(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 作業(yè)48 變壓器 電能的輸送(含解析)-人教版高三全冊物理試題
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1、作業(yè)48 變壓器 電能的輸送 一、選擇題 圖48-1 1.(安徽安慶二測)如圖48-1所示,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí),兩燈泡均能正常發(fā)光,下列說法正確的是( ) A.原、副線圈匝數(shù)之比為9∶1 B.原、副線圈匝數(shù)之比為1∶9 C.此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1 D.此時(shí)a和b的電功率之比為1∶10 解析:燈泡正常發(fā)光,則其電壓均為額定電壓U0,說明原線圈輸入電壓為9U0,輸出電壓為U0,原、副線圈匝數(shù)之比為9∶1,故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)公式=,可得=,由于小燈泡兩端的電壓相等,所以根據(jù)公式P=UI可得兩
2、者的電功率之比為1∶9,故C、D錯(cuò)誤. 答案:A 2. 圖48-2 (2016年高考·課標(biāo)全國卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖48-2所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω,為理想交流電流表,U為正弦交流電源,輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),電流表的示數(shù)為I;當(dāng)S閉合時(shí),電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為( ) A.2 B.3 C.4 D.5 解析:設(shè)變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為k,則可知,開關(guān)斷開時(shí),副線圈電流為kI,則根據(jù)理想變壓器原理可知=k,同理可知=k,代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得U=48I,代入第一式可得k=3,B對(duì),選
3、B. 答案:B 3.(福建漳州八校第二次聯(lián)考)如圖48-3,一理想變壓器原線圈接正弦式交流電源,副線圈接有三盞相同的燈(不計(jì)燈絲電阻的變化),燈上均標(biāo)有“36 V 6 W”字樣,此時(shí)L1恰好正常發(fā)光,圖中兩個(gè)電表均為理想電表,其中電流表的示數(shù)為0.5 A,下列說法正確的是( ) 圖48-3 A.原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1 B.變壓器的輸入功率為12 W C.電壓表的示數(shù)為9 V D.若L3突然斷路,則L1變暗,L2變亮,輸入功率減小 解析:L1恰正常發(fā)光,其電流為I=A=A,燈泡的電阻R= Ω=216 Ω,電壓表示數(shù)為IR=18 V,根據(jù)輸入功率等于輸出功率知U1×0.5
4、 A=(36+18)× W=9 W,解得U1=18 V,原、副線圈匝數(shù)之比為18∶54=1∶3,A、B、C錯(cuò)誤;若L3突然斷路,則副線圈總電阻增大,電流減小,則L1變暗,分壓減小,L2分壓增大變亮,輸入功率減小,D正確. 答案:D 4.如圖48-4甲所示電路,理想變壓器原線圈輸入電壓如圖乙所示,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器,C為耐壓值為22 V的電容器,所有電表均為理想電表.下列說法正確的是( ) 圖48-4 A.副線圈兩端電壓的變化頻率為0.5 Hz B.電流表的示數(shù)表示的是電流的瞬時(shí)值 C.滑動(dòng)片P向下移時(shí),電流表A1和A2示數(shù)均增大 D.為保證電
5、容器C不被擊穿,原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)小于10∶1 解析:由交變電壓圖象可知,原線圈輸入電壓最大值為311 V,周期T=0.02 s,因此其有效值為220 V,頻率為50 Hz,因?yàn)樽儔浩鞑桓淖兘蛔冸妷旱念l率,故副線圈兩端電壓的變化頻率為50 Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電流表的示數(shù)為交變電流的有效值,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;輸入電壓一定,變壓器原、副線圈匝數(shù)比不變,由=知輸出電壓不變,滑片下移,副線圈電路總電阻減小,電流增大,故A2示數(shù)變大,由原、副線圈電流與匝數(shù)成反比,由=可知A1示數(shù)增大,選項(xiàng)C正確;保證電容器不被擊穿,輸出電壓最大值為22 V,而輸入電壓最大值為311 V,故原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)大于10∶1,選
6、項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:C 圖48-5 5.(西安八校聯(lián)考)如圖48-5所示的電路中,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=22∶5,電阻R1=R2=25 Ω,D為理想二極管,原線圈接u=220sin100πt(V)的交流電,則( ) A.交流電的頻率為100 Hz B.通過R2的電流為1 A C.通過R2的電流為 A D.變壓器的輸入功率為200 W 解析:由原線圈交流電瞬時(shí)值表達(dá)式可知,交變電流的頻率f===50 Hz,A項(xiàng)錯(cuò);由理想變壓器變壓規(guī)律=可知,輸出電壓U2=50 V,由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍?,交變電流每個(gè)周期只有一半時(shí)間有電流通過R2,由交變電流的熱效應(yīng)可知
