2019版高考物理一輪復(fù)習 第十一章 交變電流 傳感器 課后分級演練32 變壓器 電能的輸送.doc

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課后分級演練(三十二) 變壓器 電能的輸送 【A級——基礎(chǔ)練】 1．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C為電容器．已知通過R1的正弦式交流電如圖乙所示，則(　　) A．交流電的頻率為0.02 Hz B．原線圈輸入電壓的最大值為27 V C．電阻R2的電功率約為6.67 W D．通過R3的電流始終為零 解析：C　由圖乙可知交流電頻率為50 Hz，所以A錯．副線圈電壓最大值U2＝I1mR1＝20 V，由＝可知，原線圈電壓的最大值U1＝200 V，B錯．R1和R2并聯(lián)，P2＝≈6.67 W，故C正確．因電容器接交流電有充放電電流，故D錯． 2．如圖1甲所示，一理想變壓器給一個小燈泡供電．當原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時，額定功率為10 W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40 Ω，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是(　　) A．變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝220sin πt(V) B．電壓表的示數(shù)為220 V C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1 D．變壓器的輸入功率為110 W 解析：C　由題圖乙可知ω＝＝100π rad/s，則變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝220sin 100πt(V)，A錯誤．小燈泡的額定功率P＝10 W，由P＝可得小燈泡的額定電壓U＝20 V，小燈泡恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為20 V，B錯誤．根據(jù)變壓器變壓比公式U1∶U2＝n1∶n2，可得＝＝，C正確．根據(jù)額定功率為10 W的小燈泡恰好正常發(fā)光，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率可知D錯誤． 3.(多選)(2017湖南長沙三月模擬)圖中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1，電阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，兩電表均為理想交流電表．若R1兩端電壓瞬時值表達式為u1＝10sin 100πt V．則下列說法正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)為0.5 A B．電壓表的示數(shù)為14.14 V C．R2消耗的功率為20 W D．原線圈輸入交流電頻率為100 Hz 解析：AC　R1兩端電壓UR1＝10 V，R1中電流IR1＝ A＝1 A，則副線圈中電流I1＝IR1＝1 A，再由I1∶I2＝n2∶n1＝1∶2，可知原線圈中電流I1＝0.5 A，則A項正確．電壓表測R2兩端電壓UR2＝I2R2＝20 V，B錯誤．R2消耗的功率PR2＝IR2＝20 W，C正確．因變壓器不改變交流電的周期和頻率，由R1兩端電壓瞬時值表達式μ1＝10sin 100πt V，可知原線圈輸入交流電頻率f＝ Hz＝50 Hz，D錯誤． 4.(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1.電池和交變電源的電動勢都為6 V，內(nèi)阻均不計．下列說法正確的是(　　) A．S與a接通的瞬間，R中無感應(yīng)電流 B．S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0 C．S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3 V D．S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為2∶1 解析：BC　 由理想變壓器的原理可知，當S與a接通電流穩(wěn)定時，由于通過原線圈與副線圈中的磁通量不發(fā)生變化，故在副線圈中無感應(yīng)電流，但在剛接通瞬間，副線圈兩端的電壓不為零，R中有感應(yīng)電流，故A錯誤，B正確；當S與b接通穩(wěn)定后，原線圈中接有交變電流，由變壓器的變壓比可得副線圈兩端電壓為3 V，C正確；變壓器并不改變交變電流的頻率，D錯誤． 5．(2017天津和平質(zhì)量調(diào)查)如圖甲所示電路中，L1、L2、L3為三只“6 V　3 W”的燈泡，變壓器為理想變壓器，各電表均為理想電表，當ab端接如圖乙所示的交變電壓時，三只燈泡均正常發(fā)光．下列說法中正確的是(　　) A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1 B．輸出端交流電的頻率為50 Hz C．電流表的示數(shù)為0.5 A D．