2020高考物理二轮练习选择题热点10电路和理想变压器问题（Word版带解析）

热点 10　电路和理想变压器问题 (建议用时：20 分钟) 1．利用实验室的手摇发电机产生的正弦交流电给灯泡 L 供电，其电 路如图所示．当线圈以角速度 ω 匀速转动时，电压表示数为 U，灯泡正常 发光．已知发电机线圈的电阻为 r，灯泡正常发光时的电阻为 R，电表均为 理想电表，导线电阻可忽略．则(　　) A．图中电流表示数为 U r B．灯泡的额定功率为 U2 R＋r C．发电机的线圈中产生的电动势的最大值为 U(1＋r R ) D．从线圈转到中性面开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u＝ 2Usin ωt 2．(多选)(2019·潍坊高三一模)如图所示，匀强磁场的磁感应 强度为 2 2 π T，矩形线圈面积为 0.08 m2，匝数为 10，电阻不计， 通过电刷与理想变压器原线圈相连，当线圈绕垂直磁场的轴 OO′ 以 50π rad/s 的角速度转动时，副线圈两端交流电压表的示数为 16 V，则(　　) A．在图示位置时矩形线圈产生的电动势为 0 B．矩形线圈产生的交流电周期为 0.02 s C．矩形线圈产生的电动势有效值为 80 2 V D．变压器原副线圈匝数之比为 5∶1 3．(多选)(2019·天津高考压轴卷)图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比 n 1∶n2＝5∶1.原 线圈接入如图甲所示的正弦交流电．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．电阻 R2 两端的电压频率为 50 Hz B．电流表的示数为 5 A C．原线圈的输入功率为 150 W D．将 R1 摘掉，电压表的示数不变 4．(多选)如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R1和 R3 均为定值电阻，R 和 R2 为滑动变阻器．当 R2 的滑片在滑动变阻器的中点时合上开关 S， 四个电表 A1、A2、A 和 V 的示数分别为 I1、I2、I 和 U，则下列说法正确的是(　　) A．如果将 R2 的滑片向 a 端移动，那么电源的总功率减小 B．如果将 R2 的滑片向 b 端移动，那么 R3 消耗的功率增大 C．如果将 R 的滑片向 c 端移动，那么 I1 增大，I2 减小，U 减小 D．如果将 R 的滑片向 d 端移动，那么 I1 减小，I2 增大，U 增大 5．(2019·烟台高三质量检测)如图所示为原、副线圈的匝数均可调节的理想变压器，原线 圈两端接一正弦交变电流，一小灯泡 L 和滑动变阻器串联接于副线圈两端，滑动头 P 置于中 间，小灯泡正常发光．为了使小灯泡亮度变暗，可以采取的措施有(　　) A．仅减少原线圈的匝数 n1 B．仅增加副线圈的匝数 n2 C．仅改变 R 的电阻，将滑动头 P 向 B 端滑动 D．仅增大原线圈交变电流的电压 6．(多选)(2019·烟台二模)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 4∶1，电压表、 电流表为理想电表．L1、L2、L3、L4 为四只规格均为“220 V，60 W”的灯泡．如果副线圈电 压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是(　　) A．电压表的示数为 660 V B．电流表的示数为 0.82 A C．a、b 两端的电压是 1 045 V D．a、b 两端的电压是 1 100 V 7．(多选)某同学在实验室中研究远距离输电．由于输电线太长，他将每 100 米导线卷成一卷，共卷成 8 卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作 用)．第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为 P1.第二次采 用如图所示的电路输电，其中理想变压器 T1 与电源相连，其原、副线圈的匝数比为 n1∶n2， 理想变压器 T2 与用电器相连，测得输电线上损失的功率为 P2.下列说法正确的是(　　) A．前后两次实验都可用于研究远距离直流输电 B．实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失 C．若输送功率一定，则 P2∶P1＝n21∶n22 D．若输送功率一定，则 P2∶P1＝n1∶n2 8．(2019·青岛二模)2019 年 8 月，山东省受台风“利奇马”影响，造成大面积停电．某通 信公司准备的应急供电系统如图所示，图中 T1、T2 分别为理想的升压变压器和降压变压器，R 表示输电线电阻，I 表示电流，U 表示线圈两端电压，n 表示线圈的匝数，下列说法正确的是(　　) A．如果发电机的输出功率为 P，则 P＝U1I1＝U2I2＝U4I4 B．若 n1∶n2＝n4∶n3，则有 U1＝U4 C．用户消耗的功率越大，输电线上消耗的功率越小 D．如果发电机的输出功率为 P，则输电线上消耗的功率为 P2 U R 热点 10　电路和理想变压器问题 1．解析：选 D.