3.4变压器为什么能改变电压 专项测试（Word版含解析）

3.4、变压器为什么能改变电压
一、单选题
1．如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e111sin100t（V）。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25︰11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，输入功率为1100W，输电线路总电阻R25Ω，电动机内阻r8.8Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则正确的是（　　）
A．电动机的机械效率为60%
B．电流表的示数为10A
C．输电线路损失的电功率为200W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1︰5
2．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u=220sinπt（V）
B．电压表的示数为220V
C．变压器原、副线圈的匝数比为11：1
D．变压器的输入功率为110W
3．如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有(　　)
A．向下滑动P
B．减小交流电源的频率
C．增大交流电源的频率
D．减小交流电源电压
4．如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小．理想变压器原、副线圈的匝数比为 10︰1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1 220sin100πt (V)，则( )
A．电压表的示数为 22V
B．副线圈中交流电的频率为 100 Hz
C．在天逐渐变黑的过程中，电流表 A2 的示数变小
D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变大
5．在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功率一定，如果将输电电压提高到原来的10倍，则输电线上消耗的功率减小到原来的( )
A．10倍 B．1/10 C．100倍 D．1/100
6．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，五个完全相同灯泡的额定电压均为U，交流电源的电压恒定不变．当闭合K3、K4而断开K5时，灯泡L3和L4恰能正常工作，则以下判断正确的是
A．当闭合K3、K4而断开K5时，L1和L2都能正常工作
B．当K3、K4、K5都闭合时，L1和L2都能正常工作
C．当闭合K3、K4而断开K5时，交流电源的电压为2U
D．当K3、K4、K5都闭合时，L1和L2的功率会减小
7．某电站采用6000V的电压进行远距离输电，输送总功率为500kW，测得安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜读数相差4800 kW·h，下列说法正确的是(　　)
A．输送电流为12A B．用户得到的功率为400 kW
C．输电效率为60% D．输电导线的电阻为86.4 Ω
8．如图所示，理想变压器的端所接的交变电压，、是规格为“4V、3W”的灯泡，现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光，电压表、均为理想交流电压表。（电阻箱R调节过程中所有元件均可安全工作）则（　　）
A．端所接交流电的有效值为16V，频率为100
B．变压器原、副线圈匝数比为4：1
C．减小电阻箱R连入电路的阻值，电压表的示数不变
D．减小电阻箱R连入电路的阻值，电压表的示数减小
9．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片沿的方向滑动，则下列说法正确的是（　　）
A．电压表V1示数不变
B．电压表V2示数增大
C．电压表V3示数增大
D．电流表A1的示数减小
10．如图所示为远距离输电线路的示意图，若保持发电机的输出电压不变，下列叙述中正确的是（ ）
A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率有关
B．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定
C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率减小
D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
11．如图所示，矩形线框的匝数为N，面积为S，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，定值电阻R1、R2的阻值均为R，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，现让线框由图示位置开始绕轴OO'以恒定的角速度沿逆时针方向转动，忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是（　　）
A．图示位置，线框的输出电压为
B．流过定值电阻R2的电流为
C．矩形线框的输出功率为
D．定值电阻R1消耗的电功率与理想变压器的输出功率之比为1∶1
12．如图为日常生活中常见的电子打火灶点火装置原理图。将1.5V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压，再将其加在匝数比的理想变压器的原线圈上，副线圈两端就可获得高压引发电火花点燃燃气。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6V B．放电针之间电压最高可达12000V
C．放电针之间交流电压频率100Hz D．放电针每隔0.04s点火一次
13．如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是（　　）
A．变压器的输出电压U2增大 B．变压器的输出电压U4减小
C．输电线上的电流I3减小 D．输电线损耗的功率减小
二、多选题
14．如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为、，交流电压表的示数为U，交流电流表的示数为I，、是完全相同的灯泡，根据以上条件能计算出的物理量是（忽略温度对灯丝电阻的影响）（　　）
A．线圈A端的输入电压 B．灯泡两端的电压
C．变压器的输入功率 D．通过灯泡的电流
