2019高考物理二輪復(fù)習(xí)小題狂做專(zhuān)練(打包31套).zip
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26 理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電
一、選擇題
1.【山西摸底調(diào)研】為消除200 kV高壓輸電線路中輸電線上的凌冰,有人設(shè)計(jì)了利用電流的熱效應(yīng)除冰的方法。當(dāng)輸送功率和輸電線電阻一定時(shí),為使輸電線上損耗的熱功率增大為原來(lái)的16倍,則輸電電壓應(yīng)變?yōu)? )
A.50 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV
2.【隨州質(zhì)量檢測(cè)】(多選)如圖所示,MN和PQ為處于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌,垂直導(dǎo)軌放置金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好。N、Q端接理想變壓器的初級(jí)線圈,理想變壓器的輸出端有三組次級(jí)線圈,分別接有電阻元件R、電感元件L和電容元件C。在水平金屬導(dǎo)軌之間加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),若用IR、IL、Ic分別表示通過(guò)R、L和C的電流,則下列判斷中正確的是( )
A.在ab棒勻速運(yùn)動(dòng)且ab棒上的電流已達(dá)到穩(wěn)定后,IR≠0、IL≠0、IC=0
B.在ab棒勻速運(yùn)動(dòng)且ab棒上的電流已達(dá)到穩(wěn)定的,IR=0、IL=0、IC=0
C.若ab棒在某一中心位置附近做v=vmsin ωt的運(yùn)動(dòng),則IR≠0、IL≠0、IC≠0
D.若ab棒勻加速運(yùn)動(dòng),則IR≠0、IL≠0、IC=0
3.【山西質(zhì)量檢測(cè)】(多選)如圖所示,R是一個(gè)光敏電阻,其阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減小,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,電壓表和電流表均為理想交流電表,從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈兩端加上交變電壓,其瞬時(shí)值表達(dá)式為(V),則( )
A.電壓表的示數(shù)為V
B.在天逐漸變黑的過(guò)程中,電流表A2的示數(shù)變小
C.在天逐漸變黑的過(guò)程中,電流表A1的示數(shù)變大
D.在天逐漸變黑的過(guò)程中,理想變壓器的輸入功率變小
4.【嶺南中學(xué)二?!咳鐖D所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,電阻不計(jì),繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)。矩形線圈通過(guò)銅滑環(huán)接理想變壓器的原線圈,副線圈接固定電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,下列判斷正確的是( )
A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcos ωt
B.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間內(nèi),通過(guò)電流表A1的電荷量為0
C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)過(guò)程中,電流表A1和A2示數(shù)都變小
D.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)過(guò)程中,電壓表V1示數(shù)不變,V2和V3的示數(shù)都變小
5.【高安質(zhì)檢】如圖,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5,原線圈兩端的交變電壓(V)。氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開(kāi)始發(fā)光。下列說(shuō)法中正確的有( )
A.開(kāi)關(guān)接通后,氖泡的發(fā)光頻率為50 Hz
B.開(kāi)關(guān)接通后,電壓表的示數(shù)為100 V
C.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,電壓表的示數(shù)變大
D.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,變壓器的輸出功率不變
6.【青島2019屆調(diào)研檢測(cè)】(多選)理想變壓器原線圈a的匝數(shù)n1=100匝,副線圈b的匝數(shù)n2=50匝,線圈a接在(V)的交流電源上,“12 V 6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光,電阻R2=24 Ω,電壓表為理想電表。下列說(shuō)法正確的是( )
A.交變電流的頻率為100 Hz
B.原線圈兩端的電壓為50 V
C.電壓表的示數(shù)為24 V
D.R1消耗的功率是0.5 W
7.【福建月考】如圖所示,一個(gè)小型水電站,其交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1一定,通過(guò)理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶(hù)供電,輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2。T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)用戶(hù)的用電器增多時(shí),U2減小,U4變大
B.當(dāng)用戶(hù)的用電器增多時(shí),P1變大,P3減小
C.輸電線上損失的功率為
D.要減小線路的損耗,應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比,同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比
8.【天一中學(xué)2019屆調(diào)研】如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比 n1∶n2=3∶1,L1、L2為兩相同燈泡,R、L、D和C分別為定值電阻、理想線圈、理想二極管和電容器,其中C=10 μF。當(dāng)原線圈兩端接如圖乙所示的正弦交流電壓時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( )
A.燈泡L1一定比L2暗
B.電容器C所帶電荷量的最大值為C
C.電容器C充電周期為s
D.副線圈兩端的電壓有效值為V
二、解答題
9.【濟(jì)寧2019屆摸底】如圖所示是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖,N=100匝的矩形閉合導(dǎo)線框abcd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積S=0.48 m2。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω=100π rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并與理想升壓變壓器相連,變壓器副線圈接入一只“12 V 24 W”的燈泡,且燈泡正常發(fā)光,線框、輸電線路的電阻都不計(jì)。
(1)將圖示時(shí)刻記為t=0,請(qǐng)判斷此刻線圈ab邊中的電流方向,并寫(xiě)出該線框產(chǎn)生正弦交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式;
(2)求變壓器的原副線圈匝數(shù)比;
(3)求燈泡正常發(fā)光時(shí),電流表的讀數(shù)。
10.【臨沂月考】發(fā)電機(jī)輸出功率P=50 kW,輸出電壓U1=500 V,用戶(hù)需要的電壓U4=220 V,連接升壓變壓器和降壓變壓器的輸電線電阻R=3 Ω。若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的0.6%,試求:
(1)用戶(hù)得到的電功率是多少?
