【物理】2020届一轮复习人教版变压器电能的输送　作业 14页

‎　变压器 电能的输送 一、选择题 图48－1‎ ‎1．(2019年安徽安庆二测)如图48－1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光，下列说法正确的是(　　)‎ A．原、副线圈匝数之比为9∶1‎ B．原、副线圈匝数之比为1∶9‎ C．此时a和b的电功率之比为9∶1‎ D．此时a和b的电功率之比为1∶10‎ 解析：灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U0，说明原线圈输入电压为9U0，输出电压为U0，原、副线圈匝数之比为9∶1，故A正确，B错误；根据公式＝，可得＝，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得两者的电功率之比为1∶9，故C、D错误．‎ 答案：A ‎2.‎ 图48－2‎ ‎(2016年高考·课标全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图48－2所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比值为(　　)‎ A．2　　　B．3　　　C．4　　　D．5‎ 解析：设变压器原、副线圈匝数之比为k，则可知，开关断开时，副线圈电流为kI，则根据理想变压器原理可知＝k，同理可知＝k，代入数据联立解得U＝48I，代入第一式可得k＝3，B对，选B.‎ 答案：B ‎3．(2019年福建漳州八校第二次联考)如图48－3，一理想变压器原线圈接正弦式交流电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有“36 V　6 W”字样，此时L1恰好正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.5 A，下列说法正确的是(　　)‎ 图48－3‎ A．原、副线圈匝数之比为3∶1‎ B．变压器的输入功率为12 W C．电压表的示数为9 V D．若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小 解析：L1恰正常发光，其电流为I＝A＝A，灯泡的电阻R＝ Ω＝216 Ω，电压表示数为IR＝18 V，根据输入功率等于输出功率知U1×0.5 A＝(36＋18)× W＝9 W，解得U1＝18 V，原、副线圈匝数之比为18∶54＝1∶3，A、B、C错误；若L3突然断路，则副线圈总电阻增大，电流减小，则L1变暗，分压减小，L2分压增大变亮，输入功率减小，D正确．‎ 答案：D ‎4．如图48－4甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22 V的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是(　　)‎ 图48－4‎ A．副线圈两端电压的变化频率为0.5 Hz B．电流表的示数表示的是电流的瞬时值 C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大 D．为保证电容器C不被击穿，原、副线圈匝数比应小于10∶1‎ 解析：由交变电压图象可知，原线圈输入电压最大值为311 V，周期T＝0.02 s，因此其有效值为220 V，频率为50 Hz，因为变压器不改变交变电压的频率，故副线圈两端电压的变化频率为50 Hz，选项A错误；电流表的示数为交变电流的有效值，选项B错误；输入电压一定，变压器原、副线圈匝数比不变，由＝知输出电压不变，滑片下移，副线圈电路总电阻减小，电流增大，故A2示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，由＝可知A1示数增大，选项C正确；保证电容器不被击穿，输出电压最大值为22 V，而输入电压最大值为311 V，故原、副线圈匝数比应大于10∶1，选项D错误．‎ 答案：C 图48－5‎ ‎5．(2019年西安八校联考)如图48－5所示的电路中，‎ 理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，电阻R1＝R2＝25 Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝220sin100πt(V)的交流电，则(　　)‎ A．交流电的频率为100 Hz B．通过R2的电流为1 A C．通过R2的电流为 A D．变压器的输入功率为200 W 解析：由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流的频率f＝＝＝50 Hz，A项错；由理想变压器变压规律＝可知，输出电压U2＝50 V，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R2，由交变电流的热效应可知，·＝·T⇒U＝U2＝25 V，由欧姆定律可知，通过R2的电流为 A，B项错，C项正确；其功率P2＝UI＝50 W，而电阻R1的电功率P1＝＝100 W，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为P＝P1＋P2＝150 W，D项错．