2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 第2節(jié) 變壓器 電能的輸送練習(xí)（含解析）

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1、第2節(jié)　變壓器　電能的輸送 1.(2019·福建莆田模擬)如圖所示,矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并與理想變壓器原線圈相連,副線圈接有一只“11 V,33 W”的燈泡.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),變壓器輸入電壓u=33cos 10πt(V).下列說(shuō)法正確的是(　B　) A.圖示位置可能是計(jì)時(shí)起點(diǎn) B.圖示位置線框中產(chǎn)生的磁通量變化率最小 C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1 D.通過(guò)電流表A的電流為 A 解析:根據(jù)電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知,線框轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)時(shí)起點(diǎn)是線框平面與磁感線平行的位置,不是圖示的位置,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖示位置線

2、框的磁通量最大,磁通量的變化率最小,選項(xiàng)B正確;變壓器原線圈的電壓有效值為33 V,副線圈電壓為11 V,根據(jù)=,則變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)輸出功率與輸入功率相等可知,通過(guò)電流表A的電流為I==A=1 A,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.(2019·江西南昌質(zhì)檢)用同樣的交流電分別用甲、乙兩個(gè)電路給同樣的燈泡供電,結(jié)果兩個(gè)電路中的燈泡均能正常發(fā)光,乙圖中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶3,則甲、乙兩個(gè)電路中的電功率之比為(　C　) A.1∶1 B.5∶2 C.5∶3 D.25∶9 解析:設(shè)燈泡的額定電流為I,則甲電路的功率為P甲=UI,根據(jù)理想變壓器的特點(diǎn),乙電路中原線

3、圈中電流為I,乙電路的功率為P乙=IU,因此甲、乙兩個(gè)電路中的功率之比為5∶3,則C項(xiàng)正確. 3.(2019·廣東惠州調(diào)研)把圖(甲)所示的正弦式交變電流接在圖(乙)中理想變壓器的A,B兩端,電壓表和電流表均為理想電表,Rt為熱敏電阻(溫度升高時(shí)其電阻減小),R為定值電阻.下列說(shuō)法正確的是(　A　) A.Rt處溫度升高時(shí),電流表的示數(shù)變大,變壓器輸入功率變大 B.Rt處溫度升高時(shí),電壓表V1,V2示數(shù)的比值不變 C.在t=1×10-2 s時(shí),電壓表V1,V2示數(shù)均為零 D.變壓器原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=36sin 50πt(V) 解析:Rt溫度升高時(shí),阻值減小,電流增

4、大,而輸出電壓不變,所以變壓器輸出功率增大,而輸入功率等于輸出功率,所以輸入功率增大,故A正確;原副線圈電壓比不變,副線圈兩端電壓不變, Rt溫度升高時(shí),阻值減小,電流增大,則R兩端電壓增大,電壓表V2示數(shù)減小,故電壓表V1,V2示數(shù)的比值增大,B錯(cuò)誤;當(dāng)t=0.01 s時(shí),變壓器的輸入電壓瞬時(shí)值u=0,但電壓表V1,V2的示數(shù)均為有效值不為零,故C錯(cuò)誤;原線圈接題圖(甲)所示的正弦式交變電流,由圖知最大電壓為36 V,周期為0.02 s,故角速度為ω=100π rad/s,則電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=36sin 100πt(V), D錯(cuò)誤. 4.(多選)一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5

5、∶1,原線圈接入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220sin 100πt(V)的正弦交流電,一個(gè)阻值R=100 Ω的電阻接在副線圈上,如圖所示.電壓表和電流表均為理想交流電表,則下列說(shuō)法正確的是(　BC　) A.副線圈兩端的電壓為44 V B.電流表的示數(shù)為0.062 A C.電阻R消耗的功率為9.68 W D.通過(guò)電阻R的電流方向每秒改變50次 解析:原線圈接入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220sin 100πt(V),則U1=V=110 V,根據(jù)變壓器原理可知副線圈兩端的電壓為U2=U1= 22 V,A錯(cuò)誤;副線圈中的電流I2==0.22 A=0.31 A,根據(jù)變壓器原理可得I1=I2=

