1、课时跟踪检测(三十六) 变压器 电能的输送对点训练:理想变压器1多选 (2018苏州八校联考)如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为 21,原线圈两端的交变电压随时间变化规律如图乙所示,灯泡 L 的额定功率为 22 W。闭合开关后,灯泡恰能正常发光。则( )A原线圈输入电压的瞬时值表达式为 u220 sin 100t V2B灯泡的额定电压为 110 VC副线圈输出交流电的频率为 100 HzD电压表读数为 220 V,电流表读数为 0.2 A解析:选 AB 由题图可知:周期 T0.02 s,角速度 100 rad/s,则原线圈输入2T电压的瞬时值表达式:u220 sin 100t V ,故
2、A 正确;原线圈电压的有效值:U 1 222022V220 V,根据理想 变压器 电压与匝数成正比,得副 线圈两端的电压:U 2 110 V,U1n2n1故 B 正确;周期 T0.02 s,频率为:f 50 Hz,变压器不改变交流电的频率,所以副 线圈1T输出交流电的频率为 50 Hz,故 C 错误;原线圈电压有效值为 220 V,电压表的读数为 220 V,副线圈电流:I 2 0.2 A,根据电流与匝数成反比得:I 0.1 A,故 D 错误。P2U2 I222多选 如图所示,矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动,线圈的电阻不计,线圈共 N 匝,理想变压器原、副线圈的
3、匝数比为 12,定值电阻R1R 2R ,当线圈的转动角速度为 时,电压表的示数为 U,则( )A电流表的示数为2URB从线圈转动到图示位置开始计时,线圈中产生的电动势的瞬时值表达式为e5 Ucos t2C线圈在转动过程中通过线圈磁通量的最大值为52U2ND当线圈的转动角速度为 2 时,电压表的示数为 2U解析:选 ACD 流过副线圈的 电流 Im ,根据 可知,流过电流表的电流 I1UR I1I2 n2n1,故 A 正确;变压器中原线 圈的电压为 U1,根据 可知电压 U1 ,电阻 R1 分得的2UR U1U2 n1n2 U2电压 URI 1R 2U,故线圈产生的感应电动势的有效值为 U 有
4、U 1U R ,最大值5U2Em U 有 ,故从线圈 转动到图示位置开始计时, 线圈中产生的电动势的瞬时值表达252U2式为 e Ucos t,故 B 错误;根据 EmNBS 可知 BS ,故 C 正确;根据522 EmN 52U2NEmNBS 可知, 转动角速度加倍,产生的感应电动势加倍,故电压表的示数加倍,故 D 正确。3.多选 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 21 。电池和交变电源的电动势都为 6 V,内阻均不计。下列说法正确的是( )AS 与 a 接通的瞬间, R 中无感应电流BS 与 a 接通稳定后,R 两端的电压为 0CS 与 b 接通稳定后, R 两端的电压为 3 VDS
5、 与 b 接通稳定后,原、副线圈中电流的频率之比为 21解析:选 BC 由理想变压器的原理可知,当 S 与 a 接通电 流稳定时,由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化,故在副 线圈中无感应电 流,但在 刚接通瞬间,副线圈两端的电压不为零,R 中有感应电流,故 A 错误,B 正确;当 S 与 b 接通稳定后,原 线圈中接有交变电流,由变压器的变压比可得副 线圈两端电压为 3 V,C 正确;变压器并不改变交变电流的频率,D 错误。4多选 (2018南通模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为445,b 是原线圈的中心抽头,S 为单刀双掷开关,负载电阻 R25 。电表均为理想电表,在
