2019年高考物理總復習 第十章 第2講 變壓器 電能的輸送 新人教版.doc

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2019年高考物理總復習 第十章 第2講 變壓器 電能的輸送 新人教版 1．如圖1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 (　　)． 圖1 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 解析　S與a接通的瞬間，副線圈有瞬間的感應電流，A錯誤；S與a接通穩(wěn)定后，理想變壓器的原線圈電流穩(wěn)定不變，副線圈電壓為零，B正確；S與b接通穩(wěn)定后，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2，可得R兩端的電壓為3 V，C正確；原、副線圈的頻率相同，D錯誤． 答案　BC 2．如圖2所示為一種變壓器的實物圖，根據(jù)其銘牌上所提供的信息，以下判斷正確的是(　　)． 圖2 A．這是一個升壓變壓器 B．原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多 C．當原線圈輸入交流電壓220 V時，副線圈輸出直流電壓12 V D．當原線圈輸入交流電壓220 V、副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流小 解析　根據(jù)銘牌上所提供的信息可知：變壓器的輸入電壓為220 V，輸出電壓為12 V，該變壓器為降壓變壓器，故選項A錯誤，選項B正確；變壓器的工作原理是電磁感應，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓，選項C錯誤；由理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓，故副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項D錯誤． 答案　B 3．圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖．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，○V為交流電壓表．當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5 000 V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體．以下判斷正確的是(　　) 圖3 A．電壓表的示數(shù)等于5 V B．電壓表的示數(shù)等于 V C．實現(xiàn)點火的條件是>1 000 D．實現(xiàn)點火的條件是<1 000 解析 交流電壓表測的是交流電的有效值，對正弦交流電，其電壓有效值 U＝，所以B正確、A錯誤；根據(jù)題意，副線圈電壓峰值大于5 000 V時就可以點燃氣體，對理想變壓器＝>＝1 000，C正確、D錯誤． 答案 BC 4．如圖4所示，有一臺交流發(fā)電機E，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.設(shè)T1的輸入電壓U1一定，當用戶消耗的電功率變大時，有(　　)． 圖4 A．U2減小，U4變大 B．U2不變，U3變小 C．P1變小，P2變小 D．P2變大，P3變大 解析　當用戶消耗的電功率增大時，升壓變壓器的輸入功率必增大，即P1增大，輸入電壓U1為定值不變，升壓變壓器的匝數(shù)不變，故輸出電壓U2不變，由于P1增大，由P1＝U1I1＝P2＝U2I2可得，I1增加，P2、I2增加，由閉合電路歐姆定律得：U3＝U2－I2R，故U3減小，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)不變，所以隨U3減小，U4減小，A錯誤，B正確；由于用戶消耗的電功率增加，即P4增加，理想變壓器無功率損耗可得：P3＝P4，功率P3也增加，故C錯誤，D正確． 答案　BD 5．一個不計電阻的矩形線圈繞在其平面內(nèi)并且垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢圖象如圖5所示，并且接在原、副線圈匝數(shù)比為＝的理想變壓器原線圈兩端，則(　　)． 圖5 A．變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝108 V B．感應電動勢的瞬時值表達式為e＝36sin 10πt V C．t＝0.2 s時穿過線圈平面的磁通量變化率最大 D．t＝0.1 s時穿過線圈平面的磁通量最大 解析　由題圖象可知感應電動勢的最大值為Em＝36 V，感應電動勢的有效值為E＝＝36 V，根據(jù)＝可計算得U2＝108 V，A對；由圖象可知周期T＝0.4 s，ω＝＝5 π，B錯；由圖象可知t＝0.1 s時線圈平面和磁場方向平行，穿過線圈平面的磁通量最小為零，D錯；t＝0.2 s時線圈的感應電動勢為零，穿過線圈平面的磁通量變化率最小，C錯． 答案　A 6．圖6甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω， L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是(　　) 圖6 A．輸入電壓u的表達式u＝20sin (50πt) V B．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 由圖象可知Um＝20 V，T＝0.02 s，故ω＝＝100π rad/s，即輸入電壓u的表達式u＝20sin (100πt)V，所以A項錯誤．斷開S2后兩燈泡串聯(lián)，總電壓仍為4 V，所以L1、L2均不能正常發(fā)光，B項錯誤．根據(jù)P入＝P出＝可知斷開S2后R增大，P入變小，C項錯誤．若S1接2，由P＝可得P＝ W＝0.8 W，故答案為D. 答案 D 7．如圖7所示，圖(a)中的變壓器是一理想變壓器，其輸出端輸出電壓信號如圖(b)所示(圖線為正弦曲線)，電路中電阻R＝55 Ω，圖中交流電流表、交流電壓表為理想電表，其中電流表A1與電流表A2的讀數(shù)之比為1∶4，下列說法中正確的是 (　　)． 圖7 A．