示 ， 一 正 弦 交 流 电 电 压 的 瞬 时 值 表 达 式 为 e ＝ 220sin100πt(V)，将其通过一个理想电流表接在一个理想变压器两端，变压 器起到降压作用，开关 S 闭合前后，A、B 两端输出的电功率相等，以下说 法正确的是( )
A．流过 r 的电流方向每秒钟变化 50 次
答案
解析 由于原、副线圈两端电压不变，当滑动变阻器滑动触头 P 向上 滑动时，连入电路的电阻变大，所在电路总电阻变大，副线圈中电流减小， R1 中电流减小，R1 消耗的功率减小，A 项错误；R1 中电流减小，则 R1 两端 电压减小，而副线圈两端电压不变，所以滑动变阻器两端电压增大，电压 表示数变大，B 项正确；副线圈中电流减小，原线圈中电流随之减小，故 C 项错误；若闭合开关 S，负载电路的总电阻减小，副线圈中电流增大，R1 中电流增大，则 R1 两端电压升高，R2 两端电压减小，A2 示数变小，D 项错 误。
解析
7.如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比 n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其 中匝数为 n1 的原线圈接到 220 V 的交流电源上，匝数为 n2 和 n3 的两个副线 圈分别与电阻 R2、R3 组成闭合回路。已知通过电阻 R3 的电流 I3＝2 A，电 阻 R2＝110 Ω，则通过电阻 R2 的电流 I2 和通过原线圈的电流 I1 分别是( )
B．U2>U1，U2 升高
C．U2<U1，U2 降低
D．U2<U1，U2 升高
答案
解析 由图可知变压器的原线圈匝数 n1 大于副线圈匝数 n2，因Un11＝Un22， 则 U2<U1；在将滑动触头从 M 点顺时针转到 N 点的过程中，n2 减小，U2 降低，C 正确，A、B、D 错误。
解析
5．(多选)如图所示，L1、L2 是高压输电线，图中两电表示数分别是 220 V 和 10 A，已知图甲中原、副线圈匝数比为 100∶1，图乙中原、副线 圈匝数比为 1∶10，则( )
解析
11．(多选)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈共接有四个规格完全 相同的小灯泡，在原线圈所在电路的 A、B 端输入的交变电流的电压如图乙 所示，四个灯泡均正常发光。下列说法正确的是( )
A．原、副线圈的匝数比为 4∶1
B．灯泡的额定电压为 55 V
C．原线圈两端的电压为 220 V
D．若副线圈再并联一规格相同的灯泡，灯泡 L1 有可能被烧坏
解析
10．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为 理想电表。下列说法正确的是( )
A．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1 消耗的功率变大 B．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大 C．当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1 示数变大 D．若闭合开关 S，则电流表 A1 示数变大、A2 示数变大