題組一 理想變壓器的動態(tài)分析
1.(多選)(2024廣東汕頭模擬)心電圖儀是將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器,其輸出部分可等效為一個不計內(nèi)阻的交流電源,其電壓U1會隨著心跳頻率發(fā)生變化,如圖所示,心電圖儀與一理想變壓器的原線圈相連接,揚聲器(等效為一個定值電阻)與一滑動變阻器連接在副線圈兩端。下列說法正確的是( )
A.保持電壓U1不變,向左滑動滑片,原線圈電流變大
B.保持電壓U1不變,向右滑動滑片,揚聲器功率變大
C.保持滑片不動,當U1變大時,揚聲器的功率變大
D.保持滑片不動,當U1變大時,原線圈的電流減小
2.(2024廣東廣州模擬)降壓變壓器給用戶供電的電路示意圖如圖所示,R0表示輸電線的總電阻,假設(shè)用戶端的用電器均為純電阻器件,總電阻為R,若變壓器視為理想變壓器,輸入電壓恒定,電表可視為理想電表,當用戶使用的用電器減少時,則( )
A.電壓表V2示數(shù)增大
B.電流表A2示數(shù)保持不變
C.用電器R兩端電壓升高
D.電流表A1示數(shù)保持不變
3.(多選)(2024廣東東莞校聯(lián)考模擬)太陽能滅蟲器通過太陽能電池板在白天充電吸收能量,晚上用LED燈照明吸引蚊蟲,再用電網(wǎng)將其消滅。內(nèi)部電網(wǎng)的電路示意圖如圖所示,將交流電源接入理想變壓器的AB端,通過滑片調(diào)節(jié)原、副線圈的匝數(shù)比,內(nèi)置電網(wǎng)電極之間的電壓可達10 kV~60 kV。下列說法正確的是( )
A.該變壓器為降壓變壓器
B.該變壓器為升壓變壓器
C.滑片上移時,內(nèi)置電網(wǎng)兩電極間電壓升高
D.滑片上移時,內(nèi)置電網(wǎng)兩電極間電壓降低
題組二 遠距離輸電電路的兩類動態(tài)分析問題
4.(2023北京模擬)遠距離輸電線路的示意圖如圖所示。若發(fā)電機的輸出電壓不變,升壓變壓器和降壓變壓器都是理想變壓器,輸電導(dǎo)線有一定的電阻,下列說法正確的是( )
A.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
B.升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率
C.當用戶用電器總電阻減小時,通過升壓變壓器原線圈的電流變小
D.當用戶用電器總電阻減小時,降壓變壓器原線圈中電壓變小
5.白鶴灘水電站遠距離輸電電路示意圖如圖所示,如果升壓變壓器與降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機輸出電壓恒定,R表示輸電線電阻,則當用戶功率增大時( )
A.A2示數(shù)增大,A1示數(shù)減小
B.V1示數(shù)不變,V2示數(shù)減小
C.輸電線上的功率損失減小
D.V1、A1示數(shù)的乘積等于V2、A2示數(shù)的乘積
6.(多選)(2024甘肅金昌期中)遠距離輸電示意圖如圖甲所示,變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原線圈匝數(shù)為150,副線圈匝數(shù)為1 500,其輸入電壓如圖乙所示,遠距離輸電線的總電阻為20 Ω。降壓變壓器右側(cè)電路中R1為一定值電阻,R2為滑動變阻器,電壓表V為理想電壓表,升壓變壓器的輸入功率為75 kW。則( )
甲
乙
A.降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz
B.遠距離輸電線路損耗功率為9 kW
C.當滑片向a端滑動時,電壓表V的示數(shù)變大
D.當滑片向a端滑動時,輸電線上的電流變大
綜合提升練
7.(2024廣東深圳模擬)某款電吹風(fēng)的電路圖如圖所示,a、b、c、d為四個固定觸點,可動扇形金屬觸片可同時接觸兩個觸點。當觸片接通c、d兩點時,電吹風(fēng)不工作。電路中的變壓器可視為理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)比。當電吹風(fēng)接220 V交變電流時,額定功率為60 W的小風(fēng)扇能正常工作,小風(fēng)扇的輸出功率為52 W。下列說法正確的是( )
A.轉(zhuǎn)動觸片接通b、c觸點時,電吹風(fēng)吹出熱風(fēng)
B.正常工作時通過小風(fēng)扇的電流為1 A
C.小風(fēng)扇電動機的線圈內(nèi)阻為60 Ω
D.轉(zhuǎn)動觸片接通a、b觸點時,因電熱絲的電阻變大,會導(dǎo)致小風(fēng)扇的電流變小