7、,·=·T?U=U2=25 V,由歐姆定律可知,通過R2的電流為 A,B項(xiàng)錯(cuò),C項(xiàng)正確;其功率P2=UI=50 W,而電阻R1的電功率P1==100 W,由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知,變壓器的輸入功率為P=P1+P2=150 W,D項(xiàng)錯(cuò). 答案:C 圖48-6 6.(四川廣元二模)一理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為k,原線圈與阻值為4R0的電阻串聯(lián)后,接入有效值為25 V的正弦式交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0,當(dāng)負(fù)載電阻的阻值R=5R0時(shí),理想電壓表的示數(shù)為5 V.保持變壓器輸入電流不變,現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值增大到R′=11R0,此時(shí)輸入電壓有效值為U′,則( )
8、 A.k=,U′=49 V B.k=,U′=48 V C.k=4,U′=49 V D.k=4,U′=48 V 解析:變壓器副線圈電路電流I2===,此時(shí)變壓器原線圈電路電流為I1=;調(diào)整負(fù)載前,變壓器副線圈電壓U2=×6R0=6 V,原線圈上的電壓U1=kU2=6k V,則U=U1+I(xiàn)1×4R0,即25=6k+,解得k=4;保持變壓器輸入電流不變,則副線圈電流也不變,將負(fù)載電阻的阻值增大到R′=11R0,則變壓器副線圈兩端電壓為U2′=×(11R0+R0)=12 V,原線圈兩端電壓U1′=kU2′=48 V,故U′=U1′+I(xiàn)1·4R0=48 V+×4R0=49 V,故
9、C正確,A、B、D錯(cuò)誤. 答案:C 7.(河北保定調(diào)研)(多選)如圖48-7所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10,原線圈接通正弦交流電源,理想電壓表V示數(shù)為22 V,理想電流表A1示數(shù)為5 A,副線圈串聯(lián)了電阻可忽略的熔斷器、理想電流表A2以及虛線框內(nèi)的某用電器,電路處于正常工作狀態(tài),則下列說法正確的是( ) 圖48-7 A.熔斷器的熔斷電流應(yīng)該大于0.5 A B.原、副線圈的電流頻率之比為1∶10 C.若虛線框內(nèi)接入電容器,電容器的耐壓值至少是220V D.若虛線框內(nèi)接入電動(dòng)機(jī)且正常工作,可知電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為440 Ω,電流表A2示數(shù)為0.5 A 解析:根據(jù)=,可知副
10、線圈中電流為0.5 A,則選項(xiàng)A正確;原、副線圈的電流頻率相等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)=,可知副線圈兩端電壓為220 V,最大值為220 V,選項(xiàng)C正確;電動(dòng)機(jī)為非純電阻電器,若電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為440 Ω,則副線圈電流小于0.5 A,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:AC 8.(西安質(zhì)檢)(多選)如圖48-8甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1=10匝、n2=100匝,副線圈接有R=1 000 Ω的電阻,原線圈與電阻不計(jì)的導(dǎo)線圈構(gòu)成閉合回路,其中圓形區(qū)域的面積為S=m2.在該圓形區(qū)域內(nèi)有如圖乙所示的按正弦規(guī)律變化的磁場垂直穿過,不計(jì)電流表內(nèi)阻,下列說法正確的是( ) 圖48-8 A.導(dǎo)線圈的電動(dòng)
11、勢為20 V B.導(dǎo)線圈的電動(dòng)勢為10 V C.負(fù)載電阻R的電流為 A D.電流表的示數(shù)為 A 解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,電動(dòng)勢最大值Em==S=B0ωS=B0S,代入數(shù)據(jù)可得Em=20 V,電動(dòng)勢有效值E=10 V,B正確,A錯(cuò)誤;電壓與匝數(shù)成正比,所以變壓器副線圈電壓U2=10E=100 V,變壓器副線圈電流I2== A,電流與匝數(shù)成反比,所以原線圈電流I1=10I2= A,C錯(cuò)誤,D正確. 答案:BD 圖48-9 9.(多選)一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電,一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上,如圖48
12、-9所示.電壓表和電流表均為理想交流電表,則下列說法正確的是( ) A.電壓表的示數(shù)為55 V B.原線圈中的輸入功率等于副線圈中的輸出功率 C.若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),則電流表的示數(shù)變小 D.若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為30 Ω,則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為6 050 J 解析:原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比,故副線圈兩端的電壓U2=55 V,由P入=P出,即U1I1=U2I2,B項(xiàng)正確;由有效值的定義知電壓表的示數(shù)小于55 V,A項(xiàng)錯(cuò)誤;將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),接入電路中的阻值變大,但對(duì)原、副線圈兩端的電壓無影響,即電壓表的示數(shù)不變,副線圈中的電流變小,則電流表的示數(shù)變小