(2)輸電線中的電流和輸電線上損失電壓分別是多少?
(3)在輸電線路中的升壓、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比分別是多少?
答案與解析
1.【解析】高壓線上的熱耗功率ΔP=I2R線;若熱耗功率變?yōu)?6ΔP,則16ΔP=I′2R線;得I′=4I,又輸送功率不變,由P=UI=U′I′得U′=14U=50kV,A正確。
【答案】A
2.【解析】在ab棒勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,ab棒產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),左邊原線圈中產(chǎn)生恒定的電流,形成恒定的磁場(chǎng),穿過(guò)右側(cè)的三個(gè)副線圈的磁通量不變,則副線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,所以IR=0、IL=0、IC=0,故A錯(cuò)誤,B正確;若ab棒在某一中心位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),原線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流,副線圈中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故IR≠0、IL≠0、IC≠0,故C正確;若ab棒勻加速運(yùn)動(dòng),原線圈中感應(yīng)電流均勻增大,穿過(guò)副線圈的磁通量均勻增大,副線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由于電容器有隔直的特性,IC=0,而電感線圈有通直的特性,IL≠0,故IR≠0、IL≠0、IC=0,故D正確。
【答案】BCD
3.【解析】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,原線圈的電壓的最大值為2202V,根據(jù)電壓之比等于線圈匝數(shù)之比可知,副線圈的電壓的最大值為222V,電壓表的示數(shù)為電壓的有效值,所以示數(shù)為UV=2222V=22V,故A錯(cuò)誤;在天變黑的過(guò)程中,光照變?nèi)酰琑阻值增大,電路的總電阻減大,由于電壓是由變壓器決定的,輸出的電壓不變,所以電流變小,電流表A2的示數(shù)變小,故B正確;由于變壓器的輸入和輸出的功率是相等的,副線圈的電流減小,電壓不變,所以由P=UI可知,輸出的功率要減小,故輸入的功率也要減小,因輸入電壓不變,故輸入電流變小,故C錯(cuò)誤,D正確。
【答案】BD
4.【解析】因?yàn)榫€圈是從垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),所以矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcosωt,故A正確;t=π2ω=T4時(shí),線圈從垂直中性面轉(zhuǎn)到中性面,磁通量一直增大,感應(yīng)電流方向不變,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為0,平均電流不為0,q=I?△t,所以通過(guò)電流表A1的電荷量不為0,故B錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)過(guò)程中,變阻器阻值變大,根據(jù)歐姆定律,副線圈電流變小,根據(jù)電流與匝數(shù)成反比,知原線圈電流減小,即電流表A1和A2示數(shù)都變小,故C正確;滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)過(guò)程中,變阻器連入電路電阻變大,原線圈電壓U1不變,匝數(shù)比不變,副線圈兩端的電壓不變,所以電壓表V1的示數(shù)不變,副線圈電阻變大,電流變小,電阻R0兩端的電壓變小,變阻器兩端的電壓變大,即電壓表V3的示數(shù)變大,故D錯(cuò)誤。
【答案】AC
5.【解析】交變電壓的頻率為f=100π2π=50Hz,一個(gè)周期內(nèi)電壓兩次大于100V,即一個(gè)周期內(nèi)氖泡能兩次發(fā)光,所以其發(fā)光頻率為100Hz,故A錯(cuò)誤;由交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式知,原線圈兩端電壓的有效值為U1=2022V=20V,由n1n2=U1U2得副線圈兩端的電壓為U2=100V,電壓表的示數(shù)為交流電的有效值,故B正確;開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后,輸入電壓不變,變壓器的變壓比不變,故輸出電壓不變,故C錯(cuò)誤;斷開(kāi)后,電路消耗的功率減小,輸出功率決定輸入功率,故D錯(cuò)誤。
