課時跟蹤檢測(三十七)　理想變壓器與遠距離輸電

1、第8頁 共8頁課時跟蹤檢測(三十七)理想變壓器與遠距離輸電1(2020天津等級考)手機無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示，電磁感應式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應出電流，最終實現(xiàn)為手機電池充電。在充電過程中 ()A送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變化B受電線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場恒定不變C送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞D手機和基座無需導線連接，這樣傳遞能量沒有損失解析：選AC由題意可知，送電線圈中通入了正弦式交變電流，其電流呈周期性變化，電流

2、產(chǎn)生的磁場也呈周期性變化，A正確；由變壓器的工作原理可知，受電線圈中輸出的電流按余弦規(guī)律變化，因此受電線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場隨電流的變化而變化，B錯誤；送電線圈和受電線圈的能量傳遞是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)的，C正確；由于送電線圈產(chǎn)生的磁場并沒有全部穿過受電線圈，即有磁通量的損失，因此該充電過程存在能量的損失，D錯誤。2.(2020江蘇高考)電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上。則電流互感器()A是一種降壓變壓器B能測量直流電路的電流C原、副線圈電流的頻率不同D副線圈的電流小于原線圈的電流解析：選D變壓器是利用電磁

3、感應的原理來改變交流電壓的裝置，不能改變交變電流的頻率，B、C項均錯誤；根據(jù)電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系 eq f(U1,U2) eq f(n1,n2) 可得副線圈的電壓U2 eq f(n2,n1) U1，由于原線圈匝數(shù)少而副線圈的匝數(shù)多，即n1U1，電流互感器是一種升壓變壓器，A項錯誤；根據(jù)電流與變壓器匝數(shù)的關(guān)系 eq f(I1,I2) eq f(n2,n1) 可得副線圈的電流I2 eq f(n1,n2) I1，由于n1n2，因此有I2I1，D項正確。3某住宅區(qū)的應急供電系統(tǒng)如圖所示，由交流發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想降壓變壓器組成。發(fā)電機中矩形線圈所圍的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計，它可繞水平軸

4、OO在磁感應強度為B的水平勻強磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動。矩形線圈通過滑環(huán)連接降壓變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓，R0表示輸電線的電阻。以線圈平面與磁場方向平行時為計時起點，下列判斷正確的是()A若發(fā)電機線圈某時刻處于圖示位置，變壓器原線圈的電流瞬時值為零B發(fā)電機線圈感應電動勢的瞬時值表達式為eNBSsin tC當用電量增加時，為使用戶電壓保持不變，滑動觸頭P應向上滑動D當滑動觸頭P向下移動時，變壓器原線圈兩端的電壓將升高解析：選C若發(fā)電機線圈某時刻處于圖示位置，則此時線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大，變壓器原線圈的電流瞬時值為最大，選項A錯誤；發(fā)電機線圈感應電動勢的瞬時值表達式為eNBSc

5、os t，選項B錯誤；當用電量增加時，導線上的電流增加，導線R0上的電壓損失變大，為使用戶電壓保持不變，變壓器次級輸出電壓應該變大，故滑動觸頭P應向上滑動，選項C正確；變壓器原線圈兩端的電壓是由發(fā)電機的輸出電壓決定的，與滑動觸頭P無關(guān)，選項D錯誤。4(2018江蘇高考)采用220 kV高壓向遠方的城市輸電。當輸送功率一定時，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的 eq f(1,4) ，輸電電壓應變?yōu)?)A55 kVB110 kVC440 kV D880 kV解析：選C輸送功率PUI，輸電線上損耗的功率P損I2r eq blc(rc)(avs4alco1(f(P,U) eq sup12(2) r e

6、q f(1,U2) 。當P損減小為原來的 eq f(1,4) 時，輸電電壓應變?yōu)樵瓉淼?倍。5(2020山東等級考)圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2223，輸入端a、b所接電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15 ，額定電壓為24 V。定值電阻R110 、R25 ，滑動變阻器R的最大阻值為10 。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應調(diào)節(jié)為()A1 B5 C6 D8 解析：選A由題圖乙可知理想變壓器輸入電壓U1220 V，應用理想變壓器變壓公式 eq f(U1,U2) eq f(n1,n2) eq f(22,3) ，可得副線圈輸出電壓U230 V。燈泡正常工作時

