届高三物理一轮复习同步练习卷理想变压器和远距离输电.docx

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届高三物理一轮复习同步练习卷理想变压器和远距离输电

理想变压器与远距离输电

1．如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是（　　）

A．这是一个升压变压器

B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多

C．当原线圈输入交流电压220V时，副线圈输出直流电压12V

D．当原线圈输入交流电压220V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小

2．（2019·江西萍乡模拟）如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10000V以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是（　　）

A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制

B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压

C．变压器原线圈输入的12V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压

D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数

3.（2019·广西桂林、贺州、崇左高三下学期3月联合调研）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电流表和电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、L是理想线圈、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。

当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（　　）

A．开关K连通1时，电压表的示数为44VB．开关K连通1时，若光照增强，电流表的示数变小

C．开关K连通2时，灯泡不亮D．开关K连通2时，若光照增强，电压表的示数减小

4.如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管．视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值

恒定的交流电并保持匝数不变．调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V，调节前后（　　）

A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1

C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2

5.（多选）（2019·泸州质检）如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着

平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁

场中，下列说法中正确的是（　　）

A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点

B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势

C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点

D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点

6．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∶1B．原、副线圈匝数比为1∶9

C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9

7．（2019·山西质量监测）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器

T2向R0＝11Ω的纯电阻用电器供电．已知输电线的总电阻R＝10Ω，T2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电

器两端的电压为u＝220

sin100πt（V），将T1、T2均视为理想变压器．下列说法正确的是（　　）

A．降压变压器的输入功率为4400WB．升压变压器中电流的频率为100Hz

C．输电线消耗的功率为500WD．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小

8.（2019·河南省郑州市一模）如图甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格都是“9V　12W”，当在该变压器cd端输入交变电压u（ut图象如图乙所示）时，四只灯泡都正常发光，各电表均为理想交流电表。

以下说法正确的是（　　）

A．ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝27

·sin100πt（V）B．原、副线圈匝数比为3∶1

C．流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变50次D．电流表的示数为4A，ab端输入的功率Pab为48W

9.（2019·江苏泰州市第二中学期末）如图所示，电阻不计的闭合导线框abcd处于磁感应强度B＝

T的匀强磁场中，线框匝数为50匝，面积S为0.5m2。

线框绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器相连，变压器副线圈接入一只额定电压为250V的灯泡，灯泡恰能正常发光。

求：

（1）线框转动过程中感应电动势的最大值；

（2）变压器原、副线圈的匝数比；

（3）已知交流电流表示数为0.1A，则线框从图示位置转过90°的过程中外力对线框做的功。

10．（2019·黑龙江大庆实验中学月考）某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝

T的水平匀强磁场中，线框面积为S＝0.25m2，匝数为100匝，电阻不计。

线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100πrad/s匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶20，降压变压器的副线圈接入若干“220V　100W”的灯泡，两变压器间的输电线总电阻R＝20Ω，变压器均为理想变压器。

当发电机输出功率为5×104W时，灯泡正常发光。

（1）从线框平面与磁感线垂直时开始计时，写出线框中感应电动势随时间变化的关系式；

（2）求降压变压器原、副线圈的匝数之比。

答案解析

1．如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是（　　）

A．这是一个升压变压器

B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多

C．当原线圈输入交流电压220V时，副线圈输出直流电压12V

D．当原线圈输入交流电压220V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小

【答案】B

【解析】根据铭牌上所提供的信息可知，变压器的输入电压为220V，输出电压为12V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．

2．（2019·江西萍乡模拟）如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10000V以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是（　　）

A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制

B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压

C．变压器原线圈输入的12V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压

D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数

【答案】A

【解析】汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C错误；由

＝

可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以D错误．故选A.

3.（2019·广西桂林、贺州、崇左高三下学期3月联合调研）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电流表和电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、L是理想线圈、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。

当原线圈接入如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（　　）

A．开关K连通1时，电压表的示数为44VB．开关K连通1时，若光照增强，电流表的示数变小

C．开关K连通2时，灯泡不亮D．开关K连通2时，若光照增强，电压表的示数减小

【答案】　A

【解析】　根据图乙可知原线圈电压有效值为：

U1＝

V＝220V，则根据

＝

可以得到U2＝

U1＝

×220V＝44V，即电压表的示数为44V，A正确；开关K连通1时，若光照增强，则电阻R减小，则副线圈总电阻减小，而U2不变，则副线圈电流I2增大，根据

＝

可知，原线圈电流I1增大，即电流表的示数变大，B错误；开关K连通2时，由于交变电流可以“通过”电容器，故灯泡发光，C错误；开关K连通2时，若光照增强，则电阻R减小，但是由于原、副线圈两端电压之间关系为

＝

，与副线圈总电阻无关，故电压表的示数不变，D错误。

4.如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管．视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值

恒定的交流电并保持匝数不变．调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V，调节前后（　　）

A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1

C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2

【答案】C

【解析】设原线圈输入电压为U1，原线圈的匝数为n1，副线圈输出电压为U2，副线圈的匝数为n2，则

＝

，当副线圈的输出电压降为原来的一半时，副线圈的匝数减为原来的

，C项正确；由I2＝

可知，副线圈的电流减为原来的一半，A项错误；由P＝

可知，副线圈输出的功率减为原来的

，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，因此原线圈的输入功率也减为原来的

，B、D项错误．

5.（多选）（2019·泸州质检）如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着

平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁

场中，下列说法中正确的是（　　）

A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点

B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势

C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点

D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点

【答案】BD

【解析】当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为a→b.根据电流从电源（ab相当于电源）正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向．又由E＝Blv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路（即右线圈）流向d，因此d点电势高于c点，综上可得，选项B、D正确．