13、,C項(xiàng)正確;由功率計(jì)算可知產(chǎn)生的熱量為3 025 J,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:BC 10.(多選)如圖48-10甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,b是原線圈的中心抽頭,S為單刀雙擲開關(guān),定值電阻R=10 Ω.從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓,則下列說法中正確的是 ( ) 圖48-10 A.當(dāng)S與a連接后,理想電流表的示數(shù)為2.2 A B.當(dāng)S與a連接后,t=0.01 s時(shí)理想電流表示數(shù)為零 C.當(dāng)S由a撥到b后,原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍 D.當(dāng)S由a撥到b后,副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz 解析:S與a連接后,由=,又
14、知U1=V=220 V,得U2=22 V,則理想電壓表的示數(shù)為22 V,又知定值電阻R=10 Ω,可得理想電流表示數(shù)為I= =2.2 A,故A選項(xiàng)對(duì)、B選項(xiàng)錯(cuò).S由a撥到b后,n1∶n2=5∶1,則U1∶U2′=5∶1,得U2′=2U2,據(jù)P=得功率變?yōu)樵瓉淼?倍,故C選項(xiàng)對(duì).輸出電壓頻率不變,仍為50 Hz,故D選項(xiàng)錯(cuò). 答案:AC 11.(多選)在遠(yuǎn)距離送電時(shí),輸送的電功率為P,輸送電壓為U,所用導(dǎo)線的電阻率為ρ,橫截面積為S,總長度為L,輸電線損失的電功率為P′,用戶得到的電功率為P用,則P′、P用的關(guān)系式正確的是 ( ) A.P′= B.P′= C.P用=P- D
15、.P用=P 解析:輸電線損失的電功率P′=I2R,用戶得到的電功率P用=P-P′,輸電線電阻R=ρ,輸電電流I=,故輸電線上損失的電功率為:P′=I2R=ρ=,B選項(xiàng)正確.用戶得到的功率為:P用=P-P′=P,D選項(xiàng)正確. 答案:BD 12.(山西晉城期末)(多選)圖48-11甲所示的變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1,圖乙是該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象,L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9 V 6 W”的相同燈泡,各電表均為理想交流電表,以下說法不正確的是( ) 圖48-11 A.a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為uab=27sin100πt(V) B.電流表的示數(shù)為
16、2 A,且四只燈泡均能正常發(fā)光 C.流過燈L2的電流每秒鐘方向改變50次 D.a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab=18 W 解析:變壓器副線圈兩端的電壓U2=9 V,副線圈中的三只燈泡均正常發(fā)光,副線圈中的電流I2=3×=2 A,原線圈中的電流為I1,=,解得I1=A,燈L4正常發(fā)光,電壓為9 V,ab輸入端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式uab=36sin100πt(V),A錯(cuò)誤,B正確;交流電的頻率為50 Hz,所以流過每只燈泡的電流每秒方向改變100次,C錯(cuò)誤;ab輸入端輸入功率P=UabI1=36× W=24 W,D錯(cuò)誤. 答案:ACD 二、非選擇題 13.(太原階段檢測)如圖48-12甲所示,理
17、想變壓器原線圈通有正弦式交變電流,副線圈接有3個(gè)電阻和一個(gè)電容器.已知R1=R3=20 Ω,R2=40 Ω,原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,原線圈的輸入功率為P=35 W,已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示.求: 圖48-12 (1)原線圈輸入電壓; (2)電阻R2的電功率; (3)電容器C流過的電流. 解析:(1)由題圖乙可知,副線圈上通過R1的電流最大值為A,故副線圈上的電壓最大值為U2max=20 V,由變壓器原、副線圈的電壓關(guān)系可得,原線圈的電壓最大值為U1max=10×20 V=200 V,有效值為200 V. (2)電阻R2的兩端電壓為U2==20 V,電功率P2=
18、=10 W. (3)因?yàn)殡娮鑂1的電功率為P1==20 W;故電阻R3支路上消耗的電功率為P3=35 W-10 W-20 W=5 W,故通過電容器的電流為I==A=0.25 A. 答案:(1)200 V (2)10 W (3)0.25 A 14.某水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW,發(fā)電機(jī)的電壓為250 V.通過升壓變壓器升高電壓向遠(yuǎn)處輸電,輸電線總電阻為8 Ω,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V.要求在輸電線上損失的功率控制為5 kW(即用戶得到的功率為95 kW.)請(qǐng)你設(shè)計(jì)兩個(gè)變壓器的匝數(shù)比.為此,請(qǐng)你計(jì)算: (1)降壓變壓器輸出的電流是多少?輸電線上通過的電流是多少?
19、(2)輸電線上損失的電壓是多少?升壓變壓器輸出的電壓是多少? (3)兩個(gè)變壓器上的匝數(shù)比各應(yīng)等于多少? 解析:如圖48-13為輸送電路圖. (1)降壓變壓器輸出電流I4,也就是用戶得到的電流I4==A≈4.32×102 A,輸電線上通過的電流為I2. 圖48-13 因?yàn)镻線=IR,所以I2==A=25 A. (2)輸電線上損失的電壓U線,U線=I2R=25×8 V=200 V,因?yàn)樯龎鹤儔浩鳛槔硐胱儔浩鳎斎牍β实扔谳敵龉β?,所以升壓變壓器輸出的電壓U2計(jì)算如下:因?yàn)镻2=I2U2=P1,所以 U2==V=4×103 V. (3)升壓變壓器的匝數(shù)比:===, 降壓變壓器的匝數(shù)比: ====. 答案:(1)4.32×102 A 25 A (2)200 V 4×103 V (3)
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