1、理想变压器电能的输送1.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)如图为日常生活中常见的点火装置原理图,先将1.5 V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u=6sin t (V),然后将其加在理想变压器的原线圈n1上,当副线圈n2两端电压达到12 kV以上时放电针之间空气被击穿,从而引发电火花点燃气体。下列说法正确的是()A.原线圈两端所接交流电压表的读数为32 VB.副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等C.要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2103D.要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2 0002.(理想变压器的动态分析)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为21
2、,原线圈两端所加电压如图乙所示,与副线圈相连的两个灯泡完全相同,闭合开关S后,下列说法正确的是()A.电流表示数减小B.电压表示数为1102 VC.变压器的输入功率增大D.灯泡上的交变电流每秒钟方向改变50次3.(多选)(理想变压器的动态分析)(2020广东惠州高三一模)某发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的2倍,则()A.R消耗的功率变为2PB.电压表V的读数变为2UC.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变4.(多
3、选)(远距离输电、互感器)如图所示为某小型发电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率恒定为48 kW。在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为120,电流表的示数为1 A,输电线的总电阻为10 ,下列说法正确的是()A.用户端的功率为44 kWB.升压变压器的输出电压U2=2 400 VC.降压变压器的输入电压U3=2 000 VD.如果用户电压为220 V,则降压变压器的原副线圈匝数比为1015.(理想变压器原、副线圈关系的应用)家用燃气热水器点火装置的原理可简化如图,将家用交变电流u=2202sin 314t (V)接入理想变压器原线圈,原、副线圈的匝数分别为
4、n1、n2。已知点火针与感应针之间的电压瞬时值大于2 000 V,就会引发火花,点燃气体。以下判断正确的是()A.原线圈中磁通量的变化率大于副线圈B.由原理简化图可知,点火针的电势始终比感应针高C.原、副线圈变压器的匝数比可以为n1n2=18D.变压器的输入功率与输出功率之比P1P2=n1n2素养综合练6.(2020广东珠海高三三模)如图甲所示,M是一个小型理想变压器,原副线圈匝数之比n1n2=101,接线柱a、b间接一正弦交变电源,其电压随时间的变化规律如图乙所示。变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器,R1为一定值电阻。下列说法
5、中正确的是()A.电压表V的示数为22 VB.当R2所在处出现火警时,电压表V的示数增大C.当R2所在处出现火警时,电流表A的示数增大D.当R2所在处出现火警时,电阻R1的功率不变7.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n2=51,电阻R=20 ,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是()A.只断开S2后,原线圈的输入功率增大B.输入电压u的表达式u=202sin (50t)C.若S1换接到2,原线圈的输入功率为1.6 WD.若S1换接到2,R消耗的电功率
6、为0.8 W8.(2020福建福州高三模拟)一理想变压器原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值为R和2R的电阻,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示。设原线圈电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则下列说法中正确的是()A.U=22019 V,k=19B.U=31119 V,k=19C.U=22019 V,k=118D.U=31119 V,k=1189.(多选)(2020江苏南京师大附中高三模拟)如图所示,变压器为理想变压器,副线圈中三个电阻的阻值大小关系为R1=R2=2r=2 ,电流表为理想交流电表,原线圈输入正弦式交流电e
7、=2202sin100t(V),开关S断开时,电阻r消耗的电功率为100 W。下列说法正确的是()A.通过电阻r的电流方向每秒钟变化100次B.开关S闭合前后,电流表的示数之比为23C.开关S闭合前后,电阻R1两端的电压之比为23D.变压器原副线圈的匝数之比为22310.(多选)(2020山东日照高三月考)如图所示,导体棒ab的两个端点分别搭接在两个竖直放置、半径相等的金属圆环上,两圆环所在空间处于方向竖直向下的匀强磁场中,圆环通过电刷与导线c、d相接。c、d间接一理想变压器(匝数比n1n2=101),变压器副线圈接恒定电阻R0。导体棒ab绕与ab平行的水平轴(即两圆环的中心轴,轴与环面垂直)
8、OO以角速度匀速转动,电流表的示数为I,ab棒、圆环和导线电阻均不计。下列说法正确的是()A.输入变压器原线圈上的功率为P=100I2R0B.取ab在环的最低端时t=0,则导体棒ab中感应电流的表达式是i=2Isin tC.若在c、d之间换接电阻R1,电流表的示数不变,则R1=100R0D.若在c、d之间换接电阻R1,电流表的示数不变,则ab棒从圆环的最低端时转过90的过程中流过ab棒的电荷量为q=2I11.如图所示,一个理想变压器原线圈的匝数为50,副线圈的匝数为100,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导轨间距为0.4 m。导轨上有一长度略大于导轨间距且垂直于导轨的导体棒,导轨与导体棒的