7、，燈泡兩端電壓UL24 V，電流IL eq f(UL,RL) 1.6 A。設R1兩端電壓為U，由U2ULU可得U6 V。由 eq f(U,R1) eq f(U,R2R) IL，解得R1 ，選項A正確。6(2018天津高考)教學用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?eq f(1,2) ，則()AR消耗的功率變?yōu)?eq f(1,2) PB電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?eq f(1,2) UC電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID通過R的交變電流頻率不變解析

8、：選B發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢最大值EmNBS，其中2n，理想變壓器的輸入電壓(有效值)U1 eq f(Em,r(2) 。若線圈的轉(zhuǎn)速n變?yōu)樵瓉淼?eq f(1,2) ，根據(jù) eq f(U1,U2) eq f(n1,n2) ，則電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?eq f(1,2) U，通過R的電流變?yōu)樵瓉淼?eq f(1,2) ，R消耗的功率變?yōu)?eq f(1,4) P，根據(jù) eq f(I1,I2) eq f(n2,n1) 可知電流表A的讀數(shù)變?yōu)?eq f(1,2) I，故B正確，A、C錯誤；交變電流的頻率f等于線圈的轉(zhuǎn)速n，故D錯誤。7.(多選)如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，U1為

9、加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流。下列說法中正確的是()A保持U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小B保持U1不變，S由a切換到b，則I2減小C保持U1不變，S由b切換到a，則I1增大D保持U1不變，S由a切換到b，則變壓器的輸入功率增大解析：選BC保持U1不變，S由b切換到a時，副線圈匝數(shù)增多，則輸出電壓U2增大，電流I2增大，R消耗的功率增大，由變壓器功率關(guān)系可知，其輸入功率也增大，故I1增大；S由a切換到b時，副線圈匝數(shù)減少，則輸出電壓U2減小，輸出電流I2減小，所以根據(jù)P2I2U2可知P2減小，又因P1P2，所以變壓器輸入功率減小。由以上分析可知，選

10、項B、C正確，選項A、D錯誤。8.遠距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R2r。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是()A eq f(I1,I2) eq f(n1,n2) BI2 eq f(U2,R) CI1U1I22R DI1U1I2U2解析：選D根據(jù)變壓器的工作原理可知 eq f(I1,I2) eq f(n2,n1) ，所以A錯誤；因U2、I2、R不滿足歐姆定律公式中物理量之間的對應關(guān)系，所以B錯誤；U1I1U2I2，但U2I2I22R，C錯誤，D正確。9如圖所示，變壓器為理想變壓器，電流表

11、A1內(nèi)阻不可忽略，其余的均為理想的電流表和電壓表。a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。將滑動變阻器的滑片沿cd的方向滑動時，則下列說法正確的是()A電壓表V1、V2示數(shù)不變，V3示數(shù)變小B電壓表V1、V2示數(shù)變小，V3示數(shù)變大C電流表A1、A2的示數(shù)都增大D電流表A1的示數(shù)變小，A2的示數(shù)增大解析：選C當滑動變阻器的滑片從c向d滑動的時候，滑動變阻器接入電路的電阻變小，副線圈的總電阻減小。假設副線圈的總電壓不變，則副線圈的總電流I2 eq f(U2,R總) 增大，根據(jù)變壓器的電流關(guān)系 eq f(I1,I2) eq f(n2,n1) 可知原線圈的總電流I1增大

12、，則原線圈兩端的電壓U1U0I1RA減小，又根據(jù) eq f(U1,U2) eq f(n1,n2) 可知副線圈兩端的電壓U2減小，滑動變阻器兩端的電壓U3U2I2R0減小。由電路圖可知電壓表V1測量值是U1，電壓表V2測量值是U2，電壓表V3測量值是U3，電流表A1測量值是I1，電流表A2測量值是I2，故A、B、D錯誤，C正確。10.(多選)理想變壓器的原線圈連接一只電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖所示，在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭。原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上，則()A保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大B保持

13、Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小C保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大D保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小解析：選BC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，當Q位置不變時，輸出電壓U不變，此時P向上滑動，負載電阻值R增大，則輸出電流I減小。根據(jù)輸入功率P入等于輸出功率P出，電流表的讀數(shù)I變小，A項錯誤，B項正確；P位置不變，將Q向上滑動，則輸出電壓U變大，I變大，電流表的讀數(shù)變大，變壓器的輸入功率變大，C項正確，D項錯誤。11圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑

14、動變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一個位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 AA.電壓表V1示數(shù)增大B電壓表V2、V3示數(shù)均增大C該變壓器起升壓作用D變阻器滑片是沿cd的方向滑動解析：選D電流表A1的示數(shù)增大，說明副線圈中的電流也在增大，滑動變阻器的阻值一定在減小，所以變阻器滑片從c滑向d，故D正確。原、副線圈的匝數(shù)不變，原線圈中的電壓不變，所以副線圈中的電壓也不變，故A、B錯誤。因為原、副線圈的電壓不變，所以電流的變化就為功率的變化，原線圈的功率等于副線圈的功率，所以 eq f(n1,n2) eq f(I2,I1) eq f(4,1) ，所以該

15、變壓器為降壓變壓器，故C錯誤。12模擬遠距離輸電的部分測試電路如圖所示，a、b端接電壓穩(wěn)定的正弦交變電源，定值電阻阻值分別為R1、R2，且R1R2，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為k且k1，電流表、電壓表均為理想電表，其示數(shù)分別用I和U表示。當向下調(diào)節(jié)滑動變阻器R3的滑動端P時，電流表、電壓表示數(shù)變化分別用I和U表示。則以下說法正確的是()A eq blc|rc|(avs4alco1(f(U,I) eq f(R1,k2) B原線圈兩端電壓U1一定變小C電源的輸出功率一定增大DR1消耗的功率一定增加解析：選A理想變壓器的原、副線圈的電壓變化比 eq f(U1,U2) eq f(n1,n2) ，電流

16、變化比 eq f(I1,I2) eq f(n2,n1) ，則有 eq f(U,I) eq f(U2,I2) eq f(n22U1,n12I1) ，將R1視為輸入端電源內(nèi)阻，則有 eq f(U1,I1) R1，所以有 eq f(U,I) eq f(n22U1,n12I1) eq f(R1,k2) ，故A正確；向下調(diào)節(jié)滑動變阻器R3的滑動端P時，副線圈負載電阻R增大，由原副線圈的電壓電流的關(guān)系得uI1R1I1 eq blc(rc)(avs4alco1(f(n1,n2) eq sup12(2) R，原線圈的電流I1變小，R1消耗的功率減小，電源電壓不變，電源的輸出功率一定減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可

17、知原線圈的輸入電壓增大，故B、C、D錯誤。13我國“西電東送”采用特高壓遠距離輸電。在西部發(fā)電廠附近升壓變壓器將電壓升高，通過輸電線輸送到東部某地，再用降壓變壓器降壓到穩(wěn)定的工作電壓，為負載提供電壓。變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出電壓及輸電線的電阻均不變。則()A增加負載，輸電線上損失的功率增大B增加負載，升壓變壓器的原線圈中電流減小C升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D升壓變壓器的輸出電壓小于降壓變壓器的輸入電壓解析：選A由于負載增加，降壓變壓器輸出的功率增加，負載線路電流變大，故高壓輸電線上的電流變大，根據(jù)P損I2R可知損失功率變大，因為輸電線中電流變大，根據(jù)變壓器原理可知，升

18、壓變壓器原線圈中電流變大，A正確，B錯誤；因為輸電線存在電阻，有電壓損失，所以升壓變壓器輸出電壓大于降壓變壓器輸入電壓，C、D錯誤。14遠距離輸電示意圖如圖所示，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓uUmsin t的交流電源。若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A eq blc(rc)(avs4alco1(f(n1,n2) eq f(Um2,4r) B eq blc(rc)(avs4alco1(f(n2,n1) eq f(Um2,4r) C4 eq blc(rc)(avs4alco

19、1(f(n1,n2) eq sup12(2) eq blc(rc)(avs4alco1(f(P,Um) eq sup12(2) r D4 eq blc(rc)(avs4alco1(f(n2,n1) eq sup12(2) eq blc(rc)(avs4alco1(f(P,Um) eq sup12(2) r解析：選C升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1 eq f(Um,r(2) ；由變壓關(guān)系可得 eq f(U1,U2) eq f(n1,n2) ，則U2 eq f(n2Um,r(2)n1) ；因為輸送電功率為P，輸電線中的電流為I2 eq f(P,U2) eq f(r(2)n1P,n2Um) ，則輸電線上損失的電功率為PI22(2r) eq f(4n12P2r,n22U