2013年高考物理专项冲击波讲练测系列专题24变压器和电能输送【重点知识解读】1.变压器是根据电磁感应现象工作的。变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比，即=；理想变压器的输入功率等于输出功率。对于变压器，输入电压决定输出电压，输出功率决定输入功率。【高考命题动态】交变电流与工农业生产和人们生活息息相关，也是高考必考内容。高考对变压器和电能输送的考查涉及变压器、动态电路、电能输送等，难度中等。【最新模拟题专项训练】。1.（2013安徽黄山七校联考）如图所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表．当滑动变阻器R的滑动头向下移动时()A．灯L变亮B．各个电表读数均变大C．因为U1不变，所以P1不变D．P1变大，且始终有P1=P2答案：D解析：当滑动变阻器R的滑动头向下移动时15\n，电流表读数增大，变压器输出电流增大，电阻R两端电压增大，电压表读数减小，电灯L变暗，选项AB错误；根据变压器功率关系，P1变大，且始终有P1=P2，选项C错误D正确。3.（2013辽宁沈阳二中测试）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器。已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则()A.交流电的频率为0.02HzB.原线圈输入电压的最大值为200Vwww.ks5u.comC.电阻R2的电功率约为6.67Wwww.ks5u.comD.通过R3的电流始终为零单向导电性等知识点，意在考查考生综合运用知识的能力。【解题思路】由图2可知，原线圈电压最大值为311V，有效值为220V，选项A错误；由变压公式可知，副线圈输出电压为22V，根据二极管单向导电性和有效值的定义可得，电压表示数为U=11V，选项B错误；变压器输出功率为P=U215\n/R=24.2W，变压器输入电流即电流表示数为0.11A，选项C正确；当二极管反向电压时，电压最大，二极管两端的最大电压为副线圈输出电压最大值22V，选项D正确。【技巧点拨】由交变电流图象可以直接得出交变电流的最大值和周期，利用相关知识可以得出有效值和频率。交变电流表和电压表示数都是交变电流的有效值。理想变压器输入功率等于输出功率，由此可以得出变压器输入电流。5．（2013山东青岛二中测试）随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（）A．输电线上损耗的功率为B．输电线上损耗的功率为C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D．采用更高的电压输电会降低输电的效率6.（2013安徽师大摸底）一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10Ω的电阻，则( )A．流过电阻的最大电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是141VC．变压器的输入功率是2.2×103W15\nD．在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是20J柴油发电机安置区火线零线7．（2012年2月河北省五校联盟模拟）“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机。该发电机说明书的部分内容如表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示．发电机到安置区的距离是400m，,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω。安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时：型号AED6500S最大输出功率60kW输出电压范围220～300VA．输电线路中的电流为20AB．发电机的实际输出电压为300VC．在输电线路上损失的电功率为8kWD．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300V.答案：C解析：当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I=P/U=200A，选项A错误；发电机的实际输出电压为U+Ir×2×400=220V+200×2.5×10-4×2×400V=260V，选项B错误；在输电线路上损失的电功率为P损=I2r×2×400=2002×2.5×10-4×2×400W=8000W=8kW，选项C正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是260×1.4V=364V，选项D错误。8．（2012年2月武汉调研）如图所示，某变电站用10kV的高压向10km外的小区供电，输送的电功率为200kW。现要求在输电线路上损耗的功率不超过输15\n8.答案：CD解析：由P=UI解得输电电流I=P/U=20A。输电线路上损耗的功率不超过P损=200kW×2%=4kW，由P损=I2R解得R=10Ω.由于输电线长度需要20km，所以可以选择千米电阻0.5Ω/km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项CD。9．（2013唐山摸底）如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2，最初电键S是断开的，现闭合电键S，则A．副线圈两端电压变大B．灯泡L1变亮C．电流表A1示数变大D．电阻R中的电流变小答案：C解析：闭合电键S，副线圈两端电压不变，选项A错误；副线圈输出电流增大，电阻R中的电流变大，灯泡L1两端电压降低，灯泡L1变暗，选项BD错误；电流表A1示数变大，选项C正确。10．（2013温州八校联考）图10中的变压器为理想变压器，原线圈匝数与副线圈匝数之比为10:1，变压器的原线圈接如图11所示的正弦式交流电，电阻和电容器15\n连接成如图10所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表V为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（）A．电压表V的读数约为7.07VB．电流表A的读数为0.05AC．电阻上消耗的功率为2.5WV的读数约为7.07V，选项A正确；变压器输出功率为P2=U2I2=U22/(R1+R2)=(10)2÷40W=5.0W，由P1=U1I1=5.0W可得电流表A的读数为/40=0.035A，选项B错误；电阻上消耗的功率为P2/2=2.5W，选项C正确；若闭合开关S，R1和R3并联部分电压最大值为7V，电容器不会被击穿，选项D错误。11.（2013湖北摸底）用电高峰期，电灯往往会变暗。我们可将这一现象简化为如下问题进行研究:如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R的输电线连接两只灯泡L1和L2。当开关S闭合时，下列说法正确的是A.副线圈中的电流增大B.原线圈中的电流减小C.加在R两端的电压增大D.加在L1两端的电压减小答案：ACD解析：当开关S闭合时，副线圈中的电流增大，加在R两端的电压增大，加在L1两端的电压减小，选项ACD正确B错误。15\n解析：当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确。13.（2012江苏苏州期末）如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1VB．当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2AC．