专题10-2+变压器+电能的输送（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料 15页

‎1．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和分别为 (　　)‎ A.， B．()2R， C.， D．()2R， 答案：D 解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2＝kU，此时输电线上的电流I＝，线路损耗的功率P1＝I2R＝，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2＝，则＝，D选项正确。‎ ‎2.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为 220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则 U2和I1分别约为 (　　)‎ A．380V和5.3A B．380V和9.1A C．240V和5.3A D．240V和9.1A 答案：B ‎3.如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2，当只闭合S1时，电流表示数为1A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则n1︰n2为 (　　)‎ A．1︰1 B．1︰2‎ C．1︰3 D．1︰4‎ 答案：B ‎4．如图所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是 (　　)‎ A．在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗 B．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表 C．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表 D．甲、乙两图中的电表均为交流电流表 答案：C 解析：甲图为电压互感器、乙图为电流互感器。由此判断C项正确。乙图中N3对应大电流，匝数少，可使用较粗导线绕制，减少能量损失。N4对应小电流，匝数多，相对N3来说，可使用细些导线绕制，故A项错。‎ ‎5．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1 ︰n2＝3︰1，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为 (　　)‎ A．P、P B．9P、 C.、9P D．、P 答案：B 解析：由题意可知，两种情况下变压器输出功率均为2P，设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，两种情况下变压器的输入电压为3U，变压器输入电流为I；图甲中L1的功率为P1＝＝9P；图乙中L1的功率为P2＝(I)2R＝，选项B正确。‎ ‎6．甲图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡标有“220V　60W”字样且正常发光。从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是 (　　)‎ A．t＝0.02s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行 B．电路中的电流方向每秒改变100次 C．变压器原、副线圈匝数之比为15︰11‎ D．交流发电机输出电流的函数表达式i＝0.2sin(50πt)A 答案：D ‎7．如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当线圈1通一交变电流时，线圈2和中间臂均分线圈1中产生的磁通量。一电压表与线圈串联形成单匝闭合线圈，绕在中间臂上，如图所示。已知线圈1、2的匝数分别为n1＝100匝，n2＝50匝。线圈1接一交变电压，在不接负载的情况下 (　　)‎ A．当线圈1输入100 V交变电压时，电压表示数为1 V ‎ B．当线圈1输入100 V交变电压时，线圈2输出的电压为25 V C．若电压表示数为2 V，线圈1输入的电压为200 V D．若电压表示数为2 V，线圈2输出的电压为100 V 答案：BD 解析：由感应电动势公式：E＝nΔΦ/Δt知，当线圈1输入100V交变电压时，电压表示数为0.5V，线圈2输出的电压为25V，A错误B正确；若电压表示数为2V，线圈1输入的电压为400V，C错误；若电压表示数为2V，根据电压与匝数成正比知线圈2输出的电压为100V，D正确。‎ ‎8．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5︰1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，各元件正常工作，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．原、副线圈中的电流之比为5︰1‎ B．电压表的读数约为31.11V C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1分钟内产生的热量为2.9×103J D．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小 答案：BC ‎9．如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法有 (　　)‎ A．将R上的滑片向上移动 B．将R上的滑片向下移动 C．将开关S掷向1 D．将开关S掷向2‎ 答案：AD 解析：输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，A正确；输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，B错误；将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，C错误；将开关S掷向2时，原线圈的匝数减少，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，D正确。‎ ‎10．如图所示，一个小型的理想变压器为额定电压均为220V的电动机和电炉子供电。当变压器输入端接u＝550sin100πt(V)的交流电时，电动机恰好以额定功率工作，电流表A1、A2的读数是9.16A和5.16A，则下列说法正确的是 (　　)‎ A．变压器原、副线圈的匝数比是5︰2‎ B．电动机的内阻是55Ω C．电炉子中电流方向每秒改变100次 D．原线圈的输入功率约是2015.2W 答案：CD ‎11．(多选)如图4为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻R＝10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R0＝11Ω.