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  • 2021-05-28 发布

高考人教版物理一轮复习训练 第10章 第2节 理想变压器 电能的输送

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课时作业31 理想变压器 电能的输送 一、不定项选择题 ‎1.如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u-t图象。原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,串联在原线圈电路中交流电流表的示数为‎1 A,则( )‎ A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为220 V B.变压器输出端所接电压表的示数为22 V C.变压器输出端交变电流的频率为50 Hz D.变压器的输出功率为220 W ‎2.(2012·山东潍坊一模)如图所示,匝数为100的矩形线圈abcd处于磁感应强度B= T的水平匀强磁场中,线圈面积S=‎0.5 m2‎,内阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω=10π rad/s匀速转动,线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连,变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”灯泡,灯泡正常发光,下列说法中正确的是( )‎ A.通过灯泡的交变电流的频率是50 Hz B.变压器原、副线圈匝数之比为10∶1‎ C.矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 V D.若将灯泡更换为“12 V 24 W”且保证其正常发光,需要增大矩形线圈的转速 ‎3.(2012·山西四校联考)如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1,电源电压u=220sin 314 t V,原线圈电路中接入熔断电流I0=‎1 A的保险丝,副线圈电路中接入一可变电阻R,则( )‎ A.电压表的读数为77 V B.当可变电阻R的阻值变大时,变压器的输入功率变大 C.可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断 D.副线圈的输出功率一定是200 W ‎4.(2012·河南洛阳四校联考)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为u=20sin 100πt V,氖泡在两端电压达到100 V时开始发光,下列说法中正确的有( )‎ A.开关接通后,氖泡的发光频率为50 Hz B.开关接通后,电压表的示数为100 V C.开关断开后,电压表的示数变大 D.开关断开后,变压器的输出功率不变 ‎5.(2012·安徽宿州一模)如图所示为含有理想变压器的电路,图中的三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V 5 W”字样,L4标有“5 V 10 W”字样,若它们都能正常发光,不考虑导线的能耗,则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为( )‎ A.20 W,25 V B.20 W,20 V C.25 W,25 V D.25 W,20 V ‎6.(2012·江苏南京二模)如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=1 210,副线圈匝数n2=121,原线圈电压u=311sin 100πt V,负载电阻R=44 Ω,不计电表对电路的影响,各电表的读数应为( )‎ A.A1读数为‎0.05 A B.V1读数为311 V C.A2读数为‎0.5 A D.V2读数为31.1 V ‎7.如图所示为某一理想变压器,其原线圈与电压有效值不变的交流电源相连,P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止。用I1表示流过原线圈的电流,I2表示流过灯泡的电流,U2表示灯泡两端的电压,P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值;电功率指平均值)。下列4个图中,能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )‎ ‎8.在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )‎ A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电压增大 C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 二、非选择题 ‎9.