重難點(diǎn)18變壓器及遠(yuǎn)距離輸送電能

1．如圖所示的理想變壓器電路中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，在a、b端輸入正弦交流電壓U，甲、乙、丙三個(gè)燈泡均能正常發(fā)光，且三個(gè)燈泡的額定功率相等，則下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．乙燈泡的額定電流最大 B．甲燈泡的額定電壓為

U
C．丙燈泡的電阻最小 D．乙燈泡的額定電壓最小
【答案】B
【詳解】
A．設(shè)原線圈中電流為I₁，根據(jù)電流比與變壓器匝數(shù)成反比可知，副線圈中的電流為

，即丙燈泡的額定電流為

，設(shè)原線圈兩端的電壓為U₁，則副線圈兩端的電壓為2U₁，由于三個(gè)燈泡的額定功率相等，則
U_甲（I_乙＋I₁）＝U₁I_乙＝U₁I₁
可見(jiàn)乙燈的額定電流為I₁，甲燈的額定電流為
I_甲＝I_乙＋I₁＝2I₁
即甲燈泡的額定電流最大，A錯(cuò)誤；
BD．三個(gè)燈泡的額定功率相等可知

即甲燈泡的額定電壓為

U且甲燈的額定電壓最小，故B正確，D錯(cuò)誤；
C．由電阻定義式
eqId4e69ff73e1084ca8a97b7c4144fd663d

即有

，丙燈泡的電阻最大，C錯(cuò)誤；
故選B。
2．如圖所示，為一交變電流隨時(shí)間變化的圖像，此交流電的有效值是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．5A B．

C．

D．

【答案】A
【詳解】
根據(jù)有效值的定義，結(jié)合題中圖像可得，該交流電的電流有效值為

解得

故選A。
3．交流發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間的變化圖像如圖甲所示，發(fā)電機(jī)輸出端與理想變壓器原線圈相連，變壓器與用電器電路如圖乙所示。已知電流表、電壓表均為理想電表，通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q可以調(diào)節(jié)副線圈的匝數(shù)，則下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100π 轉(zhuǎn)/秒
B．在t=0.005s時(shí)，電壓表的示數(shù)為

C．僅將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，定值電阻R₀的功率減小。
D．僅將滑動(dòng)觸頭Q向上滑動(dòng)，電流表的示數(shù)變大
【答案】D
【詳解】
A．由圖甲可知，周期為0.02s，所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/秒。故A錯(cuò)誤；
B．由圖甲可知，交流電壓的最大值為

，則電壓表的示數(shù)即有效值為36V。故B錯(cuò)誤；
C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭Q位置不變時(shí)，輸出電壓不變，此時(shí)滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)，負(fù)載電阻減小，輸出電流增加，定值電阻的功率增大。故C錯(cuò)誤；
D．滑動(dòng)觸頭P不變，將滑動(dòng)觸頭Q向上滑動(dòng)，則輸出電壓變大，易知輸出功率變大，而輸入功率與輸出功率相等，則變壓器輸入功率變大，原線圈中電流表的示數(shù)變大。故D正確。
故選D。
4．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4︰1，燈泡a和b額定電壓相同，當(dāng)原線圈輸入u=220

sin10πt（V）的交變電壓時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光，且滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)過(guò)程中燈泡不會(huì)被燒壞，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．燈泡的額定電壓是44V
B．副線圈中交變電流的頻率為12.5Hz
C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，燈泡a變暗
D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器輸入功率變小
【答案】A
【詳解】
A．燈泡a和b額定電壓相同均為U，則變壓器原線圈兩端電壓為4U，原線圈回路

解得：

故A正確；
B．副線圈中交變電流的頻率為

故B錯(cuò)誤；
CD．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，副線圈電阻減小，電流變大，副線圈消耗功率變大，則原線圈電流變大，燈泡a變亮，燈泡a分壓變大，原線圈輸入功率變大，故CD錯(cuò)誤。
故選A。
5．如圖所示，穩(wěn)壓交流電源通過(guò)理想變壓器給電路供電，三個(gè)小燈泡均能正常發(fā)光，已知三個(gè)小燈泡的額定電壓均為

