北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
版》
专题十二 交变电流
应用篇
【应用集训】
应用一 探究理想变压器的动态分析
1.(多选)含有理想变压器的电路如图所示,L、L、L 为“24 V 2 W”的灯泡, 为理想交流电压表,a、b端接正弦交
1 2 3
流电源(输出电压的有效值恒定)。当开关S闭合时,灯泡均正常发光。下列说法正确的是 ( )
A.变压器原、副线圈匝数比为1∶2
B.电压表的示数为72 V
C.变压器的输入功率为8 W
D.若在副线圈上再并联一个相同的灯泡,灯泡L 可能会烧毁
1
答案 BD
2.(2020辽宁沈阳统考)如图所示,理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电,副线圈接有光敏电阻R(光照
1
增强时,光敏电阻阻值减小)、用电器R。下列说法正确的是 ( )
2
A.P位置不动,当光照增强时,变压器的输入功率减小
B.光照强度不变,当滑动触头P向上滑动时,用电器消耗的功率增大
C.当f减小时,变压器的输入功率减小
D.P位置不动,光照强度不变,当U增大时,用电器消耗的功率增大
答案 D
3.(2020重庆一中月考)调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图所示,线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,C、D之
间加上输入电压,当滑动触头P转动时,改变了副线圈匝数,从而调节输出电压。图中 为交流电流表, 为交流电压表,
R、R 为定值电阻,R 为滑动变阻器,C、D两端接恒压交流电源,变压器可视为理想变压器,则( )
1 2 3
A.当滑动变阻器滑片向下滑动时,电压表读数变大
B.当滑动变阻器滑片向下滑动时,电流表读数变小
C.当变压器滑动触头P逆时针转动时,M、N之间的电压变大
D.当变压器滑动触头P顺时针转动时,变压器输出功率变大
答案 C
应用二 探究远距离输电的几个物理量之间的变化规律北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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1.(2019山东烟台一模)(多选)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给
用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表)。设发电厂输出的电压一定,两条输
电线总电阻用R 表示,滑动变阻器R接入电路的电阻相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时,相当于R接入电
0
路的电阻变小,则当用电进入高峰时 ( )
A.电压表V、V 的读数均不变,电流表A 的读数增大,电流表A 的读数减小
1 2 2 1
B.电压表V、V 的读数均减小,电流表A 的读数增大,电流表A 的读数增大
3 4 2 3
C.电压表V、V 的读数之差与电流表A 的读数的比值不变
2 3 2
D.输电线路损耗功率增大
答案 BCD
2.(2019山东日照期末质量检测)如图所示,一个小型水电站,其交流发电机的输出电压U 一定,通过理想升压变压器T
1 1
和理想降压变压器T 向远处用户供电,输电线的总电阻为R。T 的输入电压和输入功率分别为U 和P,它的输出电压
2 1 1 1
和输出功率分别为U 和P;T 的输入电压和输入功率分别为U 和P,它的输出电压和输出功率分别为U 和P。下列
2 2 2 3 3 4 4
说法正确的是 ( )
A.当用户的用电器增多时,U 减小,U 减小
2 4
B.当用户的用电器增多时,P 增大,P 减小
1 3
C.输电线上损失的功率为ΔP=U2
2
R
n n
D.要减小线路的损耗,应增大升压变压器的匝数比 ,同时应增大降压变压器的匝数比
2 3
n n
1 4
答案 D
3.(2019上海黄浦质量检测)(多选)如图所示为远距离输电示意图。发电机输出功率P 恒定。用户消耗的功率为P ,
0 用户
升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 和U,输电线总电阻为r。下列说法正确的是 ( )
1 2
n U
A.升压变压器原、副线圈匝数比
1
=
1
n U
2 2
B.将P下移,用户获得的电压将升高北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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C.输电线上的功率关系为P=P
+U2
0 用户 2
r
1
D.若U 提高为原来的10倍,输电线上损失的功率为原来的 答案 AD
2
100
[教师专用题组]
【应用集训】
1.(2020辽宁丹东期末)如图所示为理想变压器,四个灯泡L、L、L、L 都标有“4 V 4 W”,变压器原、副线圈匝数
1 2 3 4
比n∶n=4∶1。要求灯泡一个都不能烧毁,假设灯泡电阻不变,则a、b间交流电压的有效值不能超过 ( )
1 2
A.25 V B.24 V C.20 V D.16 V
答案 A 由图可知,L 与L 并联后与L 串联,故L 中电流为L 与L 中电流之和;L 中电流为原线圈中的电流,而L
2 3 4 4 2 3 1 4
中电流等于副线圈中的电流,根据电流之比与线圈匝数之比关系可得 I = n =1,故L 应达到额定功率,即输出电流为
1 2 4
I n 4
4 1
P 4
I= = A=1 A,L 与L 中电流均为0.5 A,此时并联部分电压为2 V,变压器输出电压为U=(4+2) V=6 V,输入电压为
2 2 3 2
U 4
U=n U=24 V,此时灯泡L 中电流为0.25 A,电压为1 V,故U =(24+1) V=25 V,故选A。
1 1 2 1 m
n
2
2.(2020河南南阳期末)一交流电源,电压U=220√2 sin 100πt(V),通过理想变压器对电路供电,电路如图所示。已知原副
线圈匝数比为4∶1,灯泡的额定功率为55 W,排气扇电机线圈的电阻为1 Ω,电流表的示数为3 A,用电器均正常工作,电表
均为理想电表,保险丝阻值忽略不计,则 ( )
A.电压表的示数为880 V
B.电动机的发热功率为4 W
C.电动机的电功率为106 W
D.通过保险丝的电流为12 A
答案 B 根据题意知道变压器的输入电压的有效值为U
1
=220 V,电压表示数为变压器的输出电压,根据变压比 U 1=
U
2
4,可以得到U=55 V,故A错误。因为灯泡正常发光,所以通过灯泡的电流为I = P =1 A,电流表的示数为变压器的输
2 L L
1 U
L
出电流I=3 A,根据并联电路电流的特点可知通过电动机的电流为I =I-I =2 A,所以电动机的发热功率为P = R =4
2 M 2 L 热 I2 M
M北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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I
W,故B正确。电动机的电功率为P=UI =110 W,故C错误。通过保险丝的电流为变压器的输入电流I,根据变流比
2 M 1 2
I
1
4
= ,可知I=0.75 A,故D错误。
1
1
3.(2020吉林长春六中3月二模)(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T 和降压变压
1
器T 向用户供电,已知输电线的总电阻R=10 Ω,降压变压器T 的原、副线圈匝数之比为4∶1,副线圈与用电器R 组成闭
2 2 0
合电路。若T、T 均为理想变压器,T 的副线圈两端电压U=220√2 sin 100πt(V),当用电器电阻R=11 Ω时 ( )
1 2 2 0
A.通过用电器R 的电流有效值是20 A
0
B.当用电器的电阻R 减小时,发电机的输出功率减小
0
C.发电机中的电流变化频率为100 Hz
D.升压变压器的输入功率为4 650 W
答案 AD 降压变压器副线圈两端电压有效值为U= U m=220√2 V=220 V,负载电阻为11 Ω,所以通过R
0
电流的有
√2 √2
效值是20 A,故A正确。当用电器的电阻R 减小时,由于电压不变,电流增大,输出功率增大,则发电机的输出功率也增
0
大,故B错误。交流电经过变压器,频率不变,则交流电的频率f=ω/2π=50 Hz,故C错误。根据I∶I=n∶n 得,输电线上的电
3 4 4 3
流I=5 A,则输电线上损耗的功率P = R=25×10 W=250 W,降压变压器的输入功率P=UI=220×20 W=4 400 W,则升
3 损 I2 3 4 4
3
压变压器的输出功率P=P+P =4 400 W+250 W=4 650 W,故D正确。
3 损
4.(2020江苏南通泰州一模)某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示,A、B为理想变压器,R为输电线路的电阻,
灯泡L、L 规格相同,保持变压器A的输入电压不变,开关S断开时,灯泡L 正常发光,则 ( )
1 2 1
A.仅将滑片P上移,A的输入功率不变
B.仅将滑片P上移,L 变暗
1
C.仅闭合S,L、L 均正常发光
1 2
D.仅闭合S,A的输入功率不变
答案 B 仅将滑片P上移,则A变压器的副线圈匝数变小,电压变小,则输电线上的电流变小,则A变压器的输入功率
也变小,相应的B变压器的输出功率减小,L 变暗,故A错误,B正确;仅闭合S,则B变压器的负载电阻变小,总电流变大,
1
输出功率变大,则变压器A的输入功率也变大,相应的输电线上的电流变大,输电线上损失的电压变大,B变压器的原线
圈电压变小,副线圈电压也变小,即灯泡两端的电压变小,灯泡不能正常发光,故C、D错误。
5.(2020河南郑州一模,4)某理想变压器有两个副线圈,原线圈匝数为n,两个副线圈匝数分别为n 和n,如图所示。所接
1 2
电阻R=R,电流表为理想交流电表,D为理想二极管,原线圈接正弦交流电源,下列说法正确的是 ( )
1 2北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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A.滑动变阻器R滑片向上滑动时,电流表示数变小
B.滑动变阻器R滑片向上滑动时,副线圈n 的输出电压变大
2
C.R 两端的电压与R 两端的电压之比为n∶n
2 1 1 2
D.R 的功率与R 的功率之比为 ∶
2 1 n2 n2
1 2
答案 A 试题以理想变压器为情境,考查变压器知识,主要考查理解能力,体现了科学推理学科素养。
根据理想变压器的电压和匝数的关系可知,原线圈和副线圈的匝数不变,输入电压不变,则两副线圈的输出电压不
