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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 10.2變壓器 電能的輸送課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2
選擇題(本題共8小題,1～6題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號后標(biāo)出)
1.(xx廣東高考)如圖,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,和均為理想電表,燈泡電阻RL=6Ω,AB端電壓u1=12sin100πt(V)。下列說法正確的是( )
A.電流頻率為100 Hz
B.的讀數(shù)為24 V
C.的讀數(shù)為0.5 A
D.變壓器輸入功率為6 W
2.(xx天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流,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,工作時電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則( )
A.ab接MN、cd接PQ,Iab
Icd
C.ab接PQ、cd接MN,IabIcd
3.(xx新課標(biāo)全國卷)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝,原線圈為1 100匝,接在有效值為220 V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,負(fù)載R上的功率為2.0 kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1,負(fù)載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為( )
A.380 V和5.3 A B.380 V和9.1 A
C.240 V和5.3 A D.240 V和9.1 A
4.(2011新課標(biāo)全國卷)如圖,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2;副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220V,額定功率為22 W;原線圈電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù),則( )
A.U=110V,I=0.2A
B. U=110V,I=0.05A
C. U=110V,I=0.2A
D. U=110V,I=0.2A
5.(xx浙江高考)某水電站,用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶,其輸出電功率是3106kW。現(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說法正確的是( )
A.輸電線上輸送的電流大小為2.0105A
B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV
C.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9108kW
D.輸電線上損失的功率為ΔP=,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻
6.如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的電路原理圖,下列判斷正確的是( )
A.U1>U2 B.U2=U3
C.I4I2
7.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,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為R,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1,降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u=220sin(100πt)V,降壓變壓器的副線圈與阻值R0=11Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法中正確的是( )
A.通過R0的電流的有效值是20A
B.降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1
C.升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓
D.升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率
8.如圖所示,理想變壓器原線圈與燈泡A串聯(lián)后,加上電壓為U1的交變電流,副線圈兩端電壓為U2,接有B和C兩個燈泡。若A、B、C是三個完全相同的燈泡且均正常發(fā)光,則為( )
A.4∶1 B.3∶1 C.2∶1 D.1∶1
強(qiáng)化專練(建議：25分鐘)
強(qiáng)化點1：理想變壓器
1.如圖所示,理想變壓器的原線圈接入u=
11000sin100πt(V)的交變電壓,副線圈通過電阻r=6Ω的導(dǎo)線對“220V 880W”的電器L供電,該電器 正常工作。由此可知( )
A.原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1
B.交變電壓的頻率為100 Hz
C.副線圈中電流的有效值為4 A
D.變壓器的輸入功率為880 W
2.(多選)(2011廣東高考)圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負(fù)載電路中R=55Ω,A、V為理想電流表和電壓表,若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓,電壓表的示數(shù)為110V,下列表述正確的是( )
