2020版高考物理一輪復習 課后限時集訓31 變壓器 電能的輸送（含解析）新人教版

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1、課后限時集訓(三十一) 變壓器 電能的輸送 (建議用時：40分鐘) [基礎對點練] 題組一：理想變壓器基本規(guī)律的應用 1．(多選)理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，原線圈兩端接通交流電源，則(　　) A．原、副線圈中電流頻率之比f1∶f2＝10∶1 B．原、副線圈兩端電壓之比為U1∶U2＝10∶1 C．原、副線圈內交變電流之比I1∶I2＝1∶10 D．變壓器輸入和輸出功率之比P1∶P2＝10∶1 BC　[根據(jù)變壓器的電壓比＝和電流比＝可知選項B、C是正確的；對于理想變壓器，不改變電流的頻率，輸入與輸出的功率應相等，即P1＝P2，所以選項A、D是錯誤的。] 2

2、.(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 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

3、 V，C正確；變壓器并不改變交變電流的頻率，D錯誤。] 3.(2019·石家莊檢測)如圖所示，理想變壓器三個線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中匝數(shù)為n1的原線圈接到220 V的交流電源上，匝數(shù)為n2和n3的兩個副線圈分別與電阻R2、R3組成閉合回路。已知通過電阻R3的電流I3＝2 A，電阻R2＝110 Ω，則通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1分別是(　　) A．10 A,12 A　　 B．10 A,20 A C．1 A,0.7 A D．1 A,3 A C　[根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得＝＝，已知n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，U1＝220 V，解得U2＝11

4、0 V，U3＝22 V，根據(jù)歐姆定律得I2＝＝1 A，根據(jù)變壓器的輸入功率和輸出功率相等可得U1I1＝U2I2＋U3I3，解得I1＝0.7 A，C正確。] 題組二：理想變壓器的動態(tài)分析 4．理想變壓器原線圈接如圖甲所示的正弦交變電壓，變壓器原線圈匝數(shù)n1＝270匝，P是副線圈上的滑動觸頭，當P處于如圖乙所示位置時，副線圈連入電路的匝數(shù)n2＝135匝，電容器C恰好不被擊穿，燈泡L恰能正常發(fā)光，R是滑動變阻器。以下判斷正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．若向下移動P，電容器的電荷量增加 B．若保持P不動，向下移動R的滑片，燈泡變暗 C．若保持R的滑片不動，向下移動P，燈泡

5、變亮 D．電容器的擊穿電壓為11 V D　[原線圈輸入電壓的有效值U1＝＝22 V，當P位于題圖乙所示位置，副線圈電壓的有效值U2＝U1＝11 V，電容器C恰好不被擊穿，若向下移動P，電容器C兩端的電壓減小，由Q＝CU可知，電容器所帶的電荷量減少，A錯誤。若保持P不動，向下移動R的滑片，R接入電路的電阻減小，流過燈泡的電流增大，燈泡變亮，B錯誤。若保持R的滑片不動，向下移動P，則副線圈的電壓變小，燈泡變暗，C錯誤。電容器的擊穿電壓U′m＝U2＝11 V，D正確。] 5.(2019·上饒檢測)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想電表

6、，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝220sin(100πt) V，則(　　) A．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22 V B．當t＝ s時，電壓表V0的讀數(shù)為110 V C．單刀雙擲開關與a連接，當滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)變小，電流表示數(shù)增大 D．當單刀雙擲開關由a扳向b時，變壓器輸入功率增大 D　[原線圈兩端的電壓U1＝ V＝220 V，當單刀雙擲開關與a連接時，U2＝U1＝22 V，電壓表V1的示數(shù)等于變阻器兩端的電壓，所以電壓表V1的示數(shù)小于22 V，A錯誤。電壓表的示數(shù)為有效值，所以電壓表V0的讀數(shù)

7、為220 V，B錯誤?；瑒幼冏杵骰琍向上移動，接入電路的電阻增大，R副總增大，I2減小，即電流表示數(shù)減小，定值電阻R0兩端電壓減小，而U2不變，所以電壓表V1的示數(shù)增大，C錯誤。當單刀雙擲開關由a扳向b時，原線圈匝數(shù)減少，由＝知U2增大，I2增大，電流表讀數(shù)增大，電壓表V1的示數(shù)增大，副線圈電路中消耗的功率增大，故變壓器輸入功率增大，D正確。] 題組三：遠距離輸電問題 6．(2019·定州模擬)如圖，利用理想變壓器進行遠距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不變，當用電高峰到來時(　　) A．輸電線上損耗的功率減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)A1增大 C．電