，電阻均為R，則通過(guò)電源的電流為（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．

B．

C．

D．

【答案】C
【詳解】
原、副線圈兩端的電壓分別為

、

，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比

通過(guò)副線圈的電流

由

得

則通過(guò)電源的電流為

故ABD錯(cuò)誤，C正確。
故選C。
6．含有理想變壓器的電路如圖甲所示，變壓器原、副線圈匝數(shù)之比

，電阻

，電流表、電壓表均為理想交流電表，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，現(xiàn)給變壓器原線圈加如圖乙所示的正弦交流電壓u，則（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．流過(guò)

的電流的頻率為5Hz
B．電壓表示數(shù)為22V
C．閉合開(kāi)關(guān)S，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小
D．閉合開(kāi)關(guān)S，電流表示數(shù)約為

A
【答案】D
【詳解】
A．原線圈接入如圖乙所示
T=0.02s
所以頻率為

變壓器只改變交流電壓、電流的大小，不能改變頻率，故通過(guò)

的電流的頻率為50Hz，故A錯(cuò)誤；
B．原線圈接入電壓的最大值是

，所以原線圈接入電壓的有效值是

理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10：1，所以副線圈電壓是

，所以電壓表的示數(shù)為

，故B錯(cuò)誤；
C．閉合開(kāi)關(guān)后，形成并聯(lián)電路，電阻減小，電壓不變，電壓表示數(shù)不變，副線圈電流增加，副線圈輸出功率增加，根據(jù)能量守恒定律，所以原線圈輸入功率也增加，原線圈電流增加，電流表的示數(shù)變大，故C錯(cuò)誤；
D．閉合開(kāi)關(guān)后，流經(jīng)副線圈的電流為

因?yàn)?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

故原線圈中的電流為

即電流表的示數(shù)約為1.56A，D正確；
故選D。
7．如圖所示，邊長(zhǎng)為L、匝數(shù)為N，電阻不計(jì)的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度

繞轉(zhuǎn)軸

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸

垂直于磁感線且位于線圈平面內(nèi)，在線外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為

和

，保持線圈以恒定角速度

轉(zhuǎn)動(dòng)，下列判斷正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．交流電壓表

的示數(shù)等于

B．在圖示位置時(shí)線框ab邊的電流方向是由a指向b
C．當(dāng)滑片P下滑時(shí)電壓表

，和

的示數(shù)比值不變
D．在圖示位置時(shí)線圈中磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小
【答案】C
【詳解】
A．交流電壓的最大值等于NBωL²，電壓表V₁示數(shù)為有效值

，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)右手定則，在圖示位置時(shí)線框ab邊的電流方向是由b指向a,故B錯(cuò)誤；
C．輸入和輸出電壓比值與變壓器的匝數(shù)有關(guān)，與電路的電流和電阻無(wú)關(guān)，故C正確；
D．在圖示位置時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)平行，線圈中磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故D錯(cuò)誤。
故選C。
8．理想變壓器原線圈a的匝數(shù)n₁＝800匝，副線圈b的匝數(shù)n₂＝200匝，原線圈接在u=220

·sin（314t） V的交流電源上，副線圈中“12 V，6 W”的燈泡L恰好正常發(fā)光，電阻R₂＝16Ω，電壓表V為理想電表。則下列推斷正確的是（　　）

A．電阻R₁的阻值為100Ω
B．R₂消耗的功率為8W
C．電壓表V的示數(shù)為20V
D．穿過(guò)鐵芯的磁通量的變化率最大為10Wb/s
【答案】C
【詳解】
AC．變壓器次級(jí)電流