15．如图所示的电路中，自耦变压器为理想变压器，相同的灯泡A、B的额定电压均为20V，定值电阻R的阻值与灯泡正常发光的阻值相同，在M、N两端输入u=U0sinωt的正弦交流电，开关S闭合，自耦变压器的滑动触头P恰好位于线圈的中点时，两个灯泡均正常发光，则下列判断正确的是（下列操作中，灯泡均不会损坏）（　　）
A．U0=60V B．电压表的示数为30V
C．仅将滑动触头P向上移，两个灯泡变暗 D．仅断开电键S，灯泡A变亮
16．一理想变压器原、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如图所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则（　　）
A．流过电阻的电流是10A
B．变压器的输入功率是1×103 W
C．与电阻并联的电压表的示数是V
D．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
三、填空题
17．某水电站给远处山村送电的输出功率是，用电压输送，线路上损失功率为，如果改用高压输电，线路上损失功率是_____。
18．线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给______，储存在______中．
19．（1）甲、乙两图为互感器结构图，甲图中a电表为______，乙图中b电表为______。
A．直流电压表 B．交流电压表 C．直接电流表 D．交流电流表
（2）如图所示为探究电感器对交流电的阻碍作用的实验电路图，在实验过程中，通过改变交流信号的频率和电感器的电感，可观察到：
在电感和电源电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越______；在信号频率和电源输出电压一定的情况下，电感越大，小灯泡亮度越______。
20．某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10-8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，升压变压器的输出电压为________，输电线路上的电压损失为________。
四、解答题
21．发电机输出功率40Kw，输出电压400V，用变压比（原副线圈匝数比）为1:5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5Ω，到达用户后再用变压器将为220V，求：
（1）输电线上损失的电功率；
（2）降压变压器的降压比．
22．如图所示，交流发电机电动势的有效值为E=20V，内阻不计，它通过一个R=6Ω的指示灯连接变压器，变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V 0.25W”，灯泡都正常发光导线电阻不计，求：
（1）降压变压器初级、次级线圈匝数比；
（2）发电机的输出功率(计算结果保留三位有效数字)．
23．一台小型发电机的最大输出功率为100kW，输出电压恒为1000V，现用电阻率为，横截面积为的输电线向远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不得超过发电机总功率的4%，求：
(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
(2)如果用户用电器的额定电压为220V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A.电动机的输入功率为，两端电压为，则通过电动机的电流
则电动机内部消耗的功率
则电动机输出功率
则电动机的机械效率
A错误；
BC.根据变流比可知，降压变压器输入电流
根据变压比可知，降压变压器输入电压
根据欧姆定律可知，输电线分压
△
输电线消耗功率
△△
则升压变压器输出电压
△
升压变压器的输出功率
△
则升压变压器输入功率
根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，则升压变压器的输入电流
电流表的示数为11A，BC错误；
D.根据变压比可知，升压变压器原、副线圈匝数之比
D正确。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．由图像可知
线圈电压的最大值为V，变压器输入电压的瞬时值表达式为
V
故A错误；
B．原线圈输入电压为220V，电压表示数为灯泡的额定电压
故B错误；
C．由B分析，结合变压比公式得
故C正确；
D．变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
向下滑动P，副线圈匝数减少，电压减小，灯泡变暗；故A错误；减小交流电源的频率时，电容器的容抗变大，通过电容器的电流更小，灯泡变暗，故B错误；增大交流电源的频率时，电容器的容抗减小，通过电容器的电流更大，灯泡变亮，故C正确；减小交流电源的电压，副线圈两端电压也减小，灯泡变暗，故D错误；
4．C
【解析】
【详解】
A.根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220V，根据电压之比等于线圈匝数之比可知，副线圈的电压的最大值为22V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为：U=22V，故A错误；
B.根据瞬时针表达式可得100π=2πf，所以副线圈中交流电的频率为：f=50Hz，故B错误；
C.在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大；电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变小，电流表A2的示数变小，故C正确；
D.由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P=UI可知，输出的功率要减小，故输入的功率也要减小，因输入电压不变，故输入功率变小，故D错误．
5．D
【解析】
【详解】
根据公式P=UI，输送功率一定，将输送电压提高10倍，故输送电流减小为原来的，所以根据公式，输电线电阻一定，故输电线上消耗的功率减小为原来的，所以D正确．
6．A
【解析】
【详解】
当闭合而断开，副线圈中的能正常工作，则此时副线圈两端的电压为U，则副线圈流过的电流为，根据，得流过原线圈的电流为，串联，则此时两端的电压为，即能正常工作，根据，得原线圈两端的电压为，则交流电源的电压为，故A正确，C错误；当都闭合时，副线圈电阻增加，所消耗的功率增大，则电流的输出功率增大，而电源的输出电压不变，故电源的输出电流增大，故不能正常工作，它们的功率会增大，故BD错误，故选A.
