2019年高考物理一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 課時分層作業(yè) 三十二 11.2 變壓器 電能的輸送.doc

《2019年高考物理一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 課時分層作業(yè) 三十二 11.2 變壓器 電能的輸送.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019年高考物理一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 課時分層作業(yè) 三十二 11.2 變壓器 電能的輸送.doc（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019年高考物理一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 課時分層作業(yè) 三十二 11.2 變壓器 電能的輸送【基礎達標題組】一、選擇題(本題共9小題,每小題7分,共63分。15題為單選題,69題為多選題)1.(xx珠海模擬)如圖所示,一理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1=1 100匝,副線圈的匝數(shù)n2=220匝,交流電源的電壓u=220 sin(100t) V,R為負載電阻,電壓表、電流表均為理想電表,則下列說法中正確的是()A.交流電的頻率為100 HzB.電壓表的示數(shù)為44 VC.電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D.變壓器的輸入功率大于輸出功率【解析】選B。交流電的周期T= s=0.02 s,f=50 Hz,故A項錯誤;原線圈的電壓U1=220 V,=,則U2=44 V,故B項正確;原、副線圈的電流比等于匝數(shù)之反比,因為n1n2,所以I1I2,即電流表A1示數(shù)小于電流表A2示數(shù),故C項錯誤;變壓器的輸入功率等于輸出功率,故D項錯誤。2.(xx榆林模擬)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是101,電壓表和電流表均為理想電表,一只理想二極管和一個滑動變阻器串聯(lián)接在副線圈上。從某時刻開始在原線圈接入電壓有效值為220 V的正弦交流電,并將開關接在1處,則下列判斷正確的是()A.電壓表的示數(shù)為22 VB.若滑動變阻器接入電路的阻值為10 ,則1 min內滑動變阻器產生的熱量為1 452 JC.若只將S從1撥到2,變壓器的輸入功率減小D.若只將滑動變阻器的滑片向下滑動,則兩電表示數(shù)均減小【解析】選B。變壓器輸入電壓和輸出電壓之比為匝數(shù)之比,故輸出端電壓為 V=22 V,但由于二極管具有單向導電性,從而使通過二極管的電壓有效值減小,由有效值的定義得=T,得R兩端電壓的有效值U有效=11 V,故電壓表示數(shù)一定小于22 V,故A項錯誤;接入電阻為10 ,則根據(jù)W=t可得,產生的熱量Q=60 J=1 452 J,故B項正確;若只將S從1撥到2,則輸入端線圈匝數(shù)減小,匝數(shù)比減小,則輸出電壓增大,輸出功率增大,故變壓器的輸入功率將增大,故C項錯誤;若只將滑動變阻器的滑片向下滑動,接入電阻增大,則輸出端電流減小,但電壓表示數(shù)不變,故D項錯誤。3.圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2=51,電阻R=20 ,L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡,S1為單刀雙擲開關。原線圈接正弦交變電源,輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合,此時L2正常發(fā)光。下列說法正確的是 ()A.輸入電壓u的表達式u=20sin(50t) VB.只斷開S2后,L1、L2均正常發(fā)光C.只斷開S2后,原線圈的輸入功率增大D.若S1換接到2后,R消耗的電功率為0.8 W【解析】選D。周期是0.02 s,=100,所以輸入電壓u的表達式應為u=20sin (100t)V,A項錯誤;只斷開S2后,負載電阻變大為原來的2倍,電壓不變,副線圈電流變小為原來的一半,L1、L2的功率均變?yōu)轭~定功率的四分之一,B項錯誤;只斷開S2后,原線圈的輸入功率等于副線圈的功率,都減小,C項錯誤;若S1換接到2后,電阻R電壓有效值為4 V,R消耗的電功率為=0.8 W,D項正確。