電壓表V1的示數(shù)為880 V B．電壓表V2的示數(shù)為220 V C．原線圈輸入功率為220 W D．原線圈中交變電壓的頻率為100 Hz 解析　由題圖(b)可知交流電的有效值為220 V，電壓表V2測副線圈兩端電壓，故示數(shù)為220 V，B錯；交流電的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，D錯；根據(jù)U1I1＝U2I2得：U1＝880 V，A對；副線圈的輸出功率為＝880 W，等于原線圈的輸入功率，故C錯． 答案　A 8．如圖8所示，T為理想變壓器，A1、A2為理想交流電流表，V1、V2為理想交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻(光照增強，電阻減小)，原線圈兩端接恒壓正弦交流電源，當光照增強時(　　)． 圖8 A．電壓表V1示數(shù)變小 B．電壓表V2示數(shù)變大 C．電流表A1示數(shù)變大 D．電流表A2示數(shù)變大 解析　變壓器的輸入電壓一定，則輸出電壓不變，電壓表V1的示數(shù)不變，A選項錯；當入射光增強時，光敏電阻R3的阻值迅速減小，變壓器的負載總阻值減小，則由P出＝＝IR總知，變壓器的輸出功率增加了，電流表A2的示數(shù)變大了，D選項對；再由P入＝UI1＝P出知，電流表A1的示數(shù)變大，C選項對；變壓器的輸出電壓不變，而R1兩端的電壓增加了，則電壓表V2的示數(shù)變小，B選項錯． 答案　CD 9．2011年9月28日，中國第二條特高壓交流電項目獲批，國家電網(wǎng)副總經(jīng)理舒印彪表示：該公司第二條特高壓交流電項目已獲得發(fā)改委批準，投資規(guī)模、線路長度和輸電容量都比之前項目大一倍以上．如圖9所示是遠距離輸電示意圖，電站的輸出電壓U1＝250 V，輸出功率P1＝100 kW，輸電線電阻R＝8 Ω.則進行遠距離輸電時，下列說法中正確的是(　　) 圖9 A．若電站的輸出功率突然增大，則降壓變壓器的輸出電壓減小 B．若電站的輸出功率突然增大，則升壓變壓器的輸出電壓增大 C．輸電線損耗比例為5%時，所用升壓變壓器的匝數(shù)比＝ D．用10 000 V高壓輸電，輸電線損耗功率為8 000 W 解析 由＝知U1不變時，U2也不變，故B錯誤；由U3＝U2－R知，電站的輸出功率突然增大，U3減小，又＝，故U4也減小，A正確；I1＝＝400 A，I2＝＝25 A，＝＝＝，所以C正確；用10 000 V高壓輸電，即U2′＝10 000 V，I2′＝＝10 A，ΔP′＝I2′2R＝8102 W，所以D錯誤． 答案 AC 10．如圖10所示，50匝矩形閉合導線框ABCD處于磁感應強度大小B＝ T的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.5 m2，線框電阻不計．線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 V,60 W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 A，下列說法正確的是 (　　)． 圖10 A．圖示位置穿過線框的磁通量變化率不為零 B．線框中產(chǎn)生交變電壓的表達式為u＝500sin (200t) V C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為50∶11 D．允許變壓器輸出的最大功率為2 200 W 解析　圖示位置穿過線框的磁通量最大，但由于沒有邊切割磁感線，所以無感應電動勢，磁通量的變化率為零，A選項錯誤；線框中交變電壓u＝NBSωsin ωt＝500sin (200t) V，B選項正確；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比＝＝＝，C選項錯誤；變壓器輸出的最大功率等于輸入的最大功率P＝UI＝50010 W＝5 000 W，D選項錯誤． 答案　B 11．某同學自制變壓器，原線圈為n1匝，在做副線圈時，將導線ab對折后并在一起，在鐵芯上繞n2圈，從導線對折處引出一個接頭c，連成如圖11所示電路．S為單刀雙擲開關(guān)，線圈電阻不計，原線圈接u1＝Umsin ωt(V)的交流電源．下列說法正確的是 (　　)． 圖11 A．S接b時，電壓表示數(shù)為 B．S接c時，電壓表示數(shù)為 C．S接c時，滑動觸頭P向下移動，變壓器輸入功率變大 D．S接c時，滑動觸頭P向上移動，變壓器輸入電流變大 解析　S接b時，副線圈屬于雙線繞法，不論原線圈中交流電源如何變化，副線圈中都不會產(chǎn)生感應電動勢，所以電壓表示數(shù)為零，選項A錯誤；S接c時，根據(jù)理想變壓器的電壓比關(guān)系U1∶n1＝U2∶n2，且U1＝，解得U2＝，選項B正確；S接c時，滑動觸頭P向下移動，連入電路的有效電阻增大，P入＝P出＝減小，選項C錯誤；滑動觸頭P向上移動，連入電路的有效電阻減小，副線圈中的電流I2＝增大，因U2I2＝U1I1，所以變壓器輸入電流I1變大，選項D正確． 答案　BD 12．在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失．有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率為P＝500 kW，當使用U＝5 kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800 kWh.求： (1)輸電效率η和輸電線的總電阻r； (2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應使用多高的電壓向外輸電？ 解析　(1)輸送功率P＝500 kW，一晝夜輸送電能E＝Pt＝12 000 kWh 輸電線上損失的電能ΔE＝4 800 kWh 終點得到的電能E′＝E－ΔE＝7 200 kWh， 所以輸電效率η＝＝60% 輸電線上的電流I＝＝100 A 輸電線損耗功率Pr＝I2r，其中Pr＝＝200 kW 得r＝20 Ω. (2)輸電線上損耗功率Pr＝2r∝ 原來Pr＝200 kW，現(xiàn)在要求Pr′＝10 kW， 解得輸電電壓應調(diào)節(jié)為U′＝22.4 kV. 答案　(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV