2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)四十 變壓器 電能的輸送(含解析)新人教版
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1、第2講 變壓器 電能的輸送 [A級(jí)-基礎(chǔ)練] 1.用220 V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電,變壓器輸出電壓是110 V,通過負(fù)載的電流圖象如圖所示,則( ) A.變壓器輸入功率約為3.9 W B.輸出電壓的最大值是110 V C.變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1∶2 D.負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i=0.05sin A 解析:A [由題圖可知通過負(fù)載的電流最大值為Im=0.05 A,周期T=0.02 s,故電流的函數(shù)表達(dá)式i=Imsint=0.05sin 100πt(A),D錯(cuò)誤;理想變壓器匝數(shù)比等于電壓比,即 n1∶n2=U1∶U2=2∶1,C錯(cuò)誤;輸出電壓U2=110
2、 V,其最大值U2m=U2=110 V,B錯(cuò)誤;理想變壓器輸入功率等于輸出功率,即輸入功率P=I2U2=×110 W≈3.9 W,A正確.]
2.普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流,通常要通過電流互感器來連接,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時(shí)電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時(shí)電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則( )
A.a(chǎn)b接MN、cd接PQ,Iab
3、匝數(shù)成反比,ab接MN,通過的電流較大,電流表接在cd兩端,通過的電流較小,B正確.] 3.(2019·江西南昌一模)如圖所示,甲圖中變壓器為理想變壓器,其原線圈接在u=12sin 100πt(V)的交流電源上,副線圈與阻值R1=2 Ω的電阻接成閉合電路,電流表為理想電流表.乙圖中阻值R2=32 Ω的電阻直接接到u=12sin 100πt(V)的交流電源上,結(jié)果電阻R1與R2消耗的電功率相等,則( ) A.通過電阻R1的交變電流的頻率為0.02 Hz B.電阻R1消耗的電功率為9 W C.電流表的示數(shù)為6 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1 解析:D [由u=12sin
4、 100πt(V)可知:ω=100π=2πf,解得f=50 Hz,A錯(cuò)誤;因?yàn)镽1、R2消耗的功率相等,設(shè)R1兩端的電壓為U1,=,解得U1=3 V,由理想變壓器電壓與匝數(shù)成正比得變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1,D正確;R1上的電流I1==1.5 A,電阻R1消耗的電功率P==4.5 W,B、C錯(cuò)誤.] 4.一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,將其接在a、b間作為原線圈.通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈.在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí),c、d間的輸出電壓為U2,在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中( ) A.U2>U1,U2降低 B.U2>
5、U1,U2升高
C.U2 6、=2.8 A
C.=,I1=1.16 A
D.=,I1=1.16 A
解析:C [對(duì)兩個(gè)副線圈有=,=,所以U2=110 V,U3=44 V,又P=,所以==;由歐姆定律得I2==2 A,I3==0.8 A,對(duì)有兩個(gè)副線圈的變壓器有:n1I1=n2I2+n3I3,得I1=1.16 A,C正確.]
6.如圖所示的變壓器,接如圖甲所示的交流電時(shí),燈泡正常發(fā)光,電容器能正常工作,現(xiàn)將電源換成如圖乙所示的交流電,則( )
A.由于乙交變電流的周期短,因此燈泡比第一次亮
B.由于乙的頻率比甲的大,因此電容器有可能被擊穿
C.無論接甲電源,還是接乙電源,若滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng),燈泡都變 7、暗
D.若將原線圈n1的匝數(shù)增加,燈泡消耗的功率將變大
解析:C [燈泡的亮度與周期無關(guān),取決于有效值,故A錯(cuò)誤;電容器的擊穿電壓取決于電壓的最大值,與頻率無關(guān),故B錯(cuò)誤;無論接哪個(gè)電源,輸入電壓相同,滑片向上移動(dòng)時(shí),接入電阻增大,則燈泡均變暗,故C正確;若將副線圈n1的匝數(shù)增加,則輸出電壓將減小,故燈泡消耗的功率將變小,故D錯(cuò)誤.]