7．C
【解析】
【详解】
A、输送电流为：，故A错误；
B、安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜读数相差4800kWh，则损耗的功率：，用户得到的功率是：500kW-200kW=300kW，故B错误；
C、输电效率为：，故C正确；
D、由的变形公式得：，故D错误；
故选C．
【点睛】
已知输电电压与输电功率，由电功率公式P=UI的变形公式可以求出输电电流，由起点与终点两只电表的示数相差，可以求出输电损失的功率，然后由的变形公式求出导线电阻．
8．D
【解析】
【详解】
A．由题可知端所接交流电的最大值为，则有效值为16V，频率为
故A错误；
B．、都正常发光，则副线圈电压的有效值为4V，原线圈电压的有效值为，则根据
可知变压器原、副线圈匝数比为3：1，故B错误；
CD．设变压器的匝数比
原线圈的电流为，副线圈的总电阻为，根据题意可知两端的电压不变，根据电流与匝数的关系有
解得
则副线圈两端的电压为
根据电压与匝数的关系有
解得
则有
减小电阻箱连入电路的阻值，副线圈接入的总电阻减小，所以原线圈的电流增大，故灯泡两端的电压增大，因两端的电压不变，则电压表的示数变小，故D正确，C错误。
故选D。
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．电压表V1示数为原线圈两端电压，由于a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，则电压表V1的示数不变，故A正确；
B．由于原线圈两端电压不变，变压器匝数比不变，则电压表V2示数不变，故B错误；
C．变阻器的滑片沿的方向滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，副线圈中的电流增大，则R0两端电压增大，则电压表V3示数减小，故C错误；
D．由于副线圈中的电流增大，则原线圈中的电流增大，即电流表A1的示数增大，故D错误。
故选A。
10．A
【解析】
【详解】
A．由于发动机的输出功率不变即升压变压器的原电压不变，当用户用电设备消耗功率变化时，输入功率变化，因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化，故A正确；
B．输电线上的电流与用户以及电线上消耗的功率以及变压器的匝数比有关，故B错误；
C．当用户电阻减小时，导致电流增大，因此输电线上的损失功率增大，故C错误；
D．由于远距离输电式时输电线上有电压损失，因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故D错误。
故选A。
11．B
【解析】
【详解】
A．图示位置，线框的输出电压为
故A错误；
B．根据理想变压器变压规律可知R2两端电压为
流过定值电阻R2的电流为
故B正确；
C．矩形线框的输出功率为
故C错误；
D．定值电阻R1消耗的电功率与理想变压器的输出功率之比为
故D错误。
故选B。
12．B
【解析】
【分析】
【详解】
电压表显示的是有效值，原线圈两端电压表的读数为
故A错误；
根据交压器原副线图电压关系
计算出副线圈两端电压的最大值为12000V，故B正确；
C．正弦交流电的角速度为，所以交流电的频率为
50Hz
故C错误；
D．一个周期内电压可两次达到最高电压12000V，故每间隔0.01s点火一次，故D错误。
故选B。
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．升压变压器原副线圈的电压满足，由于发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
C．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，选项C错误；
BD．I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，选项B正确，D错误。