6、原线圈 c、d 两端接入如图乙所示的正弦交流电,下列说法正确的是( )A当 S 与 a 连接, t110 2 s 时,电流表的示数为 0B当 S 与 b 连接,t1.5 102 s 时,电压表的示数为 50 V2C当 S 与 b 连接时,电阻 R 消耗的功率为 100 WD当 S 与 a 连接时, 1 s 内电阻 R 上电流方向改变 100 次解析:选 CD 由图像可知,电压的最大值为 220 V,交流电的周期为 2102 s,所以2交流电的频率为 f50 Hz,交流电的有效值为 220 V,根据电压与匝数成正比可知,副 线圈的电压为 25 V,根据欧姆定律知 I 1 A,根据 电流与匝数成反
7、比知原线圈电流为 I1U2RI,故 A 错误;当单刀双掷开关与 b 连接时,副 线圈电压为 50 V,电压表示数为有效值为54450 V,不随 时间的变化而变化,故 B 错误;S 与 b 连接时, 电阻 R 消耗的功率为 100 U22RW,则 C 正确;变压器不会改变电流的频率,所以副 线圈输 出电压的频率为 50 Hz,1 s 内电流方向改变 100 次,所以 D 正确。对点训练:理想变压器的动态分析5多选 (2018宿迁模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 21,原线圈接入图乙所示的正弦交变电流,电表均为理想电表。下列说法正确的有( )A电压表的示数为 110 VB交变电流的
8、频率为 50 HzC滑动变阻器滑片向下滑动时,电压表示数变大D滑动变阻器滑片向上滑动时,电流表示数变小解析:选 BD 变压器输入电压 有效值:U 1 V220 V;次级电压:3112U2 U1 220 V110 V ,则电压表的示数小于 110 V,选项 A 错误;交变电流的周期n2n1 12为 0.02 s,则频率为 50 Hz,选项 B 正确;滑动变阻器滑片向下滑动时,R 变小,次级电流变大,R 0 上的 电压变 大,则电压 表示数变小,选项 C 错误;滑动变阻器滑片向上滑动时,R 变大,则次级电流变小,初级电流变 小, 电流表示数变小,选项 D 正确。6.多选 (2018徐州模拟 )如图
9、所示,变压器原、副线圈的匝数比 n1n 221,原线圈所接交变电压 u25 sin 100t(V),2C 为电容器,L 为自感线圈,刚开始开关 S 断开,下列说法正确的是( )A开关闭合前,交流电压表示数为 12.5 VB开关闭合稳定后,灯泡比闭合前暗C只增加交变电流的频率,灯泡变亮D只增加交变电流的频率,电压表读数变大解析:选 AB 根据瞬时值的表达式可以求得 输出电压的有效值、周期和 频率等,电感线圈对交流电有阻碍作用,并且交流 电的频率越大, 电感的阻碍作用就越大,再根据电压与匝数成正比即可求得结论。由 题可知,原 线圈的电压有效值为 25 V,根据变压器的电压与匝数关系可知,开关闭合前
10、,交流电压表示数,即副线圈两侧的电压:U 2 U1 25 n2n1 12V12.5 V,故 A 正确;开关 闭合后灯泡与电容器并联, 电路中的电流值增大,线圈对电路中电流的阻碍作用增大,则线圈上分担的 电压增大,所以灯泡比闭合前暗,故 B 正确;交流电的频率越大,电感线圈对交流 电的阻碍作用就越大,所以 电 路的电流会减小,灯泡的亮度要变暗,故 C 错误;交流电的频率对变压器的变压关系没有影响,故 D 错误。7.(2018镇江六校联考)如图所示,一理想变压器的原线圈接有电压为 U 的交流电,副线圈接有电阻 R1、光敏电阻 R2(阻值随光照增强而减小),开关 K 开始时处于闭合状态,下列说法正确
11、的是( )A当光照变弱时,变压器的输入功率增加B当滑动触头 P 向下滑动时,电阻 R1 消耗的功率增加C当开关 K 由闭合到断开,原线圈中电流变大D当 U 增大时,副线圈中电流变小解析:选 B 变压器的输入电压决定输出电压,输出电流决定输入电流,输出功率决定输入功率;结合功率表达式分析判断即可。当光照变弱时,R 2 增大,副线圈中总电阻增大,原副线圈匝数不变,所以副线圈两端的 电压不变,故根据 P 可得副线圈中消耗的电功率减U2R小,即原线圈输入功率减小,A 错误;当滑动触头 P 向下滑动时,n 1 减小,根据 U2 U1 可n2n1得,副线圈两端的电压增大,根据 P 可知 R1 消耗的电 功