6、0.062 A,B正確;電阻R消耗的功率為P=U2I2=9.68 W, C正確;該交流電的頻率為f= Hz=50 Hz,所以通過(guò)電阻R的電流方向每秒改變100次,D錯(cuò)誤. 5.(多選)如圖所示,某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V,輸出的電功率為50 kW,用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電,要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器,到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器),對(duì)整個(gè)送電過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(　AD　) A.輸電線上的損失功率為300 W B.升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100 C.輸電線上的電流為1

7、A D.降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V 解析:根據(jù)P損=0.6%P=R得,輸電線上損失的功率P損=300 W,輸電線上的電流I2=10 A,故A正確,C錯(cuò)誤;升壓變壓器原線圈的輸入電流為I1==100 A,則升壓變壓器的匝數(shù)之比為==,故B錯(cuò)誤;輸電線上損失的電壓為ΔU=I2R=30 V,升壓變壓器的輸出電壓為U2=10U1=5 000 V,則降壓變壓器的輸入電壓為U3=U2-ΔU=4 970 V,故D正確. 6.(2019·四川四市聯(lián)考)普通的交流電表不能直接接在高壓輸電線上測(cè)量交流電流,通常要與電流互感器配合使用.圖中電流互感器ab間線圈匝數(shù)較多,cd間線圈匝數(shù)較少.下列說(shuō)法正

8、確的是(　B　) A.ab接MN,cd接PQ,Iab>Icd B.ab接PQ,cd接MN,Iab

9、果,一是鐵芯過(guò)熱,甚至燒毀互感器,二是由于副線圈繞組匝數(shù)很多,會(huì)感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓,危及人身和設(shè)備的安全,故D錯(cuò)誤. 7.(2019·廣東深圳調(diào)研)(多選)圖(a)中理想變壓器的原線圈依次接入如圖(b)所示的甲、乙兩個(gè)正弦交流電源.接電源甲后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置使小燈泡正常發(fā)光,燈泡的功率及電流頻率分別為P1,f1;保持滑片位置不變,改用電源乙,小燈泡的功率及電流頻率分別為P2,f2,則(　AD　) A.f1∶f2=3∶2 B.P1∶P2=2∶1 C.若將變阻器滑片向左移動(dòng),電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光 D.若將變壓器動(dòng)片P向下移動(dòng),電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光 解析:變壓器不

10、改變交流電的頻率,從圖(b)中可知1.5T1=T2,即=,所以=,A正確;從圖(b)中可知甲乙兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)最大值比為2∶1,所以兩種情況下副線圈兩端的電壓有效值比為2∶1,所以兩種情況下通過(guò)燈泡的電流比為2∶1,根據(jù)P=I2R,可知=,B錯(cuò)誤;若將變阻器滑片向左移動(dòng),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻增大,通過(guò)燈泡的電流更小了,所以不可能使小燈泡正常發(fā)光,C錯(cuò)誤;若將變壓器動(dòng)片P向下移動(dòng),即減小,根據(jù)=可知U2增大,即副線圈兩端電壓增大,故電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光,D正確. 8.(多選)如圖所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為2∶1,原線圈接交流電u=20sin 100 πt(V),保險(xiǎn)絲的電阻為1

11、 Ω,熔斷電流為2 A,電表均為理想電表.下列說(shuō)法正確的有(　CD　) A.電壓表V的示數(shù)為14.1 V B.電流表A1,A2的示數(shù)之比為2∶1 C.為了安全,滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值為4 Ω D.將滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng),電流表A1的示數(shù)減小 解析:原線圈電壓有效值為U1= V=20 V,根據(jù)變壓器原理可得U2=U1 =10 V,即電壓表V的示數(shù)為10 V,A錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器原理可知,電流表A1,A2的示數(shù)之比為1∶2,B錯(cuò)誤;保險(xiǎn)絲的電阻為1 Ω,熔斷電流為2 A,為了安全,滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值為Rmin=-r保= Ω- 1 Ω=4 Ω,C正確;將滑動(dòng)變阻器滑片向

12、上移動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的總電阻增大,副線圈電流減小,則原線圈的電流也減小,即電流表A1的示數(shù)減小,D正確. 9.(2019·甘肅蘭州模擬)(多選)如圖(甲)所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為44 ∶5,b是原線圈的抽頭,且其恰好位于原線圈的中心,S為單刀雙擲開(kāi)關(guān),負(fù)載電阻R=25 Ω,電表均為理想電表,在原線圈c,d兩端接入如圖(乙)所示的正弦交流電,下列說(shuō)法中正確的是(　CD　) A.當(dāng)S與a連接,電流表的示數(shù)為 A B.當(dāng)S與a連接,電壓表示數(shù)為50 V C.將S與b連接,電阻R消耗的功率為100 W D.將S與b連接,1 s內(nèi)電阻R上電流方向改變100次 解析

13、:由圖像可知,電壓的最大值為220 V,交流電的周期為2× 10-2 s,所以交流電的頻率為f=50 Hz,交流電電壓的有效值為 V= 220 V,當(dāng)S與a連接時(shí),根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,副線圈的電壓為25 V,電壓表示數(shù)為25 V,根據(jù)歐姆定律知副線圈中的電流I2== A= 1 A,由=得I1=·I2= A,即電流表示數(shù)為 A,故A,B錯(cuò)誤;S與b連接時(shí),副線圈兩端的電壓U2=U1=×220 V=50 V,電阻R消耗的功率為P2== W=100 W,故C正確;變壓器不會(huì)改變電流的頻率,所以副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz,1 s電流方向改變100次,故D正確. 10.(2019·遼寧鞍

14、山模擬)電吹風(fēng)是生活中的常用電器.某款電吹風(fēng)的各項(xiàng)參數(shù)如下表所示,其電路圖如圖所示,理想變壓器的兩線圈匝數(shù)分別為n1和n2, a,b,c,d為四個(gè)固定觸點(diǎn),可動(dòng)的扇形金屬片P可同時(shí)接觸兩個(gè)觸點(diǎn).觸片P處于不同位置時(shí),電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹熱風(fēng)和吹自然風(fēng)三種不同的工作狀態(tài).關(guān)于該款電吹風(fēng),下列說(shuō)法中正確的是(　C　) 熱風(fēng)時(shí)輸入功率 450 W 自然風(fēng)時(shí)輸入功率 50 W 小風(fēng)扇額定電壓 50 V 正常工作時(shí)小風(fēng)扇的機(jī)械功率 42 W A.觸片P與觸點(diǎn)b,c接觸時(shí),電吹風(fēng)吹熱風(fēng) B.變壓器兩線圈的匝數(shù)比n1∶n2=22∶5 C.小風(fēng)扇線圈電阻為8 Ω D.電熱絲正常工作

15、時(shí)電阻為625 Ω 解析:只有電熱絲接入時(shí)才能吹熱風(fēng),故吹熱風(fēng)時(shí)觸片P與觸點(diǎn)a,b接觸,故A錯(cuò)誤;根據(jù)變壓器的原線圈、副線圈的匝數(shù)與電壓的關(guān)系得n1∶n2=50∶220=5∶22,故B錯(cuò)誤;小風(fēng)扇的熱功率為P熱=50 W-42 W= 8 W,電流I= A=1 A,則由P=I2r可得,r=8 Ω,故C正確;電熱絲的功率P′=450 W-50 W=400 W,由P=可知,電熱絲電阻R= Ω=121 Ω,故D錯(cuò)誤. 11.(2019·重慶模擬)(多選)如圖,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為22∶3,原線圈接u=220sin 100πt(V)的交流電,副線圈接電阻R1= R2=30 Ω, D為二極