由欧姆定律可知，图中电流表示数为 I＝ U R，选项 A 错误；灯泡的额定功 率为 P＝UI＝ U2 R ，选项 B 错误；设发电机的线圈中产生的电动势的最大值为 Em，有效值为 E＝ Em 2 ，由闭合电路欧姆定律得 E＝U＋Ir，I＝ U R，联立解得 Em＝ 2U(1＋r R )，选项 C 错误；从线 圈转到中性面开始计时，发电机产生的正弦交变电流表达式为 i＝ 2Isin ωt，灯泡两端电压的 瞬时值表达式为 u＝ 2Usin ωt，选项 D 正确． 2．解析：选 AD.在图示位置时，磁通量最大，矩形线圈产生的电动势为 0，故 A 正确； 矩形线圈产生的交流电周期为 T＝ 2π ω ＝ 2π 50π＝0.04 s，故 B 错误；矩形线圈产生的电动势最大 值为 Emax＝NBSω＝10× 2 2 π ×0.08×50π V＝80 2 V，矩形线圈产生的电动势有效值为 E 有＝ Emax 2 ＝80 V，故 C 错误；变压器原、副线圈匝数之比为 n1 n2＝ U1 U2＝ 80 16＝5∶1，故 D 正确． 3．解析：选 ACD.由题图甲可知，交变电流的周期为 0.02 s，故频率为 50 Hz；而变压器 及二极管均不会改变交变电流的频率，故电阻 R2 两端的电压频率为 50 Hz，A 正确；经变压器后，输出电压为 100 5 V＝20 V，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在 R2 两 端；则由有效值的定义可得 U＝ 20 2 V＝10 2 V；则电流表的示数为 I＝ 10 2 4 A＝2.5 2 A，B 错误；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，输出功率 P＝ 202 4 W＋(2.5 2)2×4 W＝150 W， C 正确；因输出电压由输入电压决定，故将 R1 摘掉，电压表的示数不变，D 正确． 4．解析：选 AB.将 R2 的滑片向 a 端移动时 R2 接入电路中的电阻增大，外电路总电阻增 大，由闭合电路欧姆定律可知，电源输出电流 I 减小，电源的总功率减小，选项 A 正确；将 R2 的滑片向 b 端移动时 R2 接入电路中的电阻减小，外电路总电阻减小，R3 中电流增大，R3 消耗 的功率增大，选项 B 正确；将 R 的滑片向 c 端移动时，R 接入电路中的电阻增大，外电路总 电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电源输出电流 I 减小，R1 与 R2 两端电压减小，I1 减小， I2 减小，U 减小，选项 C 错误；将 R 的滑片向 d 端移动时 R 接入电路中的电阻减小，外电路 总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电源输出电流 I 增大，R1 与 R2 两端电压增大，I1 增 大，I2 增大，U 增大，选项 D 错误． 5．解析：选 C.仅减少原线圈的匝数 n1 或者仅增加副线圈的匝数 n2，则根据 n1 n2＝ U1 U2可知， 副线圈两端电压都增大，即通过小灯泡的电流增大，小灯泡都变亮，A、B 错误；仅改变 R 的 电阻，将滑动头 P 向 B 端滑动，滑动变阻器连入电路电阻增大，由于副线圈两端电压不变， 所以副线圈中电流减小，灯泡变暗，C 正确；仅增大原线圈交变电流的电压，则原线圈输入电 压 U1 增大，故 U2 也增大，通过灯泡的电流变大，小灯泡变亮，D 错误． 6．解析：选 BC.根据题图乙所示的副线圈电压图象，可知副线圈两端电压有效值为 U2＝ 220 V．由变压器变压规律可知，原线圈两端电压有效值为 U1＝4U2＝4×220 V＝880 V，选项 A 错误；副线圈所接的每个灯泡中的电流均为 I＝ P U2＝ 60 220 A＝ 3 11 A，电流表的示数为 I2＝3I＝ 3× 3 11 A＝0.82 A，选项 B 正确；由 U1I1＝U2I2，解得原线圈中电流 I1＝ I2 4 ＝ 9 44 A，灯泡电阻 R ＝ U P＝ 2202 60 Ω＝ 2 420 3 Ω，原线圈串联的灯泡两端电压为 U 灯＝I1R＝ 9 44×2 420 3 V＝165 V， a、b 两端的电压是 U 灯＋U1＝165 V＋880 V＝1 045 V，选项 C 正确，D 错误． 7．解析：选 BC.变压器只能改变交变电压，A 项错误；根据 P＝I2r 可知，减小输电电流 能减小远距离输电的能量损失，B 项正确；若输送功率一定，第一次实验输电线上的电流为 I ＝ P U1，输电线上损耗的功率为 P1＝I2r＝( P U1 ) 2 r，第二次实验，升压变压器副线圈两端的电 压 U2＝ n2 n1U1，输电线上的电流为 I′＝ P U2，输电线上损耗的功率为 P2＝( P U2 ) 2 r，解得 P2∶P1＝ n21∶n22，C 项正确，D 项错误．8．解析：选 D.如果发电机的输出功率为 P，因理想变压器没有能量损失，故有 P＝U1I1＝U2I2， 但输电线上消耗功率，故 P>U4I4，A 错误；因为输电线上有电压损失，所以 U1≠U4，B 错误； 用户消耗的功率越大，三个回路中的电流越大，输电线上消耗的功率也越大，C 错误；如果发 电机的输出功率为 P，则输电线中的电流为 P U2，输电线上消耗的功率为 P2 U R，D 正确．