8.(多選)(2023廣東東莞模擬)某小型發(fā)電站高壓輸電的示意圖如圖所示。已知升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器的輸入功率為20 kW,用戶獲得的功率為19.75 kW,輸電線的總電阻為10 Ω。在輸電線路上接入一個電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10。下列說法正確的是( )
A.電流表的示數(shù)為1 A
B.升壓變壓器的輸出電壓U2=4 000 V
C.其他條件不變,用戶數(shù)增多,輸電線上損耗的功率將增加
D.用電高峰期,為了讓用戶能夠正常用電,可將滑片向下滑
9.(2023重慶二模)如圖所示,矩形線框的匝數(shù)為N,面積為S,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,定值電阻R1的阻值為R,R2為滑動變阻器,線框所處磁場可視為磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,現(xiàn)讓線框由圖示位置開始繞OO'以恒定的角速度ω沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,忽略線框及導(dǎo)線的電阻,交流電壓表、電流表均為理想電表。下列說法正確的是( )
A.圖示位置時,線框的輸出電壓為NBSω
B.將R2的滑片上滑,線框的輸出功率增大
C.交流電壓表V的示數(shù)為
D.當R2=R時,矩形線框的輸出功率為
10.自行車的發(fā)電花鼓裝置可以在騎行時為車燈提供持續(xù)的電能,其原理可簡化如圖甲所示,圖中N、S是可與摩擦小輪同軸轉(zhuǎn)動的一對磁極,磁極周圍固定一個與理想變壓器相連的矩形線框,變壓器的輸出端與車燈相連。勻速騎行時,摩擦小輪在車輪的驅(qū)動下帶動磁極旋轉(zhuǎn),變壓器輸出正弦式交變電流。某輛攜帶發(fā)電花鼓裝置的自行車的部分結(jié)構(gòu)如圖乙所示,其中大齒輪與踏板相連,半徑較小的小齒輪1和半徑較大的小齒輪2與后輪同軸固定,騎行者可調(diào)節(jié)變速器使鏈條掛在不同的小齒輪上,騎行時摩擦小輪與車輪不打滑。下列說法正確的是( )
A.騎行速度越快,車燈一定越亮
B.騎行速度越快,交變電流的周期一定越大
C.同樣的騎行速度,鏈條掛在小齒輪1上相比掛在小齒輪2上,車燈更亮
D.同樣的騎行速度,變壓器原線圈的匝數(shù)越多,車燈越亮
參考答案
第3講 專題提升:變壓器典型問題分析
1.AC 解析 保持電壓U1不變,又因為原、副線圈的匝數(shù)不變,所以副線圈兩端電壓不變,向左滑動滑片,副線圈的總電阻減小,副線圈的電流變大,根據(jù)原、副線圈的匝數(shù)比與電流的關(guān)系可知原線圈電流變大,A正確;同理,保持電壓U1不變,向右滑動滑片,副線圈總電阻變大,副線圈的電流減小,所以揚聲器功率變小,B錯誤;保持滑片不動,副線圈的電阻不變,當U1變大時,副線圈的電壓增大,所以副線圈中電流增大,揚聲器的功率變大,C正確;保持滑片不動,副線圈的電阻不變,當U1變大時,副線圈的電壓增大,所以副線圈中電流增大,根據(jù)原、副線圈匝數(shù)與電流的關(guān)系,可知原線圈的電流增大,D錯誤。
2.C 解析 輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電壓恒定,則電壓表V2示數(shù)不變,A錯誤;當用戶使用的用電器減少時,輸出端總電阻增大,根據(jù)I2=,電流表A2示數(shù)減小,B錯誤;用電器R兩端電壓為U=U2-I2R0,用電器R兩端電壓升高,C正確;根據(jù)可知,電流表A1示數(shù)減小,D錯誤。
3.BD 解析 原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù),是升壓變壓器,故A錯誤,B正確;內(nèi)置電網(wǎng)兩電極間電壓U2=U1,滑片上移時,原線圈匝數(shù)n1增加,則內(nèi)置電網(wǎng)兩電極間電壓降低,故C錯誤,D正確。
4.D 解析 因在輸電導(dǎo)線上有電壓損耗和能量損耗,則升壓變壓器的輸出電壓總是大于降壓變壓器的輸入電壓,升壓變壓器的輸出功率總是大于降壓變壓器的輸入功率,A、B錯誤;若用戶用電器總電阻減小,則用電器的總數(shù)增多,則用戶功率增加,則降壓變壓器的輸入功率增加,由I=可知,通過輸電線的電流增加,由變壓器中電流與匝數(shù)的關(guān)系可知通過升壓變壓器原、副線圈的電流變大,由U耗=IR,可知U耗增加,則降壓變壓器原線圈兩端的電壓變小,C錯誤,D正確。
5.B 解析 發(fā)電機輸出電壓恒定,則升壓變壓器的輸出電壓U1不變,所以V1示數(shù)不變。當用戶功率增大時,輸電線輸電功率增大,而U1不變,所以I1增大,故A1示數(shù)增大,輸電線電阻R不變,輸電線上消耗的電壓將增大,降壓變壓器的輸入電壓減小,用戶端的電壓U2減小,同時I2增大以支持用戶功率的增大,所以V2示數(shù)減小,A2示數(shù)增大,A錯誤,B正確;I1增大,輸電線電阻R不變,所以輸電線上的功率損失增大,C錯誤;V1、A1示數(shù)的乘積表示升壓變壓器的輸出功率,V2、A2示數(shù)的乘積表示用戶端獲得的功率,二者數(shù)值不相等,其差值為輸電線的功率損失,D錯誤。