A.電流表的示數(shù)為2A
B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶2
C.電壓表的示數(shù)為電壓的有效值
D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz
3.(多選)(xx揚(yáng)州模擬)如圖甲所示理想變壓器電路,其原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,電壓表和電流表均為理想電表,原線圈接如圖乙所示的正弦交流電,圖中Rt為NTC型熱敏電阻,R1為定值電阻。下列說法正確的是( )
A.交流電壓u的表達(dá)式u=36sin100πt(V)
B.變壓器原、副線圈中的電流之比為1∶4
C.變壓器輸入、輸出功率之比為1∶4
D.Rt處溫度升高時,電壓表和電流表的示數(shù)均變大
4.(多選)(xx山東高考)圖甲是某燃?xì)鉅t點火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓,并加在一理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,為交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時,就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點燃?xì)怏w。以下判斷正確的是( )
A.電壓表的示數(shù)等于5V
B.電壓表的示數(shù)等于V
C.實現(xiàn)點火的條件是>1000
D.實現(xiàn)點火的條件是<1000
5.(xx成都模擬)如圖所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻不計,繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R,下列判斷正確的是( )
A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=NBSωcosωt
B.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間時,通過電流表的電荷量為零
C.當(dāng)P位置不動、R增大時,電壓表讀數(shù)也增大
D.當(dāng)P位置向上移動、R不變時,電流表讀數(shù)減小
6.(2011浙江高考)如圖所示,在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1=800和n2=200的兩個線圈,上線圈兩端與u=51sin314tV的交流電源相連,將下線圈兩端接交流電壓表,則交流電壓表的讀數(shù)可能是( )
A.2.0 V B.9.0 V
C.12.7 V D.144.0 V
強(qiáng)化點2：遠(yuǎn)距離輸電
7.假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電,輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下,現(xiàn)改用1000kV的特高壓輸電,若不考慮其他因素的影響,則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)? )
A. B. C.2P D.4P
8.(xx廈門模擬)如圖甲為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10,降壓變壓器的副線圈接有負(fù)載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的電阻不能忽略,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器左側(cè)輸入如圖乙的交變電壓,下列說法中正確的是( )
A.交變電流的頻率為100 Hz
B.升壓變壓器副線圈輸出電壓為22 V
C.只增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)可減少輸電損失
D.當(dāng)R減小時,發(fā)電機(jī)的輸出功率減小
答案解析
素能全練
1.【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點：
(1)正弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系。
(2)交流電路中,電流表、電壓表的示數(shù)表示有效值。
(3)根據(jù)電壓、電流及功率與原、副線圈的匝數(shù)關(guān)系式求解。
【解析】選D。由AB端電壓u1=12sin100πt(V)知ω=100π,又ω=2πf,得頻率f=50Hz,A錯誤;由理想變壓器規(guī)律=,U2=6V,B錯誤;又I2==1A,C錯誤;P2=U2I2=6W,P1=P2,D正確。
2.【解析】選B。高壓輸電線上的電流大于交流電流表的量程,故應(yīng)用電流互感器將高壓輸電線上的電流降低,由變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系,可以判斷電流互感器與高壓輸電線相連的一側(cè)匝數(shù)少,即ab一側(cè)線圈與MN相連,cd一側(cè)線圈與PQ相連,Iab>Icd,故B對,A、C、D錯。
3.【解題指南】自耦變壓器是變壓器的一種,各物理量間的關(guān)系與普通變壓器相同。
【解析】選B。由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：=,=,U1I1=P2。所以,當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,副線圈的匝數(shù)也最大,為n2=1900匝,負(fù)載R上的功率也最大,為2.0 kW,則U2=U1=220 V=380 V, I1==A=9.1 A,故選項B正確。
4.【解析】選A。在副線圈電路中,I2===0.1A,再根據(jù)=及=,得U1=110V,I1=0.2A,故B、C、D錯,A正確。