若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝220sin100πt(V)．下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．发电机中的电流变化频率为100Hz B．通过用电器的电流有效值为20A C．升压变压器的输出功率为4650W D．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小 答案　BC 解析　交变电流经过变压器，频率不变，则交变电流的频率f＝＝Hz＝50Hz，故A错误．通过用电器的电流有效值I＝＝A＝20A，故B正确．根据＝得，输电线上的电流I3＝20× A＝5A，则输电线上损耗的功率P损＝IR＝25×10W＝250W，降压变压器的输入功率P3＝U4I4＝220×20W＝4400W，则升压变压器的输出功率P＝P3＋P损＝4400W＋250W＝4650W，故C正确．当用电器的电阻R0减小时，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，升压变压器原线圈中的电流变大，根据P＝UI知，发电机的输出功率增大，故D错误．‎ ‎12．(多选)如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝22∶1，原线圈接在电压的有效值为U0＝220V的正弦式交流电源上，副线圈连接理想电压表V、交流电流表A、理想二极管D和电容器C.则下列说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A．电压表的示数为10V B．电容器不断地充电和放电，所带电荷量不断变化 C．稳定后电流表的读数为零 D．稳定后电容器两极板间电势差始终为10V 答案　ACD ‎14．(多选)如图7甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表、电流表为理想电表．L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220V,60W”的相同灯泡．如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．电压表的示数为660V B．电流表的示数为0.82A C．a、b两点的电压是1045V D．a、b两点的电压是1100V 答案　BC ‎14．(多选)如图8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈接交流电源和交流电压表、交流电流表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接．已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化．现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A．热水器两端电压的瞬时值表达式为 u＝220sin100πtV B．电压表示数为2200V C．电流表示数变大 D．变压器的输入功率增大 答案　BCD 解析　图乙为副线圈上电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上的电压，选项A错误；由交变电流规律可知，副线圈上的电压的有效值为220V，由变压器变压关系可知，原线圈电压为2200V，选项B正确；闭合开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率增大，因此电流表示数增大，选项C、D正确．‎ ‎15．(多选)如图9，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则(　　)‎ 图9‎ A．Uab∶Ucd＝n1∶n2‎ B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍 答案　BD ‎16．(多选)在如图6所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器，开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯L仍能正常发光，可采取的措施是(　　)‎ 图6‎ A．将自耦调压变压器的滑片P适当上滑 B．将自耦调压变压器的滑片P适当下滑 C．适当增大滑动变阻器R2的阻值 D．适当减小滑动变阻器R2的阻值 答案　AC 解析　根据＝可得U2＝·U，所以应增加n2，故A正确；匝数比不变，应使R1两端电压减小，则总电流减小，所以使R2阻值增加，故C正确．‎ ‎17．(多选)远距离输电装置如图7所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器．当S由2改接为1时，下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．电压表读数变大 B．电流表读数变大 C．电流表读数变小 D．输电线损失的功率减小 答案　AB 解析　改接为1时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数变大，所以输送电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表示数变大，A正确．降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流I灯也变大，输电线上的电流I线随着I灯的变大而变大，所以电流表读数变大，B正确，C错误．I线变大时，输电线损失的功率P线＝IR变大，D错误．‎ ‎18．(多选)如图8所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，接线柱a、b接在电压为u＝22sin 100πt(V)的交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器．下列说法中正确的是(　　)‎ 图8‎ A．t＝ s时，a、b两点间电压的瞬时值为11 V B．t＝ s时，电压表的读数为220 V C．当温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大 D．在1分钟内电阻R1上产生的热量为29 040 J 答案　BCD ‎19．(多选)如图17，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，是理想电压表．现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则(　　)‎ 图17‎ A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V 答案　AD ‎20．