次級(jí)電壓

即電壓表讀數(shù)為20V；則初級(jí)電流

初級(jí)電壓

則

A錯(cuò)誤，C正確；
B．R₂消耗的功率為

B錯(cuò)誤；
D．初級(jí)電壓最大值為

穿過(guò)鐵芯的磁通量的變化率最大為
eqId52f443a5ebee436a90217f1f588bfa53

D錯(cuò)誤。
故選C。
9．如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率

，發(fā)電機(jī)的電壓

，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻

，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為

。已知輸電線上損失的功率

，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．發(fā)電機(jī)輸出的電流

B．輸電線上的電流

C．降壓變壓器的匝數(shù)比

D．用戶得到的電流

【答案】C
【詳解】
A．發(fā)電機(jī)輸出的電流

選項(xiàng)A錯(cuò)誤。
B．輸電線上的電流

選項(xiàng)B錯(cuò)誤。
C．升壓變壓器的副線圈輸出電壓

輸電線損耗電壓

降壓變壓器的原線圈電壓

故降壓變壓器的匝數(shù)比

選項(xiàng)C正確。
D．降壓變壓器的副線圈的輸出功率

故用戶得到的電流

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
10．如圖所示，電阻為r的線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為

的交流電，把該交流電接在理想變壓器原線圈的

、

兩端，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為

，電壓表和電流表均為理想電表，

為定值電阻，阻值為R，

為可變電阻，當(dāng)其阻值為R時(shí)，電壓表

的讀數(shù)為10V，若

的阻值變?yōu)?img alt="eqId8b3e0287a8fe411b8a88fb8d015119e3" height="41" src="file:///C:\Users\user\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image176.gif" width="27" />，則電壓表

的讀數(shù)為（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．210V B．200V C．198V D．110V
【答案】C
【詳解】
由

可知，該線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的有效值應(yīng)為

因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)，電壓表

的讀數(shù)為10V，則

根據(jù)

，得

所以

又根據(jù)

，得

因此

若

的阻值變?yōu)?img alt="eqId8b3e0287a8fe411b8a88fb8d015119e3" height="41" src="file:///C:\Users\user\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image176.gif" width="27" />，有

，

，

聯(lián)立解得

故選C。
11．電阻R₁、R₂與交流電源按照?qǐng)D甲所示方式連接，R₁=10 Ω，R₂=20 Ω。合上開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R₂的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示。則（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．通過(guò)R₁的電流有效值是1.2 A
B．R₁兩端的電壓有效值是6 V
C．通過(guò)R₂的電流有效值是1.2

A
D．R₂兩端的電壓最大值是6

V
【答案】B
【詳解】
AC．由交流電圖像可知，交變電流的最大值即通過(guò)R₂的電流最大值為

A，根據(jù)正弦交流電最大值與有效值的關(guān)系

可知，其有效值為0.6 A，由于R₁與R₂串聯(lián)，所以通過(guò)R₁的電流有效值也是0.6 A，故AC錯(cuò)誤；
B．R₁兩端電壓有效值為
U₁=IR₁=6 V
故B正確；
D．R₂兩端電壓最大值為

故D錯(cuò)誤。
故選B。
12．如圖所示，一個(gè)小型水電站，其交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U₁一定，通過(guò)理想升壓變壓器T₁和理想降壓變壓器T₂向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R。T₁的輸入電壓和輸入功率分別為U₁和P₁，它的輸出電壓和輸出功率分別為U₂和P₂，T₂的輸入電壓和輸入功率分別為U₃和P₃，它的輸出電壓和輸出功率分別為U₄和P₄。下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，U₂減小，U₄變大
B．當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，P₁變大，P₃減小
C．輸電線上損失的功率ΔP＝

D．要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比

，同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比

【答案】D
【詳解】
ABC．當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，用戶消耗的功率變大，P₄變大，P₃變大，用戶電流變大，輸電線上電流變大，電壓損失U_損變大，根據(jù)

＝

可知U₂不變，根據(jù)

＝

可知U₄變小，而輸電線上損失的功率
ΔP＝

故ABC錯(cuò)誤；
D．要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓器的匝數(shù)比

，輸電電壓變大，在輸送功率一定的條件下，輸電線電流減小，T₂輸入電壓變大，要用戶得到額定電壓，同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比

，故D正確。
故選D。
13．如圖所示，理想變壓器三個(gè)線圈的匝數(shù)比n₁∶n₂∶n₃=10∶5∶1，其中匝數(shù)為n₁的原線圈接到220V的交流電源上，匝數(shù)為n₂和n₃的兩個(gè)副線圈分別與電阻R₂、R₃組成閉合回路。已知通過(guò)電阻R₃的電流I₃=2A，電阻R₂=110Ω，則通過(guò)電阻R₂的電流I₂和通過(guò)原線圈的電流I₁分別是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．10A，12A B．10A，20A
C．1A，0.7A D．1A，3A
【答案】C
【詳解】
根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得

，已知n₁∶n₂∶n₃=10∶5∶1，U₁=220V，解得
U₂=110V，U₃=22V
根據(jù)歐姆定律得
I₂=

=1A
根據(jù)變壓器的輸入功率和輸出功率相等可得
U₁I₁=U₂I₂＋U₃I₃
解得
I₁=0.7A
故選C。
14．如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓

，通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)

可改變變壓器原線圈的匝數(shù)，電路中

、

為定值電阻，

是滑動(dòng)變阻器，V是理想交流電壓表，示數(shù)用

表示，A是理想交流電流表，示數(shù)用I表示，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．

表示電流的瞬時(shí)值，

表示電壓的最大值
B．若將滑片P向上滑動(dòng)，變壓器輸入功率變大
C．若閉合開(kāi)關(guān)

，則

不變，

變大
D．若將原線圈開(kāi)關(guān)

由1擲向2，則

、

都變大
【答案】D
【詳解】
A．交流電表的示數(shù)為有效值， A錯(cuò)誤；
B．

向上移動(dòng)過(guò)程中，

變大，由于交流電源原副線圈匝數(shù)不變，副線圈兩端電壓不變，變壓器輸出功率變小，所以變壓器輸入功率變小， B錯(cuò)誤；
C．當(dāng)開(kāi)關(guān)

閉合后副線圈電壓不變，副線圈負(fù)載電阻變小，副線圈電流變大，

兩端電壓變大，則并聯(lián)部分電壓減小，故電壓表示數(shù)

變小，

變小， C錯(cuò)誤；
D．當(dāng)開(kāi)關(guān)

由1擲向2時(shí)，副線圈兩端電壓升高，電阻不變，所以

變大，I變大， D正確。
故選D。
15．用

和

兩種電壓來(lái)輸電，若輸送的電功率、輸電導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電阻率相同，關(guān)于輸電線上的功率損失判斷正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
A．導(dǎo)線橫截面積相同，輸送端不用升壓變壓器時(shí)，功率損失之比

B．導(dǎo)線橫截面積相同，

電壓輸送端使用

升壓變壓器時(shí)，功率損失之比

C．輸送端不用升壓變壓器時(shí)，若功率損失相同，橫截面積之比

D．

電壓輸送端使用

升壓變壓器時(shí)，若功率損失相同，橫截面積之比

【答案】C
【詳解】
A．輸電線上功率損失為
eqId8e761435b58b49468f9501e2505660da

比值為

，故A錯(cuò)誤；
B．升壓后副線圈一端為

，比值為

，故B錯(cuò)誤；
C．由公式
eqId3116c98c1bb44d99b04ffd1269f069d0

知

，故C正確；
D．升壓后副線圈一端為

，比值為

，故D錯(cuò)誤。
故選C。
16．在探究變壓器的兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系時(shí)，某同學(xué)自己統(tǒng)制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上，如圖所示。線圈a作為原線圈連接到學(xué)生電源的交流輸出端，線圈b接小燈泡，他所用的線圈電阻忽略不計(jì)。當(dāng)閉合學(xué)生電源的開(kāi)關(guān)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)電源過(guò)載（電流過(guò)大，超過(guò)學(xué)生電源允許的最大值）。如果僅從解決電源過(guò)載問(wèn)題的角度考慮，下列采取的措施中，最可能有效的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．增大電源電壓 B．適當(dāng)減少原線圈a的匝數(shù)
C．換一個(gè)電阻更大的燈泡 D．將線圈a改接在學(xué)生電源直流輸出端
【答案】