12、率增大,B 正确;当开关 K 由闭U2R合到断开,原线圈中少了一个支路,原线圈中电流减小,C 错误;当 U 增大时,根据U2 U1 可知副 线圈两端的电压增大,而电阻不变,故副线圈中的电流增大,D 错误。n2n18多选 (2018盐城模拟)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为101,A、V 均为理想电表,R 、L 和 D 分别是光敏电阻 (其阻值随光强增大而减小)、理想线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压 u,下列说法正确的是( )A电压的频率为 100 HzBV 的示数为 22 V2C有光照射 R 时,A 的示数变大D抽出 L 中的铁芯,D 变亮解析:选 CD 原线圈接
13、入如 图乙所示电源电压,T0.02 s,所以频率为 f 50 Hz,1T故 A 错误;原线圈接入电压的最大 值是 220 V,所以原线圈接入电压的有效值是 U220 2V,理想变压器原、副线圈匝数比 为 101,所以副 线圈电压 是 22 V,所以 V 的示数为 22 V,故 B 错误 ;有光照射 R 时,R 阻值随光强增大而减小,根据 P ,得副线圈输出功率增大,U2R总所以原线圈输入功率增大,所以 A 的示数变大,故 C 正确;抽出 L 中的铁芯,理想线圈自感系数减小,理想线圈对电流的阻碍减小,所以 D 变亮,故 D 正确。对点训练:远距离输电9多选 (2018南师大附中模拟)如图甲所示为
14、远距离输电示意图,升压变压器原副线圈匝数比为 110,降压变压器副线圈接有负载电路,升压变压器和降压变压器之间的长距离输电线路的电阻不能忽略,变压器视为理想变压器,升压变压器左侧输入端输入如图乙所示交变电压,下列说法中正确的有( )A升压变压器副线圈输出电压的频率为 50 HzB升压变压器副线圈输出电压的有效值为 31 VC滑片 P 向右移动时,降压变压器的输出电压变大D滑片 P 向右移动时,整个输电系统的效率降低解析:选 AD 本题考查的是 远距离输电的问题;变压器不改变输入电压的频率,由图可得频率为 50 Hz;升压变压 器副线圈输出电压的有效值为 V;滑片 P 向右移动时,降3 1002
15、压变压器的输出电流变大,导 致输入电流也变大, 输电导线 分压变大,降压变压器输出电压减少,输电线损耗变大,则整个输电系统的效率会降低;A、 D 正确。10如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )A用户用电器上交流电的频率是 100 HzB发电机输出交流电的电压有效值是 500 VC输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:选 D 由 ut 图像可知,交流 电的周期 T0.02 s,故频率 f 50 Hz,选项 A 错1T误;交流电的最大值 Um500 V,故有效值 U 250 V,选项 B
16、 错误;输电线上的电流Um2 2由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定,选项 C 错误;当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的 电流减小,根据 ,原线圈(输电线) 上的电流减小,根I1I2 n2n1据 PI 12R,得输电线损失的功率减小,选项 D 正确。对点训练:三种特殊的变压器11多选 (2018盐城适应性考试)如图甲所示为一理想自耦变压器,A、B 端输入电压如图乙所示,A 1、V 1 和 A2、 V2 分别是接入原线圈和副线圈中的理想交流电流表和电压表,其示数分别用 I1、U 1、I 2、U 2 表示,R 为定值电阻,现将滑片 P 从图示位置逆时针匀速转动,在 P 转