U2
变,故B错误;滑动变阻器R滑片向上滑动时,R接入电路的阻值减小,匝数为n 副线圈的电阻变大,根据功率公式P=
1
R
可知,匝数为n 副线圈输出功率减小,根据输入功率等于输出功率可知,原线圈的输入功率减小,原线圈的输入电压不变,
1
则输入电流变小,电流表示数变小,故A正确;电阻R 两端的电压为匝数为n 副线圈两端电压,R 两端的电压不是匝数为
1 1 2
n 副线圈两端的电压,故R 两端的电压与R 两端的电压之比不等于n∶n,故C错误;电阻R 两端的电压为匝数为n 副线
2 2 1 1 2 1 1
圈两端电压,R 两端的电压不是匝数为n 副线圈两端的电压,根据功率公式P=U2 结合变压比 U = n 可知,R 的功率与
2 2 1 1 2
R U n
2 2
R 的功率之比不等于 ∶ ,故D错误。
1 n2 n2
1 2
6.(2020河南、广东等省联考,16)如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,理想电压表读数为55 V,灯泡L 的功
1
率为55 W,a、b端输入稳定的交流电压如图乙所示,滑动变阻器最大电阻为20 Ω,滑片P处于变阻器R的中间位置,则
( )
甲
乙
A.L 与L 消耗的电功率之比为11∶15
1 2
B.通过L 的电流为3 A
1
C.若向上移动P,电压表读数将变大
D.若向上移动P,电源输出功率将不变
答案 A 理想电压表读数为55 V,根据变压比可知变压器原线圈两端电压为165 V,灯泡L 两端电压为55 V,则流过
1
1
灯泡L 的电流为1 A,根据电流比与匝数比成反比可知变压器输出电流为3 A,滑动变阻器两端电压U =3× ×20 V=30
1 R
2
V,灯泡L 两端电压U=55 V-30 V=25 V,灯泡L 消耗的电功率P=25×3 W=75 W,L 与L 消耗的电功率之比为
2 2 1 2
55∶75=11∶15,A选项正确,B选项错误。若向上移动P,R接入电路的电阻变小,变压器输出电流变大,变压器输入电流变北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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大,灯泡L 两端电压变大,原线圈两端电压变小,则副线圈两端电压变小,电压表示数变小,原线圈中电流增大,电源输出
1
功率变大,C、D选项错误。故选A。
7.(2019长沙一中月考八,19,6分)(多选)如图所示为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,交流发电机的输出电
压的有效值恒为U、输电线的总电阻r,用户所用的电器(均为纯电阻)、降压变压器匝数均不变。若增大升压变压器
1
原、副线圈的匝数比,则下列判断正确的是 ( )
A.升压变压器原线圈中的电流减小
B.输电线上损失的功率增大
C.输电线上的总电压增大
D.用户所用的电器的总电流减小
答案 AD 设用户所用的电器的等效电阻为R,升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为k∶1、k∶1,则降
1 2
U U I U
压变压器的原线圈的等效电阻R
3
=
3
,而
3
=k
2
,
4
=k
2
,R=
4
,得R
3
=
k2
R;同理,升压变压器的原线圈的等效电阻R
1
=
k2
I U I I 2 1
3 4 3 4
U U
(r+R)= (r+ R),故k 增大,R 也增大,升压变压器原线圈中的电流I= 减小,选项A正确;由 =k 可知,k 增大时,U
3 k2 k2 1 1 1 1 1 1 1 2
1 2 R U
1 2
减小,输电线上的电流I 减小,输电线上损失的功率P= r减小,选项B错误;输电线上的总电压U=Ir减小,选项C错误;
2 I2 2
2
I
由 4 =k 2 得,用户所用电器的总电流I 4 =k 2 I 3 =k 2 I 2 减小,选项D正确。
I
3
8.(2018长郡中学一模,14)(多选)如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n=800和n=200的两个线圈。由于铁芯不闭合,
1 2
上线圈产生的磁场将在空间发散,下线圈处的磁场减弱,所以这种变压器能量的损耗很大。当上线圈两端与e=14.1
sin(314t)V的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是( )
A.14.1 V B.2.5 V
C.2.0 V D.1.0 V
答案 CD 根据e=14.1 sin(314t)V可知交流电的最大值为U =14.1 V,则其有效值U =
m 1
14.1
V=10 V。由图可知原线圈匝数为n ,副线圈的匝数为n ,如果变压器是理想变压器,那
1 2
√2
么输入电压和输出电压的关系有U ∶U =n ∶n ,可得U =n U ,U =2.5 V,因为交流电压表读数
1 2 1 2 2 2 1 2
n
1北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A
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是有效值,故如果是理想变压器则B正确,但实际变压器存在漏磁现象,故通过原线圈的磁通
量大于通过副线圈的磁通量,故副线圈的实际输出电压小于2.5 V,故C、D正确。