‎ 答案：C 图48－6‎ ‎6．(2019年四川广元二模)一理想降压变压器原、副线圈匝数比为k，原线圈与阻值为4R0的电阻串联后，接入有效值为25 V 的正弦式交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，当负载电阻的阻值R＝5R0时，理想电压表的示数为5 V．保持变压器输入电流不变，现将负载电阻的阻值增大到R′＝11R0，此时输入电压有效值为U′，则(　　)‎ A．k＝，U′＝49 V　　　　　‎ B．k＝，U′＝48 V C．k＝4，U′＝49 V ‎ D．k＝4，U′＝48 V 解析：变压器副线圈电路电流I2＝＝＝，此时变压器原线圈电路电流为I1＝；调整负载前，变压器副线圈电压U2＝×6R0＝6 V，原线圈上的电压U1＝kU2＝6k V，则U＝U1＋I1×4R0，即25＝6k＋，解得k＝4；保持变压器输入电流不变，则副线圈电流也不变，将负载电阻的阻值增大到R′＝11R0，则变压器副线圈两端电压为U2′＝×(11R0＋R0)＝12 V，原线圈两端电压U1′＝kU2′＝48 V，故U′＝U1′＋I1·4R0＝48 V＋×4R0＝49 V，故C正确，A、B、D错误．‎ 答案：C ‎7．(2019年河北保定调研)(多选)如图48－7所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10，原线圈接通正弦交流电源，理想电压表V示数为22 V，理想电流表A1示数为5 A，‎ 副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A2以及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态，则下列说法正确的是(　　)‎ 图48－7‎ A．熔断器的熔断电流应该大于0.5 A B．原、副线圈的电流频率之比为1∶10‎ C．若虚线框内接入电容器，电容器的耐压值至少是220V D．若虚线框内接入电动机且正常工作，可知电动机内阻为440 Ω，电流表A2示数为0.5 A 解析：根据＝，可知副线圈中电流为0.5 A，则选项A正确；原、副线圈的电流频率相等，选项B错误；根据＝，可知副线圈两端电压为220 V，最大值为220 V，选项C正确；电动机为非纯电阻电器，若电动机内阻为440 Ω，则副线圈电流小于0.5 A，选项D错误．‎ 答案：AC ‎8．(2019年西安质检)(多选)如图48－8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1＝10匝、n2＝100匝，副线圈接有R＝1 000 Ω的电阻，原线圈与电阻不计的导线圈构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S＝m2.在该圆形区域内有如图乙所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过，不计电流表内阻，下列说法正确的是(　　)‎ 图48－8‎ A．导线圈的电动势为20 V B．导线圈的电动势为10 V C．负载电阻R的电流为 A D．电流表的示数为 A 解析：根据法拉第电磁感应定律，电动势最大值Em＝＝S＝B0ωS＝B0S，代入数据可得Em＝20 V，电动势有效值E＝10 V，B正确，A错误；电压与匝数成正比，所以变压器副线圈电压U2＝10E＝100 V，变压器副线圈电流I2＝＝ A，电流与匝数成反比，所以原线圈电流I1＝10I2＝ A，C错误，D正确．‎ 答案：BD 图48－9‎ ‎9．(多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图48－9所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电压表的示数为55 V B．原线圈中的输入功率等于副线圈中的输出功率 C．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，则电流表的示数变小 D．若滑动变阻器接入电路的阻值为30 Ω，则1 min内产生的热量为6 050 J 解析：原、副线圈的电压与匝数成正比，故副线圈两端的电压U2＝55 V，由P入＝P出，即U1I1＝U2I2，B项正确；由有效值的定义知电压表的示数小于55 V，A项错误；将滑动变阻器的滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的示数不变，副线圈中的电流变小，则电流表的示数变小，C项正确；由功率计算可知产生的热量为3 025 J，D项错误．‎ 答案：BC ‎10．(多选)如图48－10甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10 Ω.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是 (　　)‎ 图48－10‎ A．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2 A B．当S与a连接后，t＝0.01 s时理想电流表示数为零 C．