8、壓表V2的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)A2減小 D．用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小 D　[當用電高峰到來時，用戶消耗的功率變大，則電流表A2示數(shù)變大，輸電線上的電流變大，輸電線上損耗的功率變大，選項A錯誤；因為發(fā)電廠的輸出電壓恒定，則升壓變壓器的次級線圈電壓不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項B錯誤；電流表A1的示數(shù)增大，輸電線上的電壓損失變大，故降壓變壓器的初級線圈電壓減小，降壓變壓器次級線圈電壓也減小，即電壓表V2的示數(shù)減小，選項C錯誤；用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例＝1－＝1－，因為輸電線上的電流增大，則電壓損失增大，U1不變，所以用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例減小，故D

9、正確。] 7．(2019·龍巖模擬)如圖所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，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，輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2，T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說法正確的是(　　) A．當用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大 B．當用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小 C．輸電線上損失的功率ΔP＝ D．要減小線路的損耗，應增大升壓變壓器的匝數(shù)比，同時應增大降壓變壓器的匝數(shù)比 D　[當用戶的用電器增

10、多時，用戶消耗的功率變大，P4變大，P3變大，用戶電流變大，輸電線上電流變大，電壓損失U損變大，＝，U2不變，＝，U4變??；而ΔP＝，故A、B、C錯誤。要減小線路的損耗，應增大升壓器的匝數(shù)比，輸電電壓變大，在輸送功率一定的條件下，輸電線電流減小，T2輸入電壓變大，要用戶得到額定電壓，同時應增大降壓變壓器的匝數(shù)比，D正確。] [考點綜合練] 8．(多選)(2019·南京模擬)如圖所示為遠距離輸電示意圖。發(fā)電機輸出功率P恒定。用戶消耗的功率為P用戶，升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2，輸電線總電阻為r。下列說法正確的是(　　) A．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比＝ B．將P下移

11、，用戶獲得的電壓將升高 C．輸電線上的功率關系為P＝P用戶＋ D．若U2提高為原來的10倍，輸電線上損失的功率為原來的 AD　[變壓器的原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)成正比，即＝，A正確。若P下移，降壓變壓器的原線圈匝數(shù)增大，U4＝U3，用戶獲得的電壓降低，B錯誤。輸電線上的功率關系為P＝P用戶＋，C錯誤。若U2提高為原來的10倍，輸送線路上的電流變?yōu)樵瓉淼?，故輸電線上損失的功率為原來的，D正確。] 9.(2019·沈陽檢測)一臺交流發(fā)電機的輸出電壓表達式為u＝1 000sin(100πt) V，通過匝數(shù)之比為4∶1的理想降壓變壓器給若干盞“220 V　60 W”的燈泡供電，如圖所示，輸電線

12、總電阻r＝10 Ω，其他電阻不計，為了保證燈泡正常發(fā)光，接入電路的燈泡數(shù)量為(　　) A．44　　　B．176　　　C．195　　　D．783 B　[每盞燈泡的電流I＝＝ A，設有n盞燈能夠正常工作，則原線圈的電流I1＝nI＝n，原線圈兩端電壓U1＝4UL＝880 V，所以電阻r消耗的電壓Ur＝U－U1＝120 V，根據(jù)歐姆定律可得Ur＝nr，聯(lián)立解得n＝176，B正確。] 10．(多選)(2019·遵義模擬)圖甲左側的調壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中R＝55 Ω，、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110 V，下列表述正確的是(　　)

13、 甲　　　　　　　　乙　 A．電流表的示數(shù)為2 A 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100 Hz AC　[由題圖乙可知，交流電的周期T＝0.02 s，頻率f＝＝50 Hz，故D錯誤；輸入電壓的最大值U1m＝220 V，有效值U1＝＝220 V，電壓表測副線圈電壓有效值，U2＝110 V，電流表示數(shù)I2＝＝2 A，故A正確；原、副線圈匝數(shù)比＝＝，故B錯誤；交流電流表、交流電壓表測交流電的有效值，故C正確。] 11.(多選)(2019·佛山模擬)理想變壓器原線圈a匝數(shù)n1＝200匝，副線圈b匝數(shù)n2＝100匝，線圈a接在u＝4