17、动过程中,电流表和电压表示数均未超过其量程,下列选项中能正确反映I1、I 2、U 1、U 2 变化规律的是( )解析:选 AC 将滑片 P 从图 示位置逆时针匀速转动的过程中,原线圈输入电压不变,电压表 V1 示数 U1 不变,副线 圈匝数均匀增大,根据变压比公式,副线圈输出电压 U2 均匀增大,电压表 V2 示数 U2 均匀增大,选项 A、C 正确。电流表测量的是电流有效值,将滑片 P 从图示位置逆时针匀速转动的过程中,副 线圈输出电压 U2 均匀增大,电阻 R 中电流均匀增大,电流表 A2 示数 I2 均匀增大,选项 D 错误。根据输出功率等于输入功率,可知输入电流增大,电流表 A1 示数
18、 I1 增大,或者根据电流表 A1 示数 I1为电流有效值,不可能呈正弦变化,选项B 错误。12.(2018无锡模拟)如图所示,理想变压器有两个副线圈,匝数分别为 n1 和 n2,所接负载 4R1R 2,当只闭合 S1 时,电流表示数为1 A,当 S1 和 S2 都闭合时,电流表示数为 2 A,则 n1n 2 为( )A11 B12C13 D14解析:选 B 变压器原副线圈的磁通量变化率相同,所以 UU1U2nn 1n2,根据能量守恒,输出功率等于输入功率,所以只闭合 S1时 UI ,当 S1 和 S2 都闭合时,U12R1UI ,代入数据 I1 A、I2 A 可得 U224U 12,即U12
19、R1 U22R2 4U12 U224R1U1U2 12,所以 n1n212,选项 B 对。考点综合训练13(2018扬州一模)某一火警报警系统原理图如图所示,报警器未画出,a、b 接在电压 u311sin 314t(V)的正弦交流电源上, Rt为半导体热敏材料制成的传感器,R t的电阻值随温度升高而减小,下列说法正确的是( )A电压表 V 的示数为 311 VB电容器 C 电容增大,灯 L 变暗CR t所在处出现火警时,电流表 A 的示数增大DR t所在处出现火警时,变压器输入功率减小解析:选 C a、b 接在电压 u311sin 314t(V)的正弦交流电源上,那么原线圈的电压的有效值为 U
20、220 V,那么电压 表的示数应为 220 V,故 A 错误;根据容抗表达式 XC ,12fC当电容增大时,则容抗减小,因电压不变,那么通过灯的电流增大,即灯泡变亮,故 B 错误;当 Rt所在 处出 现火警时,其电 阻减小,因副 线圈的电压不 变,那么通过的电流增大,则电流表 A 的示数增大,故 C 正确;由上分析,副线圈的电流增大,那么输出功率增大, 则输入功率也增大,故 D 错误。14多选 (2018镇江模拟)如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数之比为111,R 1 ,原线圈允许通过电流的最大值为 1 A,副线圈 ab 两端电压随时间变化图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )A原线圈输
21、入电压的有效值为 242 VB原线圈两端交变电压的频率为 550 HzC副线圈中电流的最大值为 11 AD为保证电路安全工作,滑动变阻器 R的阻值不得小于 1 解析:选 AC 由题知变压器副 线圈两端电压有效值为 22 V,由原副线圈两端电压关系 可得,原 线圈输入电压 的有效值为 242 V,故 A 项 正确;由于原副线圈两端交流电的U1U2 n1n2频率相同,故原线圈两端交变电压 的频率为 50 Hz,B 项错 ;原线圈允许通过电流的最大值为 1 A,根据原副线圈电流关系 可得副线圈中电流的最大值为 11 A,C 项正确;根据I1I2 n2n1部分电路的欧姆定律可得,副 线圈中滑动变阻器最小阻值为 R R 1 U2I2 22211 (2 1) ,故 D 项错。2