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同步分层精练（五十五） 变压器 电能的输送
1.(2023·浙江6月选考)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是 (　 )
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV 是指交流电的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
2.(2023·海南高考)(多选)如图是工厂利用u=220sin (100πt) V的交流电给36 V照明灯供电的电路,理想变压器原线圈匝数为1 100匝,下列说法正确的是 (　 )
A.电源电压有效值为220 V
B.交变电流的周期为0.02 s
C.副线圈匝数为180匝
D.副线圈匝数为240匝
3.(2024·浙江1月选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u=5sin (100πt) V的交流电,经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV,就会在打火针和金属板间引发电火花,实现点火。下列正确的是 (　 )
A.<
B.<
C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
4.(2025年1月·八省联考晋陕宁青卷)牙医所用的口腔X射线机,需利用变压器将电压从220 V升到96 kV,输出电流为1.0 mA。若将此变压器视为理想变压器,则 (　 )
A.该变压器的输入功率为96 kW
B.该变压器的原、副线圈匝数比为11∶4 800
C.该变压器的输入电流约为0.4 mA
D.该变压器功能主要利用自感现象实现
5.某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60,下列说法正确的是 (　 )
A.交流电的频率为10 Hz
B.副线圈两端电压的最大值为3 V
C.变压器输入电压与永磁铁的磁场强弱无关
D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
6.(2022·北京高考)某理想变压器的原线圈接在220 V 的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000 V,输出电流为300 mA。该变压器 (　 )
A.原、副线圈的匝数之比为100∶1
B.输入电流为30 A
C.输入电流的最大值为15 A
D.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
7.(2025·蚌埠模拟)水电是清洁能源,发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P,第一次直接通过输电线向用户供电时,用户得到的功率为P1,第二次利用如图所示的理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向用户供电时,用户得到的功率为P2,两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同,则的值为 (　 )
A. B.
C. D.
8.(2025·广州模拟)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为k,原线圈与定值电阻R0串联后接入输出电压大小恒定的交流电源,副线圈电路中接有理想电流表和滑动变阻器R(最大阻值等于R0),开始时滑片P位于滑动变阻器电阻丝的中央位置,如图所示。将滑片P向下滑至电阻丝长度四分之一处的a点时,电流表的示数记为I1,将滑片P向上滑至电阻丝长度四分之三处的b点时,电流表的示数记为I2。已知I2=2I1,则 (　 )
A.k=2 B.k=4
C.k=6 D.k=8
9.为了激发同学们的学习兴趣和探究精神,某学校建有节能环保风力发电演示系统,该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成,简易示意图如图所示。t=0时刻,发电机线圈所在平面与磁场方向垂直,风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动,已知发电机线圈面积S= m2,匝数为N=100匝,内阻不计;匀强磁场的磁感应强度为B= T。变压器部分,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶4。在用户部分电路中电表均为理想电表,定值电阻R1=R2=4 Ω,D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则 (　 )
A.发电机产生的瞬时电动势e=10sin(50πt)V
B.电压表的示数为40 V
C.电流表的示数为5 A
D.原线圈的输入功率为800 W
10.(2025·济宁模拟)如图所示,输入电压U为3U0时,完全相同的灯泡a、b的电压均为U0,其阻值恒定不变。已知RT为随温度升高阻值减小的热敏电阻,变压器为理想变压器,两灯泡始终未烧坏,下列说法正确的是 (　 )
A.原、副线圈匝数之比为3∶1
B.流经灯泡b的电流与热敏电阻的电流之比为1∶2
C.若热敏电阻RT温度升高,灯泡a变亮、b变暗