9、电阻忽略不计,副线圈回路中电阻R1=5 ,R2=15 ,图中交流电压表为理想电压表。导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为v=5sin 10t(m/s),则下列说法正确的是()A.R1的功率为0.2 WB.电压表的示数为52 VC.水平外力为恒力D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s参考答案课时规范练36理想变压器电能的输送1.AD最大值为有效值的2倍,所以电压的有效值为U=62V=32V,即电压表示数为32V,故A正确;变压器不能改变频率,故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等,故B错误
10、;当变压器副线圈电压的瞬时值大于12000V时,就会在放电针间引发电火花进而点燃气体,转换器所输出的正弦交变电压最大值为6V,根据电压与匝数成正比,所以实现点火的条件是n2n1=120006=2000,故C错误,D正确。2.C原线圈输入电压不变,线圈匝数不变,则副线圈电压不变,即电压表示数不变,灯泡电阻不变,则电流表示数不变,A错误。原线圈的输入电压有效值U1=22022V=220V,根据变压器原理可得U2=n2n1U1=110V,所以电压表的示数为110V,B错误。当S接通后,两个灯泡并联,增加一个负载,则副线圈功率增大,所以变压器的输入功率增大,C正确。根据题图乙可知,周期T=0.02s,
11、则频率f=50Hz,灯泡上的交变电流每秒钟方向改变100次,D错误。3.BC根据Em=NBS,发电机线圈的转速变为原来的2倍,理想变压器的原线圈的最大电压为原来的2倍,根据U1=Em2,原线圈两端的电压有效值增大2倍,根据U1U2=n1n2,可知理想变压器的副线圈的电压为原来的2倍,电压表V的读数变为2U,B正确;R的电压变为原来的2倍,根据P=U2R,R消耗的功率变为4P,A错误;根据欧姆定律I=UR,通过理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍,根据I1I2=n2n1,理想变压器的副线圈的电流为原来的2倍,电流表A的读数变为2I,C正确;根据=2f,发电机线圈的转速变为原来的2倍,通过R的交变
12、电流频率变为原来的2倍,D错误。4.ABD设电流表的读数为IA,互感器的原、副线器的匝数比为nn=IAI2=120,解得I2=20A,线路上损失的电压U=I2r=2010V=200V,线路上功率的损耗P=UI2=20020W=4000W=4kW,用户端的功率为P用=P出-P=48kW-4kW=44kW,故A正确;升压变压器的输出电压U2=P出I2=4810320V=2400V,故B正确;降压变压器的输入电压U3=U2-U=(2400-200)V=2200V,故C错误;如果用户电压为220V,则降压变压器的原副线圈匝数比为n3n4=U3U4=2200220=101,故D正确;故选ABD。5.C理
13、想变压器的原线圈的磁通量的变化率与副线圈中磁通量变化率相同,故A错误;根据交变电流的特点可知,在前半个周期内,若点火针的电势比感应针高,则有在后半个周期内点火针的电势比感应针低,故B错误;根据原、副线圈的电压与匝数成正比可知n1n2=U1U222022000=16.5,故原、副线圈变压器的匝数比可以为n1n2=18,故C正确;根据理想变压器的特点可知,变压器的输入功率与输出功率之比为P1P2=11,故D错误。6.C由图像可知,输入的电压有效值为220V,变压器的电压与匝数成正比,由此可得副线圈的电压为22V,电压表测的是半导体热敏材料的电压,R1、R2的总电压为22V,所以电压表的示数小于22
14、V,所以A错误;当出现火警时,温度升高,电阻R2减小,副线圈的电流变大,所以原线圈电流即电流表示数增大,则R1的电压要增大,消耗的功率也增大,由于副线圈的总电压不变,所以R2的电压即电压表示数就要减小,所以C正确,B、D错误。7.D只断开S2后,负载电阻变为原来的2倍,副线圈电压不变,则副线圈的功率变小,即原线圈的输入功率变小,A错误;由图乙知周期T=0.02s,=20.02rad/s=100rad/s,所以输入电压u的表达式应为u=202sin100t(V),B错误;若S1换接到2,由U1U2=n1n2=51,U1=2022=20V,得电阻R电压有效值为4V,R消耗的电功率为P2=U22R=
15、4220W=0.8W,而变压器两端的功率相等,则输入功率也为0.8W,C错误,D正确。8.C设原线圈电流为I1,则副线圈电流I2=n1n2I1=3I1根据P=I2R可知原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k=I12RI222R=118原线圈电阻两端的电压为U=I1R则次级电压U2=I22R=6U则初级电压U1=n1n2U2=18U则U+18U=3112V=220V解得U=22019V故选C。9.ABD交流电的频率为f=2=50Hz,知通过电阻r的电流方向每秒钟变化100次,A正确;开关S闭合之前,次级电阻3,次级电流I2=U23,开关S闭合之后,次级电阻2,次级电流I2=U22,开关S闭合前
16、后次级电流比为23,根据I1I2=n2n1得原线圈的电流I1=n2n1I2,可知开关S闭合前后,电流表的示数之比和副线圈的电流之比相同是23,B正确;开关S闭合之前,通过电阻R1的电流IR1=I2=U23,开关S闭合之后,通过电阻R1的电流IR1=12I2=U24,开关S闭合前后,通过电阻R1的电流之比为43,C错误;开关S断开时,电阻r消耗的电功率为100W,可知次级电流,I2=Pr=10A,次级电压有效值U2=I2(R1+r)=30V,变压器初级电压有效值U1=220V,则变压器原副线圈的匝数之比为n1n2=U1U2=223,D正确。10.ACD由于电流表的示数为I,根据电流与匝数成反比可
17、得副线圈电流为10I,副线圈的电压为U2=I2R0=10IR0,根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,变压器原线圈两端的电压U1=100IR0,输入变压器原线圈上的功率为P=U1I=100I2R0,故A正确;ab在最低点时,ab棒速度方向与磁场垂直,此时的感应电动势最大,感应电流最大,所以棒ab中感应电流的表达式应为i=2Icost,故B错误;根据变压器原理可得U1=n1n2U2,I=n2n1I2;若将副线圈电阻等效接入原线圈,则等效电阻R等效=U1I=n12n22U2I2=n12n22R0,所以若在c、d之间换接电阻R1,电流表的示数不变,则R1=10212R0=100R0,故C正确;棒ab中感应电流的表达式应为i=BSR总cost=2Icost,则有BSR总=2I,根据电荷量的公式q=