電壓表的示數(shù)為18 V 解析：B　燈泡正常發(fā)光電流為I＝P/U＝0.5 A，則原線圈中電流為I＝0.5 A，副線圈中電流為2I＝1 A，所以原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝I2∶I1＝2∶1，故選項AC錯誤；又副線圈電壓為6 V，而原線圈輸出電壓等于18 V－6 V＝12 V，可得原、副線圈的電壓之比2∶1，即電壓表示數(shù)為12 V，選項D錯誤；由“u－t圖象可知，交流電的周期T＝0.02 s，所以頻率為f＝1/T＝50 Hz，故選項B正確． 6.(多選)(2017山東濰坊中學一模)如圖所示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈通過導(dǎo)線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關(guān)S處于斷開狀態(tài)．當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光．下列說法中正確的是(　　) A．燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等 B．燈泡L2兩端的電壓變小 C．燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變 D．變壓器原線圈的輸入功率不變 解析：AB　當S閉合后，根據(jù)I1n1＝I2n2可知，因為是降壓變壓器，n1>n2，則I1Icd C．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，IabIcd 解析：B　高壓輸電線上的電流較大，測量時需把電流變小，即副線圈中的電流較小，由＝可知：n2較大，n1較小，所以ab接MN，cd接PQ，Iab>Icd.選項B正確． 【B級——提升練】 11.(2017西安八校聯(lián)考)如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin 100πt(V)的交流電，則(　　) A．交流電的頻率為100 Hz B．通過R2的電流為1 A C．通過R2的電流為 A D．變壓器的輸入功率為200 W 解析：C　由原線圈交流電瞬時值表達式可知，交變電流的頻率f＝＝＝50 Hz，A項錯；由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍蛔冸娏髅總€周期只有一半時間有電流通過R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，＝T?U＝U2＝25 V，由歐姆定律可知，通過R2的電流為 A，B項錯，C項正確；其功率P2＝UI＝50 W，而電阻R1的電功率P1＝＝100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為P＝P1＋P2＝50 W，D項錯． 12．(多選)(2017廣東適應(yīng)性考試)如圖甲所示為一理想自耦變壓器，A、B端輸入電壓如圖乙所示，A1、V1和A2、V2分別是接入原線圈和副線圈中的理想交流電流表和電壓表，其示數(shù)分別用I1、U1、I2、U2表示，R為定值電阻，現(xiàn)將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在P轉(zhuǎn)動過程中，電流表和電壓表示數(shù)均未超過其量程．下列選項中能正確反映I1、I2、U1、U2變化規(guī)律的是(　　) 解析：AC　將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動的過程中，原線圈輸入電壓不變，電壓表V1示數(shù)U1不變，副線圈匝數(shù)均勻增大，根據(jù)變壓比公式，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電壓表V2示數(shù)U2均勻增大，選項A、C正確．電流表測量的是電流有效值，將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動的過程中，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電阻R中電流均勻增大，電流表A2示數(shù)I2均一勻增大，選項D錯誤．根據(jù)輸出功率等于輸入功率，可知輸入電流增大，電流表A1示數(shù)I1增大，或者根據(jù)電流表A1示數(shù)I1為電流有效值，不可能呈正弦變化，選項B錯誤． 13．(多選)在山區(qū)發(fā)展小水電站，大大減少了農(nóng)民砍伐林木為燃料的需求，保護了森林面積1 400萬畝．為了監(jiān)測并保證小水電的安全穩(wěn)定和連續(xù)供電，在電路中安裝有交流電流表和電壓表，如圖所示．已知交流發(fā)電機電動勢為E，內(nèi)阻為r，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，每條輸電線的電阻均為R，其余電線電阻不計．理想電壓表V1、V2、V3、V4的示數(shù)分別為U1、U2、U3、U4，理想電流表A1、A2、A3、A4的示數(shù)分別I1、I2、I3、I4.下列說法正確的是(　　) A．電源的輸出功率為I1E B．