16、管.假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大,下列說(shuō)法正確的是(　BD　) A.原線圈所接交流電的頻率為100 Hz B.通過(guò)電阻R1的電流有效值為1 A C.通過(guò)電阻R2的電流有效值為1 A D.原線圈的輸入功率為45 W 解析:原線圈接u=220sin 100πt(V)的交流電,周期T= s=0.02 s,頻率f==50 Hz,故A錯(cuò)誤;原線圈兩端電壓U1=220 V,根據(jù)原副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比可知,副線圈兩端電壓為U2=×220 V=30 V,通過(guò)R1的電流I= A=1 A,故B正確;由于二極管的作用,通過(guò)電阻R2的電流I′=× A= A,故C錯(cuò)誤;電阻R1消耗的

17、功率P1==30 W;由于二極管的作用,電阻R2電壓只有正向電壓,則電阻R2消耗的功率為P2= P1 =15 W,副線圈的輸出功率應(yīng)為45 W,輸出功率等于輸入功率,則變壓器的輸入功率為45 W,故D正確. 12.(2019·湖北荊州模擬)(多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示,鐵芯左側(cè)線圈L1 由火線和零線并行繞成. 當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí),電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)S,從而切斷家庭電路. 僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng),下列說(shuō)法正確的有(　ABD　) A.家庭電路正常工作時(shí),L2中的磁通量為零 B.家庭電路中使用的用電器增多時(shí),L2中的磁通量不變 C.家庭

18、電路發(fā)生短路時(shí),開(kāi)關(guān)S將被電磁鐵吸起 D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),開(kāi)關(guān)S將被電磁鐵吸起 解析:當(dāng)家庭電路正常工作時(shí),零線和火線中的電流大小相等,方向始終相反,在L1中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向始終相反,磁場(chǎng)相互疊加,L1,L2中的磁通量為零,A項(xiàng)正確;家庭電路中使用的用電器增多及電路發(fā)生短路時(shí),零線和火線中的電流變大但大小仍然相等,電流方向始終相反,L1,L2中的磁通量仍為零,不變,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),零線和火線中的電流大小不相等,L1中的磁通量不為零,發(fā)生變化,L2中的磁通量不為零發(fā)生變化,線圈L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流,此時(shí)開(kāi)關(guān)S將被電磁鐵吸起,D項(xiàng)正確. 13.(2

19、019·江西南昌模擬)(多選)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(jì),繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí).矩形線圈通過(guò)滑環(huán)接一理想變壓器,滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)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(　AD　) A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcos ωt B.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間內(nèi),通過(guò)電流表的電荷量為零 C.當(dāng)P位置不動(dòng),R增大時(shí),電壓表讀數(shù)也增大 D.當(dāng)P位置向上移動(dòng),R不變時(shí),電流表讀數(shù)變大 解析:從垂直于中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcos ωt,故A正確;矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間內(nèi),轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ωt=,磁通量一直增加,電流方向沒(méi)有改變,故通過(guò)電流表的電荷量為q=N≠0(其中R1為回路的等效電阻),故B錯(cuò)誤;交流發(fā)電機(jī)內(nèi)電阻不計(jì),故變壓器輸入電壓不變,根據(jù)理想變壓器的變壓比公式=,當(dāng)P位置不動(dòng),R增大時(shí),電壓表讀數(shù)不變,仍然等于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)有效值,故C錯(cuò)誤;當(dāng)P位置向上移動(dòng),R不變時(shí),根據(jù)理想變壓器的變壓比公式=,輸出電壓變大,故電流變大,功率變大,故輸入電流也變大,故電流表讀數(shù)變大,故D正確. - 8 -