C
【詳解】
A．若增大電源電壓，則次級(jí)b的電壓變大，則次級(jí)電流增大，導(dǎo)致初級(jí)a電流變大，故電源更加過(guò)載，A錯(cuò)誤；
B．適當(dāng)減少原線圈a的匝數(shù)，則根據(jù)變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系可知，次級(jí)線圈b電壓增大，次級(jí)電流增大，故初級(jí)電流增大，這時(shí)電源更加過(guò)載，B錯(cuò)誤；
C．換一個(gè)電阻更大的燈泡，則次級(jí)電阻變大，電流變小，則初級(jí)電流變小，電源不過(guò)載，C正確；
D．將線圈a改接在學(xué)生電源直流輸出端，磁通量不發(fā)生變化，則變壓器次級(jí)將無(wú)電壓，燈泡不亮，則不是最有效的方法，D錯(cuò)誤。
故選C。
17．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在

的交流電源上，副線圈接有R=55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2：1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．原線圈的輸入功率為220

W B．電流表的讀數(shù)為1 A
C．電壓表的讀數(shù)為110

V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s
【答案】B
【詳解】
C．電表的讀數(shù)均為有效值，原線圈兩端電壓有效值為220 V，由理想變壓器原、副線圈兩端電壓與線圈匝數(shù)成正比，可知副線圈兩端電壓有效值為110 V，電壓表的讀數(shù)為110V，C錯(cuò)誤；
A．根據(jù)

可知流過(guò)電阻R的電流為2 A，所以負(fù)載消耗的功率為220 W，根據(jù)能量守恒可知，原線圈的輸入功率為220 W，A錯(cuò)誤；
B．由理想變壓器原、副線圈電流與線圈匝數(shù)成反比可知，電流表的讀數(shù)為1A，B正確；
D．由交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知，ω=100π rad/s，周期T=0.02 s，D錯(cuò)誤。
故選B。
18．如圖甲所示，手搖發(fā)電機(jī)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接一電阻R和一個(gè)理想交流電流表。已知線圈的匝數(shù)為n，角速度為ω，面積為S，總電阻為r。線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．在t₂~t₄時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化量為2nBS
B．在t₃~t₄時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為

C．在t₃時(shí)刻穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化率為BSω
D．在t₃時(shí)刻電流表的示數(shù)為

【答案】C
【詳解】
A. 在t₂~t₄時(shí)間內(nèi)，線圈經(jīng)歷了兩次相鄰的中性面，穿過(guò)線圈平面的磁通量由BS變成

，所以變化量為2BS，A錯(cuò)誤；
B. 在t₃~t₄時(shí)間內(nèi)，根據(jù)電流公式有

根據(jù)閉合電路的歐姆定律得

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得

磁通量的變化量為

解得

B錯(cuò)誤；
C. 在t₃時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得

所以穿過(guò)線圈平面的磁通量的變化率為

C正確；
D. 在t₃時(shí)刻電流表的示數(shù)為電流的有效值，即

D錯(cuò)誤。
故選C。
19．一電阻不計(jì)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦式交變電流，其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖甲中的線a所示，用此線圈給圖乙電路供電，發(fā)現(xiàn)三個(gè)完全相同的燈泡亮度均相同。當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖甲中的線b所示，以下說(shuō)法正確的是（　　）

A．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比為2：3
B．

時(shí)刻，線圈平面恰好與磁場(chǎng)方向平行
C．轉(zhuǎn)速調(diào)整后，燈泡

的亮度變暗
D．轉(zhuǎn)速調(diào)整后，線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值變?yōu)?0V
【答案】C
【詳解】
A．由圖可知，曲線a、b對(duì)應(yīng)的周期分別為T_a=0.04s，T_b=0.06s，根據(jù)

可得曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈角速度之比為

故A錯(cuò)誤；
B．t=0時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，則線圈平面恰好與磁場(chǎng)方向垂直，故B錯(cuò)誤；
C．轉(zhuǎn)速調(diào)整后，角速度變小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變小，并且交流電的頻率變小，電感對(duì)交變電流的阻礙減小、電容對(duì)交變電流的阻礙增大，三個(gè)燈泡的亮度各不相同，其中L₃亮度變暗，故C正確；
D．根據(jù)E_m=NBSω可知