【加固訓練】(xx昭通模擬)如圖,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調,輸出電壓通過輸電線送給用戶(電燈等用電器),R表示輸電線的電阻。()A.用電器增加時,變壓器輸出電壓增大B.用電器增加時,變壓器的輸入功率增加C.用電器增加時,輸電線的熱損耗減少D.要提高用戶的電壓,滑動觸頭P應向下滑【解析】選B。用電器增加,表示負載值減小,輸出功率會變大,但變壓器輸出電壓不變,故A項錯誤;用電器增加時,輸出功率要增加,又P入=P出,故輸入功率也要增加,B項正確;用電器增加時,變壓器的輸出功率增加,輸出電壓不變,由P出=UI輸電電流I變大,根據(jù)P熱=I2R知輸電線的熱損耗增加,故C項錯誤;要提高用戶的電壓,根據(jù)=應使副線圈匝數(shù)增加,滑動觸頭P應向上滑,故D項錯誤。4.鉗形電流測量儀的結構圖如圖所示,其鐵芯在捏緊扳手時會張開,可以在不切斷被測載流導線的情況下,通過內置線圈中的電流值I和匝數(shù)n獲知載流導線中的電流大小I0,則關于該鉗形電流測量儀的說法正確的是()A.該測量儀可測量直流電的電流B.載流導線中電流大小I0=C.若鉗形部分鐵芯沒有完全閉合,測量出的電流將小于實際電流D.若將載流導線在鐵芯上多繞幾匝,鉗形電流測量儀的示數(shù)將變小【解析】選C。鉗形電流測量儀實質上是一個升壓變壓器,只能測量交流電的電流,故A項錯誤;根據(jù)=得載流導線中電流大小I0=nI,故B項錯誤;若鉗形部分鐵芯沒有完全閉合,載流導線中電流產生的磁場減弱,磁通量變化率減小,在內置線圈產生的感應電動勢減小,感應電流減小,則測量出的電流將小于實際電流,故C項正確;根據(jù)n1I1=n2I2,知若將載流導線在鐵芯上多繞幾匝,即n1變大,I1、n2不變,則鉗形電流測量儀的示數(shù)I2將變大,故D項錯誤。5.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機輸出的電壓恒定,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41,它的副線圈兩端的交變電壓如圖乙所示,R0為負載電阻。若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法中正確的是()A.降壓變壓器T2原線圈的輸入電壓為55 VB.降壓變壓器T2的輸入功率與輸出功率之比為41C.當R0增大時,升壓變壓器T1的輸出電壓不變D.升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓【解析】選C。降壓變壓器的輸出電壓U4= V=220 V,根據(jù)=得,降壓變壓器T2原線圈的輸入電壓U3=880 V,故A項錯誤;變壓器是理想變壓器,變壓器的輸入功率和輸出功率相等,故B項錯誤;當R0增大時,由于發(fā)電機輸出的電壓恒定,則升壓變壓器T1的輸出電壓不變,故C項正確;升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓和輸電線上的電壓損失之和,故D項錯誤。6.(xx南昌模擬)如圖所示,理想變壓器原線圈接有交流電源,當副線圈上的滑片P處于圖示位置時,燈泡L能發(fā)光。要使燈泡變亮,可以采取的方法有()A.向下滑動PB.增大交流電源的電壓C.增大交流電源的頻率D.減小電容器C的電容【解析】選B、C。向下滑動P,副線圈匝數(shù)減少,電壓減小,故A項錯誤;增大交流電源的電壓,副線圈兩端電壓也增大,故B項正確;增大交流電源的頻率,減小了容抗,通過電容器的電流增大,故C項正確;減小電容器的電容,增大了容抗,通過燈泡的電流減小,燈泡變暗,故D項錯誤。7.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101,R1=20 ,R2=30 ,C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示,則()A.交流電的頻率為50 HzB.原線圈輸入電壓的最大值為200 VC.電阻R2的電功率約為6.67 WD.通過R3的電流始終為零【解析】選A、C。根據(jù)變壓器原理可知原、副線圈中電流的周期、頻率相同,周期為0.02 s、頻率為50 Hz,A項正確;由圖乙可知通過R1的電流最大值為Im=1 A,根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um=20 V,再根據(jù)原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200 V,B項錯誤;根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關系、并聯(lián)電路特點可知電阻R2的電流有效值為I= A= A,電阻R2的電功率為P=I2R2=30 W6.67 W,C項正確;因為電容器有通交流、阻直流的作用,則有電流通過R3和電容器,D項錯誤。8.如圖甲所示為一理想變壓器,原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2=31,且分別接有阻值相同的電阻R1和R2,R1=R2=100 ,通過電阻R1瞬時電流如圖乙所示,則此時()A.用電壓表測量交流電源電壓約為424 VB.斷開開關K后,通過電阻R1的瞬時電流還是如圖乙所示C.交流電源的功率為180 WD.R1和R2消耗的功率之比為13【解析】選A、C。由=,=得,通過R1的電流有效值為I1=A= A,通過R2的電流的有效值I2= A,副線圈兩端的電壓U2=I2R2=100 V=90 V,原線圈兩端電壓U1=270 V,而U=U1+I1R1=300 V424 V,故A項正確;斷開開關K后,通過電阻R1的電流為0,故B項錯誤;交流電源的功率P=UI1=180 W,故C項正確;R1消耗的功率P1=R1=18 W,R2消耗的功率P2=R2=162 W,=,故D項錯誤。【加固訓練】(xx雅安模擬)如圖所示電路中,變壓器為理想變壓器,電表均為理想電表,L1、L2、L3、L4為額定電壓均為2 V的相同燈泡。當ab端接一正弦交流電時,閉合電鍵S,四只燈泡均正常發(fā)光,則以下說法正確的是()A.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為31B.ab端所接正弦交流電電壓最大值為6 VC.只增大ab端所接正弦交流電的頻率,燈泡亮度均會變化D.斷開電鍵S后,L1、L2仍能正常發(fā)光【解析】選A。閉合電鍵S,四只燈泡均正常發(fā)光,設每盞燈的電流為I,原、副線圈電流比為13,因為電流與匝數(shù)成反比,所以變壓器原、副線圈匝數(shù)比為31,故A項正確;四只燈泡均正常發(fā)光,副線圈兩端的電壓為2 V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,原線圈電壓為6 V,燈泡L1分擔電壓為2 V,所以ab端所接正弦交流電電壓有效值為8 V,最大值為8 V,故B項錯誤;只增大ab端所接正弦交流電的頻率,根據(jù)Em=nBS=nBS2f可知,電動勢最大值不變,匝數(shù)不變,原、副線圈電壓不變,所以燈泡亮度不會變化,故C項錯誤;斷開電鍵S后,副線圈電壓不變,副線圈電阻增大,電流減小,原線圈電流減小,L1就不能正常發(fā)光,故D項錯誤。9.某同學在實驗室中研究遠距離輸電。由于輸電線太長,他將每100米導線卷成一卷,共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用)。第一次直接將輸電線與學生電源及用電器相連,測得輸電線上損失的功率為P1。第二次采用如圖所示的電路輸電,其中理想變壓器T1與電源相連,其原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2,理想變壓器T2與用電器相連,測得輸電線上損失的功率為P2。下列說法正確的是()A.前后兩次實驗都可用于研究遠距離直流輸電B.實驗可以證明,減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失C.若輸送功率一定,則P2P1=D.若輸送功率一定,則P2P1=n1n2【解題指導】解析本題應注意以下兩點:(1)對于遠距離輸電問題,一定要明確整個過程中的功率、電壓關系。(2)注意導線上損失的電壓和功率與哪些因素有關。【解析】選B、C。變壓器只能改變交變電流的電壓,所以第二次實驗只能研究遠距離交流輸電,故A項錯誤;實驗可以證明,減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失,故B項正確;第一次實驗輸電線上的電流I=,輸電線上損失的功率P1=I2R=R;第二次實驗,升壓變壓器副線圈上的電壓U2=U1,輸電線上的電流I=,輸電線上損失的功率P2=I2R=R,所以=,故C項正確,D項錯誤。二、計算題(12分。需寫出規(guī)范的解題步驟)10.一個小型水力發(fā)電站發(fā)電機輸出交流電壓為500 V,輸出電功率為50 kW,用總電阻為3.0 的輸電線向遠處居民區(qū)供電。求:(1)若直接采用500 V電壓輸電,這時居民獲得的電功率P1。(2)若采用高壓輸電,先將電壓升至5 000 V,到達用戶端再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供居民使用,不考慮變壓器的能量損失,求降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2。【解析】(1)輸電線上的電流為I= A=100 A輸電線路損耗的功率為Pr=I2r=30 kW居民獲得的總功率為P1=P-Pr=20 kW。(2)高壓輸電后,輸電線上的電流為I= A=10 A輸電線路損耗的電壓為U損=Ir=103 V=30 V降壓變壓器原線圈的電壓為U2=U-U損=5 000 V-30 V=4 970 V降壓變壓器的降壓比為=。答案:(1)20 kW(2)49722【加固訓練】某村在距村莊較遠的地方修建了一座小型水電站,發(fā)電機輸出功率為9 kW,輸出電壓為500 V,輸電線的總電阻為10 ,允許線路損耗的功率為輸出功率的4%。求:(1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時,所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少?(不計變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送,村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少?【解析】(1)輸電電路圖如圖所示,由P=4%P輸出和P=R得I2=6 A則U送=1 500 V升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比=輸電線上電壓損失U=I2R=60 V故降壓變壓器輸入電壓U1=U送-U=1 440 V故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比=。(2)若不用變壓器,則輸電電流I=18 AU=U0-IR=320 V,P=P輸出-I2R=5 760 W。答案:(1)137211(2)320 V5 760 W【能力拔高題組】1.(8分)(多選)如圖所示,R1、R2、R3為完全相同的標準電阻。甲、乙兩種情況下電阻R2、R3的功率均為P,且匝數(shù)比n1n2均為41,則()A.圖甲中R1的功率為B.圖甲中R1的功率為16PC.圖乙中R1的功率為16PD.圖乙中R1的功率為【解析】選B、D。設R2兩端電壓為U,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,得線圈n1兩端的電壓為4U,根據(jù)P=,R1兩端的電壓是R2兩端電壓的4倍,R2的功率為P=,R1的功率為P1=16P,故A項錯誤、B項正確;R2、R3是完全相同的電阻,功率均為P,由P=I2R知,副線圈電流為I,副線圈電壓均為U,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,有原線圈兩端電壓為4U,根據(jù)輸入功率等于輸出功率,有4UI1=2P=2UI,解得I1=,R1的功率P1=R=I2R=P,故C項錯誤、D項正確。2.(17分)如圖為遠距離輸電過程的示意圖。已知某個小型發(fā)電機的輸出功率為90 kW,發(fā)電機的電壓為250 V,通過升壓變壓器升高電壓后向遠處輸電,輸電線總電阻為5 ,在用戶端用一降壓變壓器把電壓降為220 V,要求在輸電線上損失的功率控制為2 kW(即用戶得到的功率為88 kW),求:(1)降壓變壓器輸出的電流和輸電線上通過的電流。(2)輸電線上損失的電壓和升壓變壓器輸出的電壓。(3)兩個變壓器各自的匝數(shù)比?！窘馕觥?1)由于用戶獲得的電壓與降壓變壓器輸出電壓相同,根據(jù)功率的相關公式可知降壓變壓器輸出電流為I4= A=400 A根據(jù)輸電導線消耗的功率P損的相關公式可知:I2= A=20 A。(2)由歐姆定律可知輸電導線消耗的電壓為U損=I2r=205 V=100 V,根據(jù)升壓變壓器功率守恒可得升壓變壓器輸出電壓U2,即U2= V=4 500 V。(3)由輸電導線上兩端電壓的關系可知降壓變壓器原線圈兩端的電壓為U3=U2-U損=4 500 V-100 V=4 400 V,根據(jù)理想變壓器原、副線圈與匝數(shù)的關系可知=,=。答案:(1)400 A20 A(2)100 V4 500 V(3)118201