如图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图乙所示。若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。‎ ‎(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;‎ ‎(2)求只在ce间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I1;‎ ‎(3)求ce和de间线圈的匝数比。‎ ‎10.三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为:水以v1=‎3 m/s的速度流入水轮机后以v2=‎1 m/s的速度流出,流出水位比流入水位低‎10 m,水流量为Q=‎10 m3‎/s。水轮机效率为75%,发电机效率为80%,试求:‎ ‎(1)发电机的输出功率是多少;‎ ‎(2)如果发电机输出电压为240 V,用户所需电压为220 V,输电线路中能量损耗为5%,输电线的电阻共为12 Ω,那么所需的升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少。‎ 参考答案 ‎1.AC 解析:由交流电的有效值与最大值关系可得U==220 V,A正确;变压器输出电压U2=U=22 V,电压表示数即为有效值22 V,B错;由题图可知,交变电流的周期T=0.02 s,则频率f=50 Hz,且变压器工作时交变电流的频率不变,C正确;变压器的输出功率等于输入功率P=IU=1×220 W,D错。‎ ‎2.B 解析:由ω=2πf知交变电流的频率是5 Hz,选项A错误;矩形线圈中产生感应电动势最大值为Emax=NBSω=120 V,选项C错误;变压器输入电压为U1==120 V,由=知,选项B正确;由U2=U1可知,U2大小与负载无关,选项D错误。‎ ‎3.C 解析:由电源电压u=220sin 314t V可知,最大值Um=220 V,有效值U1=,由n1∶n2=4∶1可得=,U2=55 V,选项A错误;当可变电阻R的阻值变大时,由P=可知,功率将变小,选项B错误;原线圈电路中接入熔断电流I0=‎1 A的保险丝,由=可知副线圈中最大电流应为‎4 A,此时电阻值R==13.75 Ω,选项C正确;而输出功率会随着R的变化而变化,选项D错误。‎ ‎4.B 解析:由u=20sin 100πt V可知,交流电压频率为50 Hz,在一个周期内,交变电流两次超过100 V电压,所以氖泡的发光频率为100 Hz,选项A错误;变压器输入电压有效值为U1=20 V,输出电压有效值U2=U1=5×20 V=100 V,开关接通与断开,电压表的示数均为100 V,选项B正确而C错误;开关断开后,氖泡不发光,消耗电能变小,变压器的输出功率变小,选项D错误。‎ ‎5.C 解析:输入电流I入===‎1 A,输出电流I出===‎2 A,输出电压U出=U4+U并=10 V,Pab=P1+P出=5 W+U出×I出=25 W,Uab==25 V,选项C正确。‎ ‎6.AC 解析:各表的读数均为有效值,故V1的读数U1=220 V;由U2=U1知,V2的读数为22 V;由I2=知,A2的读数为‎0.5 A;I1=I2知,A1的读数为‎0.05 A,选项A、C正确。‎ ‎7.BC 解析:由U2=U1=U1知,灯泡两端的电压和时间成正比,则C正确;随着灯泡功率的增大,变压器的输入功率也要增大,则I1也增大,A错误;灯泡的温度升高,电阻增加,流过灯泡的电流与时间不成正比关系,B正确;灯泡的功率P2=,当电压和时间成正比时,功率不可能也和时间成正比关系,则D错误。‎ ‎8.CD 解析:设升压变压器原副线圈的匝数比为N1,降压变压器的匝数比为N2,发电厂输出电压为U1,输出功率为P1,则升压变压器的输出电压为,输电线中的电流为,输电线损耗的功率为,降压变压器输出电压为,输电线上损耗的功率占总功率的比例为,可见,当输出功率P1增大时,C、D正确。‎ ‎9.答案:(1)uab=400sin 200πt V ‎(2)‎0.28 A (3) 解析:(1)由题图乙知ω=200π rad/s 电压瞬时值uab=400sin 200πtV。‎ ‎(2)电压有效值U1=200 V 理想变压器P1=P2‎ 原线圈中的电流I1= 解得I1≈‎0.28 A(或 A)。‎ ‎(3)设ab间匝数为n1 = 同理= 由题意知= 解得= 代入数据得=。‎ ‎10.答案:(1)6.24×105 W (2)1∶51 53∶1‎ 解析:(1)水轮机的输出功率即发电机的输入功率,为 P1= ‎=×75%=7.8×105 W。‎ 发电机的输出功率为P0=P1×80%=6.24×105 W。‎ ‎(2)输电示意图如图所示。‎ 发电机输出的电流 I1== A=2 ‎‎600 A 输电导线中的热损耗P耗=P0×5%=3.12×104 W 输电线路中的电流 I2== A=‎‎51 A 所以升压变压器T1的原、副线圈匝数比 ==1/51‎ 降压变压器T2的输出功率P=P0-P耗=5.928×105 W T2的输出电流 I3== A=2.7×103 A 所以降压变压器T2的原、副线圈匝数比 ===。‎