【答案】B
6.【解析】由公式可知,角速度ω=100π,則f=100π2π=50Hz,故A錯(cuò)誤;燈泡正常發(fā)光,故副線圈中電流為I=PU=612A=0.5A,所以電壓表示數(shù)為:U2=12+IR2=12+0.5×24=24V,故C正確;根據(jù)理想變壓器電壓比:n1n2=U1U2,可得原線圈兩端的電壓為:U1=48V,故B錯(cuò)誤;輸出端電壓為48V,R1兩端的電壓為U'1=50-48=2V,根據(jù)電流之比等于電匝數(shù)的反比可得:I1=0.25A;則功率P=U'I=2×0.25=0.5W,故D正確。
【答案】CD
7.【解析】交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1一定,匝數(shù)比沒(méi)變,根據(jù)n1n2=U1U2,知U2不變,故A錯(cuò)誤;當(dāng)用戶(hù)的用電器增多時(shí),用戶(hù)消耗的電功率變大,則輸入功率增大,即P3變大,故B錯(cuò)誤;輸電線上損失的功率ΔP=U損2R,輸電線上損失的電壓U損小于U2,故C錯(cuò)誤;輸送功率一定時(shí),根據(jù)P=UI和P損=I2R知,要減小線路的損耗,應(yīng)增大輸送電壓,又U1一定,根據(jù)n1n2=U1U2,可知應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比n2n1,U3=U2-IR,U2增大,I2減小,所以U3增大,用戶(hù)電壓不變,根據(jù)U3U4=n3n4知,應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比n3n4,故D正確。
【答案】D
8.【解析】原線圈有正弦交流電,則副線圈中也有正弦式交流電。由于L1與電阻相串聯(lián),而L2與電感器相串聯(lián),燈泡L1與L2的亮度,取決于電感和電阻的阻礙作用,本題未給條件無(wú)法判斷,故A錯(cuò)誤;電容器與二極管串聯(lián),含有電容的支路經(jīng)1.0×10-2s充電后,再經(jīng)過(guò)1.0×10-2s再次充電,則周期為2.0×10-2s,故C正確;由題意可知,原線圈的電壓的最大值為362V,由于原、副線圈的匝數(shù)比?n1:n2=3:1,所以副線圈的電壓最大值為122V,則有效值為12V,故D錯(cuò)誤;二極管具有單向?qū)щ娦?,電容器兩端電壓的最大值?22V,所以電容器帶電量的最大值為Q=CU=10×10-6×122C=1.22×10-4C,故B錯(cuò)誤。
【答案】C
二、解答題
9.【解析】(1)線框逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)右手定則,電流俯視為逆時(shí)針
電動(dòng)勢(shì)最大值為:Em=nBsω=100×210π×0.48×100π=4802V
從中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí),故瞬時(shí)值為:e=Emsinωt=4802sin100πt (V)。
(2)升壓變壓器的輸入電壓為:U1=48022=480V
一只“12V 24W”的燈泡,且燈泡正常發(fā)光,根據(jù)變壓比公式,有U1U2=n1n2
解得:n1n2=48012=401
(3)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,則U1I1=U2R=24W
代入數(shù)據(jù)解得:I1=0.05A。
10.【解析】(1)輸電線上損耗的功率P損=0.6%P=300W
用戶(hù)得到的功率P4=P-P損=49700W
(2)由P損=I22R得:I2=10A
輸電線上損失電壓:ΔU=I2R=10×3V=30V
(3)升壓變壓器原線圈輸入電流為:I1=PU1=100A
升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比:n1n2=I2I1=10100=110
升壓變壓器的輸出電壓為:U2=10U1=5000V
降壓變壓器的輸入電壓為:U3=U2-ΔU=4970V
降壓變壓器原、副線圈兩端的匝數(shù)之比:n3n4=U3U4=49722。
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