D.若热敏电阻RT温度升高,灯泡a变亮、b变亮
同步分层精练（五十五） 变压器 电能的输送
1.(2023·浙江6月选考)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是 (　 )
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV 是指交流电的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
解析:选A　升压和降压都需要在交流的时候才能进行,故送电端应该先升压再整流,用户端应该先变交流再降压,故A正确,B错误;1 100 kV 指的是交流电的有效值,故C错误;输电功率是由用户端负载的总功率来决定的,故D错误。
2.(2023·海南高考)(多选)如图是工厂利用u=220sin (100πt) V的交流电给36 V照明灯供电的电路,理想变压器原线圈匝数为1 100匝,下列说法正确的是 (　 )
A.电源电压有效值为220 V
B.交变电流的周期为0.02 s
C.副线圈匝数为180匝
D.副线圈匝数为240匝
解析:选BC　电源电压的有效值U= V=220 V,选项A错误;交流电的周期T== s=0.02 s,选项B正确;根据=,可得副线圈匝数n2=n1=×1 100=180匝,选项C正确,D错误。
3.(2024·浙江1月选考)如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u=5sin (100πt) V的交流电,经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV,就会在打火针和金属板间引发电火花,实现点火。下列正确的是 (　 )
A.<
B.<
C.用电压表测原线圈两端电压,示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
解析:选B　原线圈两端电压的有效值为U1= V= V,根据电压与匝数的关系有=,变压器副线圈两端电压的峰值U2max=U2,根据题意有U2max>10×103 V,解得>2 000,<,故A错误,B正确;用电压表测原线圈两端电压,电压表测的是有效值,则示数为U1= V= V,故C错误;根据ω=2πf=100π rad/s,解得f=50 Hz,变压器不改变频率,则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz,故D错误。
4.(2025年1月·八省联考晋陕宁青卷)牙医所用的口腔X射线机,需利用变压器将电压从220 V升到96 kV,输出电流为1.0 mA。若将此变压器视为理想变压器,则 (　 )
A.该变压器的输入功率为96 kW
B.该变压器的原、副线圈匝数比为11∶4 800
C.该变压器的输入电流约为0.4 mA
D.该变压器功能主要利用自感现象实现
解析:选B　理想变压器输出功率等于输入功率,则该变压器的输入功率为P=I2U2=1.0×10-3×96×103 W=96 W,选项A错误;该变压器的原、副线圈匝数比为===,选项B正确;变压器的输入电流为I1== A≈0.44 A,选项C错误;该变压器功能主要是利用互感现象实现,选项D错误。故选B。
5.某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60,下列说法正确的是 (　 )
A.交流电的频率为10 Hz
B.副线圈两端电压的最大值为3 V
C.变压器输入电压与永磁铁的磁场强弱无关
D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
解析:选B　周期T=0.2 s,频率f==5 Hz,故A错误;由理想变压器原理可知=,副线圈两端的最大电压为U2=U1=3 V,故B正确;变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生,故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关,故C错误;由理想变压器原理可知,充电电路的输入功率等于变压器的输入功率,故D错误。
6.(2022·北京高考)某理想变压器的原线圈接在220 V 的正弦交流电源上,副线圈输出电压为22 000 V,输出电流为300 mA。该变压器 (　 )
A.原、副线圈的匝数之比为100∶1
B.输入电流为30 A
C.输入电流的最大值为15 A
D.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
解析:选B　原、副线圈的匝数之比为===,故A错误;根据=可得输入电流为I1=I2=100×300×10-3A=30 A,故B正确;输入电流的最大值为Im=I1=30 A,故C错误;变压器不会改变交流电的频率,故原、副线圈交流电的频率之比为1∶1,故D错误。
7.(2025·蚌埠模拟)水电是清洁能源,发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P,第一次直接通过输电线向用户供电时,用户得到的功率为P1,第二次利用如图所示的理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向用户供电时,用户得到的功率为P2,两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同,则的值为 (　 )