6．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∶1B．原、副线圈匝数比为1∶9

C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9

【答案】AD

【解析】设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为9∶1，选项A正确，选项B错误；由9U0Ia＝U0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据P＝UI，a、b灯泡的电功率之比为1∶9，选项C错误，选项D正确．

7．（2019·山西质量监测）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器

T2向R0＝11Ω的纯电阻用电器供电．已知输电线的总电阻R＝10Ω，T2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电

器两端的电压为u＝220

sin100πt（V），将T1、T2均视为理想变压器．下列说法正确的是（　　）

A．降压变压器的输入功率为4400WB．升压变压器中电流的频率为100Hz

C．输电线消耗的功率为500WD．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小

【答案】A

【解析】由题可知，用电器两端电压有效值为220V，交流电频率f＝

＝

Hz＝50Hz，由电功率公式可知，降压变压器输出功率P＝

＝4400W．理想变压器输入功率与输出功率相等，故A项正确；理想变压器不改变交变电流的频率，B项错误；由变压规律

＝

，可知降压变压器输入电压为880V，由电功率定义式P＝UI可知，降压变压器输入电流为I＝5A，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率P′＝I2R＝250W，C项错误；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由P＝I2R可知，输电线R消耗的功率增大，D项错误．

8.（2019·河南省郑州市一模）如图甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格都是“9V　12W”，当在该变压器cd端输入交变电压u（ut图象如图乙所示）时，四只灯泡都正常发光，各电表均为理想交流电表。

以下说法正确的是（　　）

A．ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝27

·sin100πt（V）B．原、副线圈匝数比为3∶1

C．流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变50次D．电流表的示数为4A，ab端输入的功率Pab为48W

【答案】　BD

【解析】　由变压器cd端输入交变电压u的图象，可求出其有效值为27V，灯泡规格都是“9V　12W”，四只灯泡都正常发光，所以ab端输入电压的有效值是27V＋9V＝36V，交流电的周期是0.02s，故ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝36

sin100πt（V），A错误；四只灯泡都正常发光，所以副线圈电压为9V，根据理想变压器电压比规律可得出变压器原、副线圈匝数比为3∶1，B正确；由图象知交流电的周期为0.02s，交流电的频率为50Hz，流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变100次，C错误；电流表的示数为I＝3×

A＝4A，ab端输入的功率Pab＝4×12W＝48W，D正确。

9.（2019·江苏泰州市第二中学期末）如图所示，电阻不计的闭合导线框abcd处于磁感应强度B＝

T的匀强磁场中，线框匝数为50匝，面积S为0.5m2。

线框绕垂直于磁场方向的轴以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器相连，变压器副线圈接入一只额定电压为250V的灯泡，灯泡恰能正常发光。

求：

（1）线框转动过程中感应电动势的最大值；

（2）变压器原、副线圈的匝数比；

（3）已知交流电流表示数为0.1A，则线框从图示位置转过90°的过程中外力对线框做的功。

【答案】　

（1）500

V　

（2）2∶1　（3）0.39J

【解析】　

（1）线框转动产生的感应电动势的最大值：

Em＝NBSω＝50×

×0.5×200V＝500

V。

（2）原线圈电压的有效值为：

U1＝

＝500V，额定电压为250V的灯泡恰能正常发光，

故副线圈两端的电压

U2＝250V，

＝

＝

＝

。

（3）由能量守恒可知，线框从图示位置转过90°的过程中外力对线框做的功，等于电路中消耗的电能：

W＝U1I·

＝U1I·

＝500×0.1×

J≈0.39J。

10．（2019·黑龙江大庆实验中学月考）某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝

T的水平匀强磁场中，线框面积为S＝0.25m2，匝数为100匝，电阻不计。

线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100πrad/s匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶20，降压变压器的副线圈接入若干“220V　100W”的灯泡，两变压器间的输电线总电阻R＝20Ω，变压器均为理想变压器。

当发电机输出功率为5×104W时，灯泡正常发光。

（1）从线框平面与磁感线垂直时开始计时，写出线框中感应电动势随时间变化的关系式；

（2）求降压变压器原、副线圈的匝数之比。

【答案】　

（1）e＝250

sin100πt（V）　

（2）240∶11

【解析】　

（1）矩形闭合导线框ABCD在匀强磁场中转动时，产生的感应电动势的最大值为：

Em＝nBSω＝100×

×0.25×100πV＝250

V，

从线框平面与磁感线垂直时开始计时，线框中感应电动势的表达式为：

e＝Emsinωt＝250

sin100πt（V）。

（2）发电机的输出电压U1＝

＝

V＝250V，

则升压变压器副线圈两端的电压U2＝

U1＝5000V，

发电机输出的电功率P＝5×104W，

则输电电流为：

I2＝

＝10A。

输电线上的电压损失ΔU损＝I2R＝10×20V＝200V，

降压变压器原线圈上的电压

U3＝U2－ΔU损＝5000V－200V＝4800V，

据题意可知，灯泡正常发光的电压：

U4＝220V，

所以降压变压器原、副线圈的匝数比为：

n3∶n4＝U3∶U4＝240∶11。