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍 D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz 解析：S与a连接后，由＝，又知U1＝V＝220 V，得U2＝22 V，则理想电压表的示数为22 V，又知定值电阻R＝10 Ω，可得理想电流表示数为I＝ ＝2.2 A，故A选项对、B选项错．S由a拨到b后，n1∶n2＝5∶1，则U1∶U2′＝5∶1，得U2′＝2U2，据P＝得功率变为原来的4倍，故C选项对．输出电压频率不变，仍为50 Hz，故D选项错．‎ 答案：AC ‎11．(多选)在远距离送电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是 (　　)‎ A．P′＝ ‎ B．P′＝ C．P用＝P－ ‎ D．P用＝P 解析：输电线损失的电功率P′＝I2R，用户得到的电功率P用＝P－‎ P′，输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝，故输电线上损失的电功率为：P′＝I2R＝ρ＝，B选项正确．用户得到的功率为：P用＝P－P′＝P，D选项正确．‎ 答案：BD ‎12．(2019年山西晋城期末)(多选)图48－11甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器cd输入端交变电压u的图象，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9 V　6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法不正确的是(　　)‎ 图48－11‎ A．ab输入端电压的瞬时值表达式为uab＝27sin100πt(V)‎ B．电流表的示数为2 A，且四只灯泡均能正常发光 C．流过灯L2的电流每秒钟方向改变50次 D．ab输入端输入功率Pab＝18 W 解析：变压器副线圈两端的电压U2＝9 V，副线圈中的三只灯泡均正常发光，副线圈中的电流I2＝3×＝2 A，原线圈中的电流为I1，＝，解得I1＝A，灯L4正常发光，电压为9 V，ab输入端电压的瞬时值表达式uab＝36sin100πt(V)，A错误，B正确；交流电的频率为50 ‎ Hz，所以流过每只灯泡的电流每秒方向改变100次，C错误；ab输入端输入功率P＝UabI1＝36× W＝24 W，D错误．‎ 答案：ACD 二、非选择题 ‎13．(2019年太原阶段检测)如图48－12甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有3个电阻和一个电容器．已知R1＝R3＝20 Ω，R2＝40 Ω，原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈的输入功率为P＝35 W，已知通过R1的正弦交流电如图乙所示．求： ‎ 图48－12‎ ‎(1)原线圈输入电压；‎ ‎(2)电阻R2的电功率；‎ ‎(3)电容器C流过的电流．‎ 解析：(1)由题图乙可知，副线圈上通过R1的电流最大值为A，故副线圈上的电压最大值为U2max＝20 V，由变压器原、副线圈的电压关系可得，原线圈的电压最大值为U1max＝10×20 V＝200 V，有效值为200 V.‎ ‎(2)电阻R2的两端电压为U2＝＝20 V，电功率P2＝＝10 W.‎ ‎(3)因为电阻R1的电功率为P1＝＝20 W；故电阻R3支路上消耗的电功率为P3＝35 W－10 W－20 W＝5 W，故通过电容器的电流为I＝＝A＝0.25 A.‎ 答案：(1)200 V　(2)10 W　(3)0.25 A ‎14．某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V．通过升压变压器升高电压向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V．要求在输电线上损失的功率控制为5 kW(即用户得到的功率为95 kW.)请你设计两个变压器的匝数比．为此，请你计算：‎ ‎(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？‎ ‎(2)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？‎ ‎(3)两个变压器上的匝数比各应等于多少？‎ 解析：如图48－13为输送电路图．‎ ‎(1)降压变压器输出电流I4，也就是用户得到的电流I4＝＝A≈4.32×102 A，输电线上通过的电流为I2.‎ 图48－13‎ 因为P线＝IR，所以I2＝＝A＝25 A.‎ ‎(2)输电线上损失的电压U线，U线＝I2R＝25×8 V＝200 V，因为升压变压器为理想变压器，输入功率等于输出功率，所以升压变压器输出的电压U2计算如下：因为P2＝I2U2＝P1，所以 U2＝＝V＝4×103 V.‎ ‎(3)升压变压器的匝数比：＝＝＝，‎ 降压变压器的匝数比：‎ ＝＝＝＝.‎ 答案：(1)4.32×102 A　25 A　(2)200 V　4×103 V ‎(3)　 ‎ 　　　　　　　　　　　‎