7.(2019·湖北武漢部分重點(diǎn)高中聯(lián)考)(多選)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,L1、L2、L3為三只規(guī)格均為“9 V 6 W”的相同燈泡,各電表均為理想交流電表,輸入端接入如圖乙所示的交變電壓,則以下說法中正確的是( )
A 8、.電流表的示數(shù)為2 A
B.電壓表的示數(shù)為27 V
C.副線圈兩端接入耐壓值為8 V的電容器能正常工作
D.變壓器副線圈中交變電流的頻率為50 Hz
解析:AD [由輸入端交變電壓u-t圖象知,輸入電壓的有效值為 V=27 V,由原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1,可得原、副線圈的電壓之比為3∶1,電流之比為1∶3,設(shè)燈泡兩端電壓為U,所以U=9 V,副線圈兩端電壓的有效值為9 V,三只燈泡均能正常發(fā)光,電流表的讀數(shù)I=3× A=2 A,A正確;電壓表的示數(shù)為有效值27 V,B錯(cuò)誤;副線圈兩端電壓的最大值為9 V,C錯(cuò)誤;變壓器副線圈兩端交變電流的頻率為50 Hz,D正確.]
[B級(jí)-能力練 9、]
8.(2018·天津卷)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P.若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?,則( )
A.R消耗的功率變?yōu)镻
B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁
C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I
D.通過R的交變電流頻率不變
解析:B [根據(jù)ω=2πn可知轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?,則角速度變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)Em=nBSω可知電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大電動(dòng)勢(shì)為原來的,根據(jù)U=可知發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值變?yōu)樵瓉淼?,即原線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)=可知副線圈的輸入電壓變?yōu)?/p>
10、原來的,即電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)P=可知R消耗的電功率變?yōu)镻,A錯(cuò)誤,B正確;副線圈中的電流為I2=,即變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)=可知原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼?,C錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)速減小為原來的,則頻率變?yōu)樵瓉淼?,D錯(cuò)誤.]
9.(多選)如圖為遠(yuǎn)距離輸送交流電的系統(tǒng)示意圖,變壓器均為理想變壓器.隨著用戶負(fù)載增多,發(fā)電機(jī)F達(dá)到額定功率時(shí),降壓變壓器輸出功率仍然不足,用戶的用電器不能正常工作.那么,在發(fā)電機(jī)以額定功率工作的情況下,為了適當(dāng)提高用戶的用電功率,可采取的措施是( )
A.適當(dāng)減小輸電線的電阻r
B.適當(dāng)提高
C.適當(dāng)提高的同時(shí),降低
D.適當(dāng)降低的同時(shí),提高
解析:AC [當(dāng)發(fā)電 11、機(jī)輸出功率一定時(shí),為使用戶得到更大的功率,需減小輸電線上的功率損失,根據(jù)ΔP=I2r,可以減小輸電線的電阻r,A對(duì);也可以通過提高輸電電壓,減小輸送電流,即提高,這樣使線圈n3兩端電壓變大,為使用戶的用電器正常工作需要適當(dāng)降低 ,C對(duì).]
10.如圖是原、副線圈都有中心抽頭(匝數(shù)一半處)的理想變壓器,原線圈通過單刀雙擲開關(guān)S1與電流表連接,副線圈通過另一單刀雙擲開關(guān)S2與定值電阻R0相連接,通過S1、S2可以改變?cè)?、副線圈的匝數(shù).現(xiàn)在原線圈加一電壓有效值為U的正弦交流電,當(dāng)S1接a,S2接c時(shí),電流表的示數(shù)為I,下列說法正確的是( )
A.當(dāng)S1接a,S2接d時(shí),電流為2I
B. 12、當(dāng)S1接a,S2接d時(shí),電流為
C.當(dāng)S1接b,S2接c時(shí),電流為4I
D.當(dāng)S1接b,S2接d時(shí),電流為
解析:C [設(shè)S1、S2分別接a、c時(shí),原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2,則輸出電壓U2=U,功率P=UI=;在S1、S2分別接a、d時(shí),輸出電壓U2′=,功率P′=UI′=,聯(lián)立得I′=I,A、B項(xiàng)均錯(cuò),同理可知,C項(xiàng)對(duì),D項(xiàng)錯(cuò)誤.]