解得

轉(zhuǎn)速調(diào)整后，線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值變?yōu)?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

故D錯(cuò)誤。
故選C。
20．一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間接電壓為U₁的交變電流，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝2202sin50πt(V)，c、d間的輸出電壓為U₂，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．U₁=110V
B．U₂>U₁
C．U₂逐漸減小
D．c、d間輸出交流電的頻率為50H_Z
【答案】C
【詳解】
A．U₁為有效值，所以

V，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)理想變壓器的變壓規(guī)律

，由于

，所以

，B錯(cuò)誤；
C．由于

逐漸減小，所以U₂逐漸減小，C正確；
D．根據(jù)

可得

，D錯(cuò)誤。
故選C。
21．圖甲是某燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，電壓表為交流電表。當(dāng)變壓器副線圈電壓值大于

時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。則下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．開(kāi)關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)為

B．轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電在

時(shí)間內(nèi)電流變化5次
C．若原、副線圈匝數(shù)比至少滿足

才能使鋼針?lè)烹?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
D．若原、副線圈匝數(shù)比為

，在一個(gè)周期內(nèi)鋼針?lè)烹姇r(shí)間為

【答案】C
【詳解】
A．交流電壓表度數(shù)是電壓的有效值，電壓表示數(shù)應(yīng)為

，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖像

內(nèi)電流變化10次，B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)電壓和匝數(shù)成正比

副線圈電壓最大值為

，正好放電，C正確；
D．一個(gè)周期內(nèi)放電時(shí)間為

電壓值高于

，D錯(cuò)誤。
故選C。
22．如圖所示為某實(shí)驗(yàn)室研究遠(yuǎn)距離輸電的模擬裝置。理想變壓器的匝數(shù)比

，交變電源的電動(dòng)勢(shì)

，r為輸電線的電阻，則（）

A．閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡兩端的電壓為50V
B．閉合開(kāi)關(guān)后，通過(guò)燈泡電流的頻率為10Hz
C．依次閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃，在此過(guò)程中燈泡L₁越來(lái)越亮
D．依次閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃，輸電線消耗的電功率越來(lái)越大
【答案】D
【詳解】
A．輸電線電阻未知，無(wú)法計(jì)算燈泡兩端電壓，A錯(cuò)誤；
B．通過(guò)燈泡電流的頻率為

B錯(cuò)誤；
C．依次閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃，I₄增大，I₃增大，輸電線電流增大，U₃減小，U₄減小，燈泡L₁的功率減小，L₁變暗，C錯(cuò)誤；
D．依次閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃，I₄增大，I₃增大，輸電線電流增大，輸電線消耗的電功率增大，D正確。
故選D。

23．在圖甲所示的理想變壓器a、b端加圖乙所示的交變電壓。已知變壓器原副線圈的匝數(shù)比為4∶1，R_t為熱敏電阻（溫度升高時(shí)，其電阻減?。?，R₁、R₂為定值電阻，電壓表和電流表均為理想電表。下列判斷正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．電壓表V₁的示數(shù)為22V
B．若將圖乙的交變電壓加在電容器上，則對(duì)此電容器的耐壓值要求是大于或等于22 V
C．R_t處溫度升高時(shí)，電壓表V₂和電流表A的示數(shù)均減小
D．R_t處溫度升高時(shí)，變壓器的輸入功率變大
【答案】CD
【詳解】
A．分析圖乙可知，輸入電壓的最大值為

，根據(jù)正弦式交變電流最大值和有效值的關(guān)系可知，變壓器輸入電壓為22V，根據(jù)電壓與匝數(shù)關(guān)系可知，電壓表V₁的示數(shù)為5.5V，故A錯(cuò)誤；
B．電容器的耐壓值是峰值，故耐壓值要求是大于或等于

，故B錯(cuò)誤；
CD．溫度升高時(shí)，其電阻減小，副線圈總電阻減小，回路電流變大，則輸出功率變大，輸入功率變大；R₁上電流變大，分壓變大，則V₂示數(shù)減小，R₂電流減小，故CD正確。
故選CD。
24．一個(gè)含有理想變壓器的電路如圖所示，燈泡