14、4sin 314t V的交流電源上，“12 V　6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R2＝16 Ω，電壓表V為理想電表。下列推斷正確的是(　　) A．交變電流的頻率為100 Hz B．穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為 Wb/s C．電壓表V的示數(shù)為22 V D．R1消耗的功率是1 W BD　[由u＝44sin 314t V知2πf＝314，得f＝50 Hz，A錯；在副線圈中，小燈泡正常發(fā)光，知副線圈中的電流為0.5 A，進而可求出R2兩端的電壓為8 V，故副線圈兩端的電壓為20 V，電壓表的示數(shù)為20 V，C錯；副線圈兩端電壓的最大值為20 V；由法拉第電磁感應定律知：n2＝20 V，

15、可得：＝ Wb/s，B對；由＝和＝，可知原線圈兩端的電壓為40 V，電流為0.25 A，故加在R1兩端的電壓為44 V－40 V＝4 V，故R1消耗的功率為1 W，D對。] 12．(2019·成都模擬)如圖甲所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，副線圈電路接有滑動變阻器R和額定電壓為12 V、電阻為2 Ω的電動機M。原線圈輸入的交流電壓如圖乙所示。閉合開關S，電動機正常工作，電流表示數(shù)為1 A。下列判斷正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙　　 A．副線圈兩端的電壓有效值為22 V B．滑動變阻器R的接入電阻為10 Ω C．電動機輸出的機械功率為12 W D

16、．若電動機突然卡住，原線圈輸入功率將變小 B　[根據(jù)題圖乙可知U1＝220 V，根據(jù)理想變壓器變壓公式可得副線圈兩端的電壓有效值為U2＝U1＝×220 V＝22 V，選項A錯誤；根據(jù)題述電動機正常工作，電流表示數(shù)為1 A，則滑動變阻器兩端電壓UR＝22 V－12 V＝10 V，根據(jù)歐姆定律可知滑動變阻器R的接入電阻為R＝10 Ω，選項B正確；電動機輸入的電功率P＝12×1 W＝12 W，電動機的熱功率P熱＝12×2 W＝2 W，由P＝P熱＋P出，可得電動機輸出的機械功率為P出＝10 W，選項C錯誤；若電動機突然卡住，就相當于一個2 Ω的純電阻，副線圈電流I＝＝ A＝1.83 A，則副線圈的

17、電流增大，副線圈的電功率增大，根據(jù)變壓器輸出功率決定輸入功率可知，原線圈輸入功率將變大，選項D錯誤。] 13．(2019·龍巖模擬)利用太陽能電池這個能量轉換器件將太陽能轉變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)又稱光伏發(fā)電系統(tǒng)。有一臺內阻為1 Ω的太陽能發(fā)電機，供給一個學校照明用電。如圖所示，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻R＝4 Ω，全校共22個班，每班有“220 V　40 W”燈6盞，若全部電燈正常發(fā)光，求： (1)發(fā)電機輸出功率； (2)輸電線路的效率； (3)發(fā)電機電動勢的有效值。 解析：(1)降壓變壓器輸出電壓為220 V，則有 ＝＝ 解得U3＝880 V 電燈正常發(fā)光時的電流I＝＝ A 降壓變壓器負載中的總電流I4＝22×6×I＝24 A 降壓變壓器輸入端電流I3＝I4＝6 A 導線上損失的電壓U損＝I3R＝24 V 升壓變壓器輸出電壓U2＝U3＋U損＝904 V 則發(fā)電機輸出功率P＝U2I3＝5 424 W。 (2)用戶獲得的實際功率P用＝22×6×P額＝5 280 W 則輸電效率η＝×100%＝97.3%。 (3)由＝可得U1＝U2＝226 V 其輸入電流I1＝I3＝24 A 則有E＝U1＋I1r＝250 V。 答案：(1)5 424 W　(2)97.3%　(3)250 V - 8 -