3.变压器与远距离输电作业（答案+解析）_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_专项复习_思维导图破解高中物理（导图+PPT课件+逐字稿）

变压器与远距离输电作业题 作业题目难度分为3档：三星☆☆☆（基础题目） 四星☆☆☆☆（中等题目） 五星☆☆☆☆☆（较难题目） 本套作业题目1-10题为三星,11-15为四星，16-18为五星。 1.一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改为110V，已知变 压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（ ） ☆☆☆ A．200 B．400 C．1600 D．3200 U n 答案解析：根据变压器的变压规律 1  1 ，可求副线圈匝数为 400，所以B 正 U n 2 2 确。 2.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，R 消耗的功率变大 1 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A 示数变大 1 D. 若闭合开关S，则电流表A 示数变大，A 示数变大 1 2 答案解析：当P 上滑时，R增大，变压器的次级电压不变，则次级电流减小，则 R 消耗的功率及两端电压变小，则电压表示数变大，A错，B 对；P 上滑时，次 1 级电流变小，则初级电流也变小，电流表 A 变小，C 错；若闭合开关 S，则变 1压器的次级减小，次级电流变大，R 的电压变大，电压表V示数减小，则R 两 1 2 端电压减小，A 示数减小；次级电流变大，则初级电流变大，电流表 A 变大， 2 1 D错误。 3.一理想变压器原、副线圈匝数比 n ∶n =11∶5。原线圈与正弦交变电源连接， 1 2 输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10的电阻。则（ ） ☆☆☆ A．流过电阻的电流是20A B．与电阻并联的电压表的示数是 100 2 V C．经过1分钟电阻发出的热量是 6×103J D．变压器的输入功率是1×103W 答案解析：原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为 100V， 流过电阻的电流是 10A；与电阻并联的电压表的示数是 100V；经过 1分钟电阻 发出的热量是6×104J；输出功率P U I 10010W 1103W ，故选D。 2 2 4.一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有 可调电阻R。设原线圈的电流为I ，输入功率为P ，副线圈的电流为I ，输出功率 1 1 2 为P 。当R增大时（ ） ☆☆☆ 2 A．I 减小，P 增大 B．I 减小，P 减小 1 1 1 1 D．I 增大，P 减小 D．I 增大，P 增大 2 2 2 2 答案解析：理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由 于副线圈的电压不变，所以输出电流 I 减小，导致输出功率 P 减小，所以输入 2 2 功率P 减小；输入的电压不变，所以输入的电流I 减小，B 正确。 1 1 5.一个理想变压器输入电压波形和电路如图所示，原副线圈匝数比为 10∶1，电 流表读数为2A，则( ) ☆☆☆ A．电压表的读数为28.2V B．输入功率为56.4WC．电压表的读数为2V D．输入功率为4W 答案解析：由输入电压波形知，输入电压的最大值为 28.2V，有效值为20V， U n 根据 1  1 求得副线圈的电压即电压表的读数为2V，A错C 对； U n 2 2 根据P U I  22W  4W ，理想变压器输入功率等于输出功率，B错D对；故 2 2 选CD。 6.如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L供电，如果将原、副 线圈减少相同匝数，其它条件不变，则（ ） ☆☆☆ A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．原、副线圈两端电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值不变 答案解析：由变压器相关知识得： P U I n 1  1  2  1 ① P U I n 2 2 1 2 原、副线圈减去相同的匝数n后： n n n 1  1 ② n n n 2 2 n n n(n n ) ②-①可以得出： 1  1  1 2  0 n n n (n n) 2 2 2 2 n 则说明 1 的比值变大，则可得出C、D选项错误； n 2 P 对应的 1 变大，由于原线圈电压恒不变，则P 不变，那么P 减小，电灯泡实际 1 2 P 2 功率减小，小灯泡变暗，A错，B 正确。 7.生活中处处用电，而我们需要的电都是通过变压器进行转换的，为了测一个已知额定电压为100V的灯泡的额定功率，如图，理想变压器的原、副线圈分别接 有理想电流表A 和灯泡L，滑动变阻器的电阻值范围时 0－100Ω不考虑温度对灯 泡电阻的影响，原、副线圈的匝数比为 2:1，交流电源的电压为 U ＝440V，适当 0 调节滑动变阻器的触片位置，当灯泡在额定电压下正常工作时，测得电流表 A 的示数为1.2A，则（ ） ☆☆☆ A. 灯泡的额定功率为40W A B. 灯泡的额定电流为2.4A U 0 C. 