、

的規(guī)格均為“

，

”，R為定值電阻，V為理想交流電壓表，a、b端接正弦交流電壓源，

端輸入電壓隨時(shí)間的變化關(guān)系為

。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，各燈泡均正常發(fā)光，則（　　）

A．電壓表的示數(shù)為

B．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2
C．定值電阻的阻值為

D．變壓器的輸入功率約為

【答案】ACD
【詳解】
A．電壓表的讀數(shù)為電源輸出電壓的有效值，故電壓表讀數(shù)為

，選項(xiàng)A正確；
B．原線圈中的電流

副線圈中的電流

根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系有

得

選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
C．又

根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有

得

定值電阻兩端的電壓

定值電阻的阻值

選項(xiàng)C正確；
D．變壓器的輸入功率

選項(xiàng)D正確。
故選ACD。
25．某興趣小組用實(shí)驗(yàn)室的手搖發(fā)電機(jī)和理想變壓器給一個(gè)燈泡供電，如圖，已知矩形線框面積為

，匝數(shù)為

，總電阻為

，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以轉(zhuǎn)速

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)為

，燈泡（額定電流為

，電阻恒為

）恰能正常發(fā)光，則（電表均為理想電表）（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．在圖示位置時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值恰為零
B．若線框以轉(zhuǎn)速

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓表示數(shù)

C．發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，若斷開(kāi)變壓器所有負(fù)載，則電壓表示數(shù)將變?yōu)榱?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
D．線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)

的過(guò)程中流過(guò)線框橫截面的電荷量

【答案】AB
【詳解】
A．圖示位置為中性面位置，則發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值恰為零，故A正確；
B．若線框以轉(zhuǎn)速

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的一半，電壓表示數(shù)

故B正確；
C．發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，若斷開(kāi)所有負(fù)載，則原線圈電壓不變，電壓表示數(shù)不變，C錯(cuò)誤；
D．設(shè)負(fù)載等效電阻為

，線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平均電流為
eqId07dd941a58aa49c2a5df99f4b73ffeb9

電流表示數(shù)

為有效值，有效值與峰值

關(guān)系為

根據(jù)變壓器的輸入與輸出功率相等有

線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)

的過(guò)程時(shí)間為

這個(gè)過(guò)程通過(guò)線圈橫截面積的電荷量為

聯(lián)立解得

故D錯(cuò)誤。
故選AB。
26．如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，其中T₁、T₂為理想變壓器，r是輸電電阻，燈L₁、L₂相同且阻值不變，現(xiàn)保持變壓器T₁的輸入電壓不變，滑片P位置不變，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，燈L₁正常發(fā)光，則（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．僅閉合S，燈L₁會(huì)變亮
B．僅閉合S，r消耗的功率會(huì)變大
C．僅將滑片P下移，r消耗的功率會(huì)變小
D．僅將滑片P上移，電流表示數(shù)會(huì)變小
【答案】BD
【詳解】
AB．閉合S，負(fù)載電阻減小，變壓器T₂副線圈電流增大，根據(jù)電流規(guī)律知，T₂原線圈電流增大，即輸電線上電流增大，輸電線上損耗的電壓
ΔU=Ir
增大，損耗的功率
ΔP=I²r
增大，T₂的輸入電壓
U₃=U₂－ΔU
減小，所以輸出電壓U₄減小，即燈泡L₁兩端的電壓減小，燈泡L₁變暗，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．僅將滑片P下移，變壓器T₁副線圈匝數(shù)增加(n₂增加)，根據(jù)

可知，U₂變大，所以變壓器T₂的輸入電壓U₃增大，輸出電壓U₄也增大，再根據(jù)I₄=

得，負(fù)載電流增大，整個(gè)輸電電路電流增大，r消耗的功率會(huì)變大，僅將滑片P上移，同理可得輸電線電流減小，電流表示數(shù)會(huì)變小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。

27．一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)，如圖所示，在副線圈兩輸出端連接了定值電阻R₀和滑動(dòng)變阻器R，在原線圈上加一電壓為U的交流電，則（　　）