5.【解析】選B。輸電線上電流I===6103A,A錯。輸電線上由電阻造成的損失電壓U損=IR=61032.5V=1.5104V,B正確。若改用5kV輸電,則輸電線上損失功率P′=I2r=r=()22.5W=91011W,可見輸電線損失功率超過輸出功率,不符合實際情況,C錯誤。輸電線損失功率ΔP=,U為輸電線上的電壓降,而不是輸電電壓,故D錯誤。
6.【解析】選D。U1、U2分別為升壓變壓器的輸入和輸出電壓,U2>U1,A錯。由于線路上電壓損失,U2>U3,B錯。I1、I2為升壓變壓器的輸入和輸出電流,I1>I2,D正確。I2、I4分別為降壓變壓器的輸入和輸出電流,I25000,所以>1000,C對,D錯。
【加固訓(xùn)練】
(xx廈門模擬)在某交變電流電路中,有一個正在工作的理想變壓器,如圖所示。它的原線圈匝數(shù)n1=600匝,交流電源的電動勢e=311sin(100πt)V(不考慮其內(nèi)阻),電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計,原線圈串聯(lián)一個額定電流為0.2A的保險絲,副線圈匝數(shù)n2=120匝,為保證保險絲不被燒斷,則( )
A.負(fù)載功率不能超過62 W
B.副線圈電流最大值不能超過1 A
C.副線圈電路中的電阻R不能小于44Ω
D.副線圈電路中電壓表的讀數(shù)為62 V
【解析】選C。由=得U2=44V,D錯;由=得I2≤1A,所以負(fù)載功率P2=U2I2≤44W,A錯;副線圈中的電流最大值為Im=A,故B錯;由R=得R≥44Ω,C對。
5.【解題指南】(1)從線圈平行磁場方向位置開始計時,e=εmcosωt。
(2)求通過電流表的電荷量時,電流為平均值,即q=。
(3)若不計線圈電阻,變壓器的輸入電壓與負(fù)載無關(guān),僅與發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動勢有關(guān),若考慮線圈電阻,負(fù)載電流變化會引起線圈內(nèi)電壓的變化,從而影響到變壓器的輸入電壓。
(4)原線圈電流由負(fù)載決定。
【解析】選A。從線圈平面平行于磁場方向計時e=NBωScosωt,A正確。線圈從圖示位置經(jīng)過時,轉(zhuǎn)過的角度θ=ω=,通過電流表電量q==,B錯誤。R增大時,負(fù)載功率減小,原線圈上電流減小,電壓表示數(shù)不變,C錯誤。P向上移動,原線圈匝數(shù)減小,變壓器輸出電壓增大,輸出功率增大,輸入電流增大,D錯誤。
【加固訓(xùn)練】
(xx溫州模擬)如圖所示,50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=T的水平勻強(qiáng)磁場中,線框面積S=0.5m2,線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω=200rad/s勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器原線圈相連,副線圈現(xiàn)接入一只“220V,60W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,熔斷器允許通過的最大電流為10A。下列說法正確的是( )
A.圖示位置穿過線框的磁通量為零
B.線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為500V
C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11
D.變壓器輸出端最多能并聯(lián)84只60 W的燈泡
【解析】選C。圖示位置線框平面與磁場垂直,穿過線框的磁通量最大,選項A錯誤。矩形閉合導(dǎo)線框ABCD在磁場中轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電的最大值為Em=NBSω=500V,由于最大值為有效值的倍,所以交流電的有效值為500V,選項B錯誤。副線圈接入一只“220V,60 W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,由于電壓與匝數(shù)成正比,所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為=,所以C正確。由于熔斷器允許通過的最大電流為10A,所以允許變壓器輸出的最大功率P=UI=50010W=5000W,輸出端最多能并聯(lián)“220V,60 W”燈泡數(shù)為=83.3(只)≈83只,所以D錯誤。
6.【解題指南】本題中原、副線圈共用一個鐵芯,其實質(zhì)為變壓器,在計算過程中,如果按照理想變壓器的變壓比運算,可求出交流電壓表示數(shù)接近9 V,但并不是準(zhǔn)確值,因此題目所考查的并不是理想變壓器,而是實際變壓器,即應(yīng)當(dāng)考慮變壓器的磁漏等因素。
【解析】選A。根據(jù)上線圈所加電壓的表達(dá)式可得,最大值為51 V,所以有效值U1==36V。若變壓器為理想變壓器,=,可得U2=9.0V。但由于鐵芯不閉合,考慮到磁漏的存在,應(yīng)有U2<9.0V,所以A正確。
7.【解析】選A。設(shè)輸送電功率為P0,輸電線電阻為r,輸送電壓為U,輸電線上損耗熱功率P=()2r,可得改用1000kV特高壓輸電時,輸電線上損耗的電功率P′=,選A。
8.【解析】選C。由圖像可知T=210-2s,f=50Hz,A錯。升壓變壓器的輸入電壓有效值U1=220V,由=可知U2=2200V,B錯。增加升壓變壓器副線圈匝數(shù),U2增大,輸送電流減小,輸電損失電能減小,C對。R減小,輸出功率增大,變壓器的輸入功率增大,發(fā)電機(jī)的輸出功率增大,D錯。
2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 10.2變壓器 電能的輸送課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2.doc
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