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25HzD．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大15\n解析：当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V，选项A错误；当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A，选项B正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率仍为50Hz，选项C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压为44V，副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率变大，选项D正确。14．（2012河北衡水中学期末）如图是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接交流电压U，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是（）URL2L1QSA．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗 C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗.答案：C解析：P不动，将Q向右移动，变压器输出电流减小，输出功率减小，变压器的输入功率变小，选项A错误；P不动，将Q向左移动，变压器输出电流增大，两灯均变亮，选项B错误；Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的副线圈匝数增多，输出电压增大，输出功率增大，输入功率变大，选项C正确；P、Q都不动，断开开关S，L1将变亮，选项D错误。图2uRLCⅠⅡⅢ123u/V0-36t/10-2s乙36甲15．（2012北京海淀期末）如图2甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=6：1，副线圈两端接三条支路，每条支15\n路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）A．副线圈两端的电压有效值均为216VB．副线圈两端的电压有效值均为6VC．灯泡Ⅰ变亮D．灯泡Ⅲ变亮16．（2012唐山调研）2011年入夏以来，中国南方贵州、云南、重庆等省市部分地区出现持续高温、少雨天气，引起不同程度旱情，导致大面积农作物受灾，造成群众饮水短缺等基本生活困难。目前旱情仍在持续中，电力部门全力确保灾区的用电供应。如下图所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变，如果发电厂欲增大输出功率，则下列说法正确的是（）A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例减少15\n【最新高考题专项检测】1（2012·山东理综）图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是A．电压表的示数等于5VB．电压表的示数等于VC．实现点火的条件是>1000D．实现点火的条件是<1000【答案】BC【解析】电压表的示数为电压有效值，等于V，选项B正确A错误。当变压器匝数比15\n>1000，变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。选项C正确D错误。【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。2.（2011新课标理综）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压3.(2012·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2。则P1和P2/P1分别为A．，B．R，C．，D．R，【答案】D【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路电压为kU，线路中电流I=P/kU，线路损耗的电功率为P1=I2R=R15\n。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路电压为nkU，线路中电流I=P/nkU，线路损耗的电功率为P2=I2R=R。P2/P1=，选项D正确ABC错误。【考点定位】本题考查变压器、电能输送等，意在考查考生灵活应用相关知识的能力。【点评】此题考查电能的输送，考查输电功率的变化引起的其灯泡熔断器5．（浙江省六校2012年2月联考）如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是A．图示位置穿过线框的磁通量为零15\nB．线框中产生交变电压的有效值为500VC．变压器原、副线圈匝数之比为25︰11D．变压器输出端最多能并联83只60瓦的灯泡6．（2013四川自贡一诊）如右图所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2=10：1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压。变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（电阻随温度升高而减小），R1为一定值电阻。下列说法正确的是（）A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22V答案．D解析：当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确。7.（2013安徽皖南八校联考）某理想变压器原、副线圈的匝数比为44∶3，原线圈a.b间所接电原电压按图所示规律变化，副线圈接有负载电阻，电流表的示数为2.2A，则下列判断正确的是A．.副线圈两端输出的电压为15V15\nB．.原线圈中的电流为0.15AC．变压器的输入、输出功率之比为44∶3D．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝220sin100t（V）8、（2013江苏常州模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u=100sin50πt（V），在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R=10Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是：（）uARCA、电流表示数是1AB、电流表示数是AC、电阻R消耗的电功率为10WD、电容器的耐压值至少是V答案：CD解析：由变压公式，副线圈输出电压为10V，由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项AB错误；电阻R消耗的电功率为P=102/10W=10W，选项C正确；副线圈输出电压最大值为V，电容器的耐压值至少是V，选项D正确。9.（2013河南三市联考）如图所示，理想变压器与电阻R,交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为电阻R=10ΩD图乙是R两端电压U随时间变化的图象，Um=10V。则下列说法中正确的是A.通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR=cos100πt(A)15\nB.电流表A的读数为C.电压表V的读数为10VD.变压器的输人功率为1OW15