11.(多選)如圖所示的電路中,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關(guān)S,下列說法正確的是( )
A.P向下滑動(dòng)時(shí),燈L變亮
B.P向下滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出電壓不變
C.P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電流變小
D 13、.P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出功率變大
解析:BD [P向上或向下滑動(dòng)時(shí),由變壓器的電壓特點(diǎn)=可知,U2不變,燈L的亮度也不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;P向上滑動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的阻值減小,副線圈電路總電阻減小,由P=可知,變壓器的輸出功率P2變大,又理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,則輸入功率P1也變大,由P1=U1I1及U1不變可知,變壓器的輸入電流變大,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.]
12.(2019·湖南師大附中等四校聯(lián)考)如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電,接近用戶端時(shí)再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖;圖中變壓器均可視為理想變壓器,圖中電表均為理想交流電表;設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定, 14、兩條輸電線總電阻用R0表示,變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻.當(dāng)用電器增加時(shí),相當(dāng)于R變小,則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí) ( )
A.電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變,電流表A2的讀數(shù)增大,電流表A1的讀數(shù)減小
B.電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小,電流表A2的讀數(shù)增大,電流表A3的讀數(shù)減小
C.電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變
D.線路損耗功率不變
解析:C [根據(jù)題意可知,電壓表V1、V2的示數(shù)不變,當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí),電阻R減小,電流表A3的讀數(shù)增大,電流表A2、A1的讀數(shù)都增大,R0兩端電壓增大,電壓表V3讀數(shù)減小,電壓表V4的讀數(shù)也減小,A、B均錯(cuò)誤;電壓表V 15、2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值是R0的阻值,不變,C正確;線路損耗功率ΔP=IR0增大,D錯(cuò)誤.]
13.(2019·山東濰坊期末)如圖所示,邊長為L、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),軸OO′垂直于磁感線,制成一臺(tái)交流發(fā)電機(jī),它與理想變壓器的原線圈連接,變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2.二極管的正向電阻為零,反向電阻無窮大,從正方形線圈處于圖示位置開始計(jì)時(shí),下列判斷正確的是( )
A.交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBωL2sin ωt
B.變壓器的輸入功率與輸出功率之比為2∶1
C.電 16、壓表V示數(shù)為NBωL2
D.若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng),電流表和電壓表示數(shù)均減小
解析:C [從圖示位置開始計(jì)時(shí),e=Emcos ωt=NBL2ωcos ωt,A錯(cuò)誤;變壓器的輸入功率等于輸出功率,B錯(cuò)誤;副線圈兩端電壓的最大值為2NBL2ω,電壓表的示數(shù)是R兩端電壓的有效值,設(shè)為U,·=·T,解得U=NBL2ω,C正確;若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng),電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)減小,D錯(cuò)誤.]
14.(2019·山東德州期末)(多選)如圖為某小型水電站的電能輸送示意圖,發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻R=10 Ω,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù) 17、之比為4∶1,副線圈與用電器R0組成閉合電路.若T1、T2均為理想變壓器,T2的副線圈兩端電壓u=220sin 100πt V,當(dāng)用電器電阻R0=11 Ω時(shí)( )
A.通過用電器R0的電流有效值是20 A
B.當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí),輸電線損耗的功率也隨著減小
C.發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100 Hz
D.升壓變壓器的輸入功率為4 650 W
解析:AD [通過用電器R0的電流有效值I== A=20 A,A正確;當(dāng)用電器的電阻R0減小時(shí),由于電壓不變,電流增大,輸電線上的電流也增大,輸電線上損失的功率增大,B錯(cuò)誤;變壓器不改變交流電的頻率,f=50 Hz,C錯(cuò)誤;降壓變壓器的輸出功率為P1=UI=220×20 W=4 400 W,由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比,得輸電線上的電流為I′=5 A,輸電線上損失的功率ΔP=I′2R=25×10 W=250 W,升壓變壓器的輸入功率P=P1+ΔP=4 650 W,D正確.]
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