A．保持Q位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大
B．保持Q位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小
C．保持P位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大
D．保持P位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小
【答案】BC
【詳解】
AB．在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定，因此保持Q位置不動(dòng)時(shí)，輸出電壓U′不變，此時(shí)將P向上滑動(dòng)，負(fù)載電阻值R增大，則輸出電流減小，根據(jù)輸入功率P等于輸出功率P，電流表的讀數(shù)I變小，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD．保持P位置不變，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，副線圈的匝數(shù)變多，則輸出電壓U′變大，I′變大，故電流表的讀數(shù)變大，故C正確，D錯(cuò)誤。
故選BC。
28．小型水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)有穩(wěn)定的輸出電壓，該電壓先通過(guò)發(fā)電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過(guò)輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處用戶附近的降壓變壓器，經(jīng)降壓變壓器降低電壓后再輸送至各用戶，如圖所示。設(shè)變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，隨著用電器增多，用戶消耗的電功率增加，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．發(fā)電機(jī)的輸出電流變小
B．高壓輸電線路的功率損失變大
C．降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小
D．升壓變壓器副線圈兩端的電壓變大
【答案】BC
【詳解】
用電高峰期用電器增多，降壓變壓器的輸出電流增大，由變壓器原副線圈電流關(guān)系可知輸電線上的電流I增大，發(fā)電機(jī)的輸出電流變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；
輸電線路上損失的功率

，r為輸電線路電阻，故

變大，選項(xiàng)B正確；
升壓變壓器副線圈的輸出電壓U₂只與輸入電壓U₁及原、副線圈匝數(shù)比有關(guān)，即升壓變壓器副線圈兩端的電壓不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；
降壓變壓器原線圈兩端的電壓

，

，I增大，U_損增大，故U₃減小，由理想變壓器原副線圈的電壓關(guān)系可知降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小，選項(xiàng)C正確。
故選BC。
29．如圖所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積

，線框電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸

以角速度

勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V、60W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過(guò)的最大電流為10A，下列說(shuō)法正確的是（　?。?span style="display:none">oVi物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

A．線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為250V B．中性面位置穿過(guò)線框的磁通量為零
C．變壓器原，副線圈匝數(shù)之比為25：22 D．允許變壓器輸出的最大功率為2200W
【答案】AC
【詳解】
A．矩形閉合導(dǎo)線框ABCD在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的最大值為

有效值為

故A正確；
B．由圖可知，此時(shí)線圈和磁場(chǎng)垂直，此時(shí)線框的磁通量最大，故B錯(cuò)誤；
C．由于電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為

故C正確；
D．由于熔斷器允許通過(guò)的最大電流為10A，所以允許變壓器輸出的最大功率為
P=UI=250×10=2500W
故D錯(cuò)誤。
故選AC。
30．利用太陽(yáng)能電池這個(gè)能量轉(zhuǎn)換器件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)又稱光伏發(fā)電系統(tǒng)。有一臺(tái)內(nèi)阻為1Ω的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電。如圖所示，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻R=4Ω，全校共22個(gè)班，每班有“220V　40W”燈6盞，若全部電燈正常發(fā)光，求：
(1)發(fā)電機(jī)輸出功率；
(2)輸電線路的效率；
(3)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的有效值。

【答案】(1)5424W；(2)97.3%；(3)250V
【詳解】
(1)降壓變壓器輸出電壓為220V，則有

解得
U₃=880V
電燈正常發(fā)光時(shí)的電流

降壓變壓器負(fù)載中的總電流
I₄=22×6×I=24A
降壓變壓器輸入端電流

導(dǎo)線上損失的電壓
U_損=I₃R=24V
升壓變壓器輸出電壓
U₂=U₃＋U_損=904V
則發(fā)電機(jī)輸出功率
P=U₂I₃=5424W
(2)用戶獲得的實(shí)際功率
P_用=22×6×P_額=5280W
則輸電效率

(3)由理想變壓器公式

可得
U₁=226V
其輸入電流

由閉合歐姆定律，有
E=U₁＋I₁r=250V

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重難點(diǎn)18變壓器及遠(yuǎn)距離輸送電能

發(fā)表評(píng)論