滑动变阻器上部分接入的电阻值为 50Ω D. 滑动变阻器消耗的电功率为 240W 答案解析：依题意，副线圈电流为 2.4A，电压为 220V，由于滑动变阻器上部分 的并联电路电压为100V，则下部分电阻电压为 120V，由串联知识，上、下部分 6 功率分配比为 100:120＝5:6，故下部分电阻上电功率P = P ，P =1.2×440＝ 下 总 总 11 P 288 528W，则P = 288W，下部分电阻P  I2R R = 下 = =50，上部分电路 下 下 下 下 I2 2.42 消耗功率P =P P =528288=240W ，滑动变阻器上部分电阻为50Ω，电压为 上 总 下 100V，电流为2A，则灯泡的电流为0.4A，功率为40W。综上AC 正确。 8.如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R 、R 、R 和 R 1 2 3 4 均为固定电阻，开关S是闭合的。 V1 和 V2 为理想电压表，读数分别为U 1 和U 2 ； A1 、 A2 和 A3 为理想电流表，读数分别为 I 1 、I 2 和I 3 。现断开 S，U 1 数值不变， 下列推断中正确的是（ ） ☆☆☆ A．U 变小、I 变小 B．U 不变、I 变大 2 3 2 3 C．I 变小、I 变小 D．I 变大、I 变大 1 2 1 2答案解析：因为变压器的匝数与 U 不变，所以U 与两电压表的示数均不变，当 1 2 S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流 I 减小，由于输入功率等于 2 输出功率，所以I 也将减小，C 正确；因为R 的电压减小，故R 、R 两端的电 1 1 2 3 压将增大，I 变大，B正确，故正确的是BC。 3 9.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为 4∶1．原线圈接入一电压为u＝U sinωt 0 的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U ＝220 2 V，ω＝100π Hz， 0 则下述结论正确的是（ ） ☆☆☆ A．副线圈中电压表的读数为 55V 1 B．副线圈中输出交流电的周期为 s 100π C．原线圈中电流表的读数为0.5A D．原线圈中的输入功率为110 2 W 答案解析：原线圈电压有效值 U =220V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压 1 U =55V，A对；电阻R上的电流为2A，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可 2 得电流表示数为 0.5A，C 对；输入功率为 P=220×0.5W=110W，D 错；周期 2 2 T    0.02s ，B错。故选AC。  100 10.图l 、图2 分别表示两种电压的波形．其中图 l 所示电压按正弦规律变化。 下列说法正确的是（ ） ☆☆☆ A．图l 表示交流电，图2 表示直流电 B．两种电压的有效值相等 C．图1 所示电压的瞬时值表达式为：u=311sin100πtV 1 D．图l 所示电压经匝数比为10:1 的变压器变压后．频率变为原来的 10答案解析：交流电的概念，大小和方向都随时间变化，在t轴的上方为正，下方 E 为负，都是交流电，A 错。有效值E  m 只对正弦交流电使用，最大值一样， 2 所以B 错。由图可知，C对。变压之后频率不变，D错。故只有C 对。 11.如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的理想变压器，原、副线圈的匝 数分别为 n＝600 匝、n ＝120 匝，电源电压u＝311sin(100πt)V，原线圈中串联 l 2 一个0.2A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则（ ） ☆☆☆☆ A.负载功率不能超过44W B.副线圈中电流的最大值不能超过 1A C.副线圈中电流的有效值不能超过 1A D.副线圈中电流的有效值不能超过 0.2A 答案解析：输入功率P U I  2200.2A 44W ，负载功率不能超过 44W，A对； 1 1 P 44 副线圈电压为44V，副线圈中电流的有效值I   A1A，即不能超过1A， 2 U 44 2 C 对BD错，故选AC。 12.在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流 互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是（ ） ☆☆☆☆ 答案解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的 匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选 A。13.有U 和U 两种电压通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等， 1 2 在输电导线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电导线截面积之比 S ∶S 1 2 为（ ） ☆☆☆☆ U U U U A． 2 B． 1 C．( 2)2 D．