6.AD 解析 由題圖乙知交變電流的周期為0.02s,所以頻率為50Hz,A正確;由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250V,根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比知副線圈電壓為2500V,所以輸電線中的電流為I==30A,輸電線損失的電壓為ΔU=IR=30×20V=600V,輸電線路損耗功率為ΔP=ΔUI=18kW,B錯誤;當滑片向a端滑動時其阻值減小,副線圈兩端電壓不變,副線圈中電流增大,定值電阻的分壓增大,所以電壓表V的示數(shù)變小,C錯誤;由以上分析知副線圈電流增大,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流變大,D正確。
7.B 解析 轉(zhuǎn)動觸片接通b、c觸點時,電熱絲未接入電路,故電吹風(fēng)吹出的是冷風(fēng),A錯誤;原、副線圈匝數(shù)比,故正常工作時小風(fēng)扇兩端的電壓為U2=U1=60V,故通過小風(fēng)扇的電流為I==1A,B正確;小風(fēng)扇正常工作時,電動機的線圈內(nèi)阻產(chǎn)生的熱功率為P熱=P額-P出=8W,小風(fēng)扇電動機的線圈內(nèi)阻為r==8Ω,C錯誤;轉(zhuǎn)動觸片接通a、b觸點時,電阻絲與小風(fēng)扇并聯(lián),接入電路的電壓不變,小風(fēng)扇的兩端電壓不變,故電流不變,D錯誤。
8.BC 解析 根據(jù)升壓端輸入功率和最終用戶端的功率,可知輸電線上損失的功率P損=20kW-19.75kW=0.25kW,根據(jù)P損=I2R,得輸電線中的電流為I==5A,又因為電流互感器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10,則流過電流表的電流為0.5A,A錯誤;升壓變壓器為理想變壓器,故升壓變壓器的輸出功率為20kW,根據(jù)P=UI,得升壓變壓器的輸出電壓U2==4000V,B正確;其他條件不變,用戶增多,則用戶端總電阻減小,根據(jù)P=,可知用戶端總功率P4增大,因P3=P4、P3=U3I,用戶電壓U4不變,根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓關(guān)系可知降壓變壓器輸入電壓U3不變,故輸電電流I增大,根據(jù)P損=I2R可知輸電線損耗的功率將增加,C正確;用電高峰期,由于用電器的增多,輸電線上電流變大,損失的電壓增大,則導(dǎo)致用戶端的電壓下降。根據(jù)降壓變壓器原、副線圈電壓比滿足,可得用戶端電壓U4=U3,其他條件不變,將滑片上滑,則n3減小,會使U4變大,可保證用戶正常用電,D錯誤。
9.D 解析 圖示位置為中性面,穿過線框的磁通量最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0,即圖示位置時,線框的輸出電壓為0,A錯誤;線框轉(zhuǎn)速一定,輸出電壓一定,即變壓器原線圈兩端電壓一定,根據(jù)電壓匝數(shù)關(guān)系,副線圈兩端電壓一定,R2的滑片上滑,接入電阻阻值增大,副線圈中電流減小,則副線圈輸出功率減小,原線圈中輸入功率減小,定值電阻兩端電壓與原線圈電壓相等,為定值,即定值電阻消耗功率不變,可知R2的滑片上滑,線框的輸出功率減小,B錯誤;線框電阻不計,線框的輸出電壓的最大值為NBSω,則有效值為U1=,根據(jù),解得U2=,即交流電壓表V的示數(shù)為,C錯誤;定值電阻消耗的功率P1=,滑動變阻器消耗的功率P2=,則矩形線框的輸出功率為P=P1+P2=,D正確。
10.A 解析 騎行速度越快,摩擦小輪轉(zhuǎn)動越快,線圈的感應(yīng)電動勢越大,車燈的電流越大,車燈一定越亮,A正確;騎行速度越快,摩擦小輪轉(zhuǎn)動越快,摩擦小輪的角速度越大,根據(jù)T=,交變電流的周期一定越小,B錯誤;同樣的騎行速度,車輪的線速度相同,摩擦小輪的線速度相同,摩擦小輪的角速度相同,無論鏈條掛在小齒輪1上還是掛在小齒輪2上,車燈的亮度相同,C錯誤;同樣的騎行速度,車輪的線速度相同,摩擦小輪的線速度相同,摩擦小輪的角速度相同,變壓器原線圈的電壓相同,根據(jù),變壓器原線圈的匝數(shù)越多,變壓器副線圈兩端電壓越小,車燈越暗,D錯誤。

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