故选B。
14．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
由题意知线圈B两端的电压为U，设线圈C两端的电压为，则
所以
通过的电流为I，则可以求出的电阻，与的电阻相同，所以可求出通过的电流；根据以上数据可以求出、的功率，可得变压器总的输出功率，它也等于变压器的输入功率；根据题意无法求出线圈A的匝数和输入电压。
故选BCD。
15．CD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．S闭合时，自耦变压器的滑动触头P恰好位于线圈的中点时，两个灯泡均正常发光，定值电阻R的阻值与灯泡的阻值相同，灯泡两端的电压为20V，定值电阻的电压为40V，副线圈两端的电压为60V，根据变压比可知，原线圈输入的电压为30V，即电压表的示数30V，
AB错误；
C．滑片触头P向上移，原线圈的匝数变大，根据变压比可知，副线圈两端的电压减小，两个灯泡变暗，C正确；
D．断开电键S，副线圈电路中的电阻变大，电流变小，R两端的电压变小，灯泡A两端的电压变大，灯泡变亮，D正确。
故选CD。
16．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据变压器的规律得
根据欧姆定律得
A正确；
B．理想变压器的输入功率与输出功率相等，所以输入功率为
B正确；
C．与电阻并联的电压表的示数是有效值，所以示数为100V，C错误；
D．根据焦耳定律得
D错误。
故选AB。
17．250W
【解析】
【详解】
根据P=UI知，改用20000伏高压输电，输送电压增大10倍，则输送电流变为原来的，根据P损＝I2R知，损失的功率变为原来的，则线路上损失的功率
18． 磁场 磁场
【解析】
【分析】
【详解】
略
19． B D 暗 暗
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]甲图变压器并联在电路中，甲图中a电表为交流电压表。
[2]乙图变压器串联在电路中，乙图中b电表为交流电流表。
(2)[3]在电感和电源电压不变的情况下，信号频率越大，电感对电流的阻碍越大，灯泡D亮度越暗。
[4] 在信号频率和电源输出电压一定的情况下，电感越大，电感对电流的阻碍越大，灯泡D亮度越暗。
20． 8×104V 3.2×103 V
【解析】
【详解】
[1]由电阻定律知导线的电阻
输电线路损失功率为输出功率的4%，则
4%P＝I2r
代入数据得
I＝125 A
由理想变压器P入＝P出及P＝UI得输出电压
[2]输电线路上电压损失为
U′＝Ir＝125×25.6 V＝3.2×103 V
21．（1）；（2）。
【解析】
【详解】
设升压变压器的输出电压为，输入电压为，输入电流为I；降压变压器的输出电压为，输入电压为
（1）根据公式可得
则输出电流
则损失的电功率
（2）输电线上的电压降
降压变压器的输入电压为
；
则降压变压器的变压比
【点睛】
解决本题的关键知道变压器的电压比与匝数比的关系，以及知道输送功率与输送电压、电流的关系。
22．（1）（2）
【解析】
【详解】
（1）变压器的输入功率为
由题意副线圈所接电灯泡均正常发光，所以副线圈总电流为：
而原线圈：，，所以，，所以 ；
（2）由发电机的输出功率为：．
23．（1）1:6；（2）288:11；
【解析】
【详解】
（1）输电要用两根导线，则输电线的电阻为
由题意知
即
解得
则升压变压器原、副线圈匝数比
（2）输电线中的电流为
则输电线上损失的电压为
故降压变压器原线圈的电压为
则降压变压器原、副线圈匝数比为
【点睛】
解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比，以及掌握输电线上损失的功率，输电线上损失的功率往往是突破口．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页