( 1)2 U U U U 1 2 1 2 P 答案解析：由P UI ，I  ，P I2R 损失的电功率也相同 U P P 得到( )2R ( )2R U 1 U 2 1 2 L L S U2 由电阻定律R  ，R  ，代入上式解得 1  2 ，故C 对。 1 S 2 S S U2 1 2 2 1 14.如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，则这三 个线圈的匝数比应为（ ） ☆☆☆☆ A．1∶2∶3； B．2∶3∶1 C．3∶2∶1； D．2∶1∶3 U n U n 答案解析：由于所有灯泡规格相同，且都正常发光，由 1  1 ， 1  1 U n U n 2 2 3 3 U n 2U 2 得 2  2   ，式中，U为灯泡的额定电压，设I为灯炮的额定电流， U n U 1 3 3 由理想变压器的功率关系P  P P ，U I U I U I  2UI UI 3UI 1 2 3 1 2 3 n U 3U 3 所以U =3U， 则 1 = 1 = = ，由此得n ∶n ∶n = 3∶2∶1，故选C。 1 1 2 3 n U 2U 2 2 215.如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为 U 时，副线 1 圈的输出电压为U ，L 、L 、L 为三只完全相同的电灯，开始时，电键K开启， 2 1 2 3 然后当电键K 闭合时（ ） ☆☆☆☆ A.电压U 不变，U 变大 1 2 B.电灯L 变亮，L 变暗 1 2 C.电灯L 变暗，L 变亮 1 2 D.原线圈中的电流变大 答案解析：K 闭合时，原线圈的电压不变，匝数比不变，U 不变，U 不变。当 1 2 电键K 闭合时电路的总电阻变小，电流变大，灯 L 变亮，灯L 两端电压减小， 1 2 变暗；副线圈电流变大则原线圈电流也变大，故正确选项是 BD。 16.如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在 220V 的市电上，向 额定电压为 1.80×104V 的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈 回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过 12mA 时，熔丝就熔 断． ☆☆☆☆☆ （1）熔丝的熔断电流是多大? （2）当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是多大? 答案解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U、U 、I、I ．根据理想 1 2 1 2 变压器的输入功率等于输出功率，有IU I U 1 1 2 2 当I =12 mA时，I 即为熔断电流．代人数据，得I =0．98A 2 1 1 （2）设副线圈中电流为I '=lOmA时，变压器的输入功率为P 。，根据理想变压 2 1器的输入功率等于输出功率，有P  I 'U ，代入数据，得P=180W。 1 2 2 1 17.一台理想变压器原线圈匝数n 1100匝，两个副线圈的匝数分别是n 60匝， 1 2 n 600匝。若通过两个副线圈中的电流强度分别是I 1A，I 4A，求原线圈 3 2 3 中的电流强度（结果保留两位有效数字）。 ☆☆☆☆☆ 答案解析：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一个副线圈的情况， 本题有两个副线圈，应根据理想变压器无能量损失来进行分析，由于理想变压器 无能量损失，所以有P  P P（P 为原线圈输入功率，P 、P 分别为两个副线 1 2 3 1 2 3 圈的输出功率）。 根据电功率公式有：IU I U I U ① 1 1 2 2 3 3 U n U n 又因为 1  1 ② 1  1 ③ U n U n 2 2 3 3 把②③代入①，整理得：nI n I n I 1 1 2 2 3 3 n I n I 6016004 所以I  2 2 3 3  A 2.2A 1 n 110 1 18.学校有一台应急备用发电机，内阻为 r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压 变压器的匝数比为 4∶1，输电线的总电阻为 R=4Ω，全校 22 个教室，每个教室 用“220V，40W”的灯6 盏，要求所有灯都正常发光，则（1）发电机的输出功率 多大？（2）发电机的电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？ ☆☆☆☆☆ 答案解析：（1）所有灯都正常工作的总功率为 22×6×40=5280W， 用电器总电流为 I  P 2   5280 24 A，输电线上的电流 II I  I 2  6A， 2 U 220 1 R 2 4 2 降压变压器上：U 4U 880V ， 2 2 输电线上的电压损失为：U  I R 64V  24V ， R R因此升压变压器的输出电压为UU U  24880V 904V 1 R 2 U 904 输入电压为U  1  V  226V 1 4 4 输入电流为I 4I46A24A 1 1 所以发电机输出功率为P =U I 22624W 5424W 出 1 1 （2）发电机的电动势E U I r  250V 1 1 （3）输电线上损耗的电功率P I2R 624W 144W . 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