輸電線損失的電功率為I2(U2－U3) C．輸電線路的輸電效率η＝ D．當用戶端消耗的電功率增大時，電壓表示數(shù)均不變，電流表示數(shù)均增大 解析：BC　電源的輸出功率為理想升壓變壓器T1的輸入功率，故P1＝I1E－Ir，選項A錯誤．輸電線損失的電功率P損＝I2U損＝I2(U2－U3)，選項B正確．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，故輸電線路的輸電效率η＝＝，選項C正確．當用戶端消耗的電功率增大時，由P＝I2R知，I4增大，由理想變壓器中電流和匝數(shù)成反比知，電流表示數(shù)均增大；由閉合電路歐姆定律得，理想升壓變壓器T1的輸入電壓U1＝E－I1r，因為I1增大，所以U1減小，由理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比知，電壓表示數(shù)均變小，選項D錯誤． 14．(多選)如圖所示，電阻不計的金屬導(dǎo)軌PQ、MN水平平行放置，間距為L，導(dǎo)軌的P、M端接到原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶2的理想變壓器的原線圈兩端，變壓器的副線圈接有阻值為R的電阻．在兩導(dǎo)軌間x≥0區(qū)域有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場，磁場的磁感應(yīng)強度B＝B0sin 2kπx，一阻值不計的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好．開始時導(dǎo)體棒處于x＝0處，從t＝0時刻起，導(dǎo)體棒ab在沿x正方向的力F作用下做速度為v的勻速直線運動，則(　　) A．導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的交變電流的頻率為kv B．交流電壓表的示數(shù)為2B0Lv C．交流電流表的示數(shù)為 D．在t時間內(nèi)力F做的功為 解析：AD　在t時刻ab棒的坐標為x＝vt，感應(yīng)電動勢e＝BLv＝B0Lvsin 2kπvt，則ω＝2kπv，交變電流的頻率為f＝＝kv，故A正確．原線圈兩端電壓的有效值為U1＝，由＝＝得，副線圈兩端電壓的有效值為U2＝＝B0Lv，故交流電壓表的示數(shù)為B0Lv，故B錯誤．副線圈中電流有效值為I2＝＝，由＝＝得，原線圈中電流有效值為I1＝，所以交流電流表的示數(shù)為，故C錯誤．在t時間內(nèi)力F做的功等于R產(chǎn)生的熱量，即W＝t＝，故D正確． 15．三峽水利樞紐工程是流域治理開發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程，樞紐控制流域面積為1106 km2，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q＝4.511011 m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運三方面，在發(fā)電方向，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量指26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率為P＝1.82107 kW.年平均發(fā)電量約為W＝8.401010 kWh，該工程于2009年全部竣工，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個地區(qū)的供電緊張局面．閱讀上述資料，解答下列問題(水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)： (1)請畫出遠距離輸電的原理圖并在圖上用相應(yīng)的符號標明相應(yīng)的物理量； (2)若三峽電站上、下游水位差按H＝100 m計算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效應(yīng)η的公式，并計算出效率η的數(shù)值． (3)若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均發(fā)電時間t為多少天？ (4)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，送電功率為P1＝4.5106 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U＝500 kV，而發(fā)電機輸出的電壓約為U0＝18 kV，要使輸電線上損耗的功率小于輸送電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻． 解析：(2)三峽電站能量轉(zhuǎn)化效率為 η＝100%＝100%＝100%， 代入數(shù)據(jù)η＝100%＝67.1%. (3)根據(jù)P＝，得t＝＝＝192.3(天)． (4)升壓變壓器匝數(shù)比為＝＝＝. 由P1＝IU得I＝9.0103 A， 由P線＝I2R≤5%P1，得R≤2.78 Ω. 答案：(1)如圖所示 (2)推導(dǎo)過程見解析　67.1% (3)192.3天 (4)9∶250　R≤2.78 Ω