如图18所示，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，单匝矩形线圈的面积S＝1 m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接，A为交流电流表．调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈的匝数比为2∶1时，副线圈电路中标有“6 V　6W”的灯泡正常发光，以下判断正确的是(　　)‎ 图18‎ A．电流表的示数为1 A B．矩形线圈产生电动势的有效值为18 V C．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e＝12sin 30πt V D．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移 ‎ 答案　D 解析　因灯泡正常发光，则副线圈两端的电压有效值为U2＝6 V，通过灯泡的电流为I2＝ A＝1 A，电流表的示数为I1＝I2＝0.5 A，原线圈两端电压的有效值为U1＝U2＝12 V，矩形线圈产生电动势的有效值为12 V，最大值为Em＝BSω＝12 V，得ω＝60π rad/s，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e＝12sin 60πt V，矩形线圈的转速增大，产生的感应电动势增大，P适当上移可以保持副线圈两端电压不变，小灯泡仍能正常发光．‎ ‎2‎ ‎1．(多选)如图19甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接．已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是(　　)‎ 图19‎ A．电压表示数为44 V B．副线圈上电压的瞬时值表达式u＝220sin(100πt) V C．热水器消耗的功率变大 D．变压器的输入功率增大 答案　BD ‎22．(多选)如图21为发电厂向远处用户的输电电路示意图，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．若输送功率增大，下列说法中正确的有(　　)‎ 图21‎ 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 答案　CD 解析　已知发电厂的输出电压不变，升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则由＝知，升压变压器的输出电压U2不变，A错；若输送功率增大，输电电压U2不变，则由P＝U2I2知，输电线上电流I2增大，又输电线的电阻不变，由U损＝I2R知输电线上损失电压增大，则降压变压器输出电压减小，B错．因输电电流增大，则由P＝IR知，输电线上损耗的功率变大，C对．输电线上损耗功率占总功率的比例(＝ ‎)增大，D对．‎ ‎23．如图11为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表，V2、A2为监控校内变压器输出端的电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，则当开关S闭合时(　　)‎ 图11‎ A．电流表A1、A2和A3的示数都变大 B．只有电流表A1的示数变大 C．电压表V3的示数变小 D．电压表V2和V3的示数都变小 答案　C ‎24．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电，各元件正常工作，一个理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示。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．原、副线圈中的电流之比为5∶1‎ B．电压表的读数约为31.11 V C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1 min内产生的热量为2 904 J D．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小 答案：　BC ‎25．一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示。‎ ‎(1)写出该交变电压的瞬时值表达式；‎ ‎(2)求出该交变电压的有效值；‎ ‎(3)将该交变电压接在匝数比为1︰2的理想变压器原线圈上，副线圈给R＝16Ω的小灯泡供电，求灯泡消耗的功率。‎ 答案：(1)u＝10sin(50πt)V　(2)7.1V　(3)12.5W 解析：(1)由题中图象知电压最大值为10V，周期为0.04s，其角频率ω＝＝50π rad/s 所以瞬时值表达式为u＝10sin(50πt)V。‎ ‎(2)有效值为U＝＝5V＝7.1V。‎ ‎(3)副线圈输出电压U2＝U1＝10V。‎ 小灯泡的功率为P＝＝12.5W。‎ ‎26．在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失。有一个电站，输送的电功率P＝500kW，当使用U＝5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相差4800kW·h。求：‎ ‎(1)输电效率η和输电线总电阻r。‎ ‎(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电。‎ 答案：(1)60%　20Ω　(2)22.4kV 解析：(1)由于输送功率P＝500kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12000kW·h，终点得到的电能E ‎′＝7200kW·h，因此效率η＝60%。输电线上的电流可由I＝计算，I＝100A，而输电线损耗功率可由Pr＝I2r计算，其中Pr＝kW＝200kW，因此可求得r＝20Ω。‎ ‎(2)输电线上损耗功率Pr＝2r∝，原来Pr＝200kW，现在要求Pr′＝10kW，计算可得输电电压应调节为U′＝22.4kV。‎ ‎27．发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1︰10的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为10︰1的降压变压器降压供给用户。‎ ‎(1)画出全过程的线路图；‎ ‎(2)求用户得到的电压和功率；‎ ‎(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压。‎ 答案：(1)略　(2)219.6 V　43.92 kW ‎(3)36 kW　180 V 解析：(1)线路图如图所示：‎ U4＝U3＝219.6 V I4＝I3＝200 A 用户得到的功率 P4＝U4I4＝43.92 kW ‎(3)若不采用高压输电，线路损失电压为 U′R＝I1R＝40 V 用户得到的电压 U′＝U1－U′R＝180 V 用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW。‎ ‎ ‎