A. B.
C. D.
解析:选B　由能量守恒得P-I2R=P1,P-R=P2,根据P=UI,两次输电用户电压相同,则第二次输电用户的电流为I'=I,降压变压器原、副线圈电流关系为=,联立解得= ,故选B。
8.(2025·广州模拟)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为k,原线圈与定值电阻R0串联后接入输出电压大小恒定的交流电源,副线圈电路中接有理想电流表和滑动变阻器R(最大阻值等于R0),开始时滑片P位于滑动变阻器电阻丝的中央位置,如图所示。将滑片P向下滑至电阻丝长度四分之一处的a点时,电流表的示数记为I1,将滑片P向上滑至电阻丝长度四分之三处的b点时,电流表的示数记为I2。已知I2=2I1,则 (　 )
A.k=2 B.k=4
C.k=6 D.k=8
解析:选A　设当滑动变阻器的阻值为R时,电流表的示数为I,则次级电压为IR,初级电压为kIR,初级电流为,则u=R0+kIR为定值,根据题意得u=R0+kI1·R,u=R0+kI2·R,其中I2=2I1,R=R0,解得k=2,故选A。
9.为了激发同学们的学习兴趣和探究精神,某学校建有节能环保风力发电演示系统,该系统由风力发电机、交流电变压器和用户三部分构成,简易示意图如图所示。t=0时刻,发电机线圈所在平面与磁场方向垂直,风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50转的转速转动,已知发电机线圈面积S= m2,匝数为N=100匝,内阻不计;匀强磁场的磁感应强度为B= T。变压器部分,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶4。在用户部分电路中电表均为理想电表,定值电阻R1=R2=4 Ω,D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则 (　 )
A.发电机产生的瞬时电动势e=10sin(50πt)V
B.电压表的示数为40 V
C.电流表的示数为5 A
D.原线圈的输入功率为800 W
解析:选C　发电机产生的最大电动势为Em=NBSω=NBS·2πn=10 V,因为t=0时刻,发电机线圈所在平面与磁场方向垂直,所以其瞬时电动势为e=Emsin(ωt)=Emsin(2πnt)=10sin(100πt)V,故A错误;因为发电机线圈无内阻,所以变压器原线圈两端的电压有效值为U1= V=10 V,因为变压器为理想变压器,所以副线圈两端的电压有效值为U2=U1=×10 V=40 V,因为电压表的示数为有效值,所以电压表的示数为40 V,故B错误;因为二极管为理想二极管,电流表的示数也为有效值,所以有R2=I2R2T,解得I=5 A,故C正确;电阻R1的功率为P1==400 W,电阻R2的功率为P2=I2R2=200 W,副线圈的功率为P副=P1+P2=600 W,因为是理想变压器,所以P原=P副=600 W,故D错误。
10.(2025·济宁模拟)如图所示,输入电压U为3U0时,完全相同的灯泡a、b的电压均为U0,其阻值恒定不变。已知RT为随温度升高阻值减小的热敏电阻,变压器为理想变压器,两灯泡始终未烧坏,下列说法正确的是 (　 )
A.原、副线圈匝数之比为3∶1
B.流经灯泡b的电流与热敏电阻的电流之比为1∶2
C.若热敏电阻RT温度升高,灯泡a变亮、b变暗
D.若热敏电阻RT温度升高,灯泡a变亮、b变亮
解析:选C　输入电压U为3U0时,灯泡a、b正常发光,故变压器原线圈两端的电压为2U0,副线圈两端的电压为U0,所以原、副线圈匝数之比为2∶1,A错误;设灯泡a、b正常发光时的电流为I0,则原线圈电流为I0,原、副线圈匝数之比为2∶1,由原、副线圈电流与匝数成反比可知,副线圈干路电流为2I0,即流经热敏电阻的电流为I0,则流经灯泡b的电流与热敏电阻的电流之比为1∶1,B错误;若热敏电阻RT温度升高,则灯泡和RT并联部分的总电阻R并减小,则I2增大,I1也增大,故灯泡a变亮,而U1 = U-I1R灯,可知原线圈电压U1减小,则副线圈电压U2减小,故灯泡b变暗,C正确,D错误。
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