2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練36 變壓器、電能的輸送.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練36 變壓器、電能的輸送 一、選擇題 1．(xx四川卷)如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象，則(　　) A．用戶用電器上交流電的頻率是100 Hz B．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500 V C．輸電線的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損失的功率減小 解析：整個(gè)遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中，交流電的頻率不變，由圖乙可知，交流電的頻率為50 Hz，A錯(cuò)誤．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓最大值為500 V，B錯(cuò)誤．輸電線的電流由用戶端電流和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比共同決定，C錯(cuò)誤．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，用戶電流減小，輸電線電流減小，輸電線損失的功率減小，D正確． 答案：D 2. (xx安徽師大摸底)一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶5，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示，副線圈僅接入一個(gè)10 Ω的電阻，則(　　) A．流過(guò)電阻的最大電流是20 A B．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是141 V C．變壓器的輸入功率是2.2103 W D．在交變電流變化的—個(gè)周期內(nèi)，電阻產(chǎn)生的焦耳熱是20 J 解析：由變壓器變壓公式，副線圈輸出電壓U＝100 V，輸出電流I＝10 A，由歐姆定律可得流過(guò)電阻的最大電流是Im＝I＝10 A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由變壓器變壓公式，知與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器輸出功率P＝UI＝10010 W＝1000 W，則變壓器的輸入功率是1000 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在交變電流變化的一個(gè)周期內(nèi)，電阻產(chǎn)生的焦耳熱是Q＝I2RT＝102100.02 J＝20 J，選項(xiàng)D正確． 答案：D 3. 普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則(　　) A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，IabIcd C．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，IabIcd 解析：為使電流表正常工作，電流表應(yīng)接在電流較小一側(cè)，由＝可知，匝數(shù)較多的cd端應(yīng)接PQ，匝數(shù)少的ab端接MN，這樣Iab>Icd，選項(xiàng)B正確． 答案：B 4．(xx四川自貢一診)如圖所示，M是一個(gè)小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接一正弦交變電源，電壓u＝311sin 100πt V．變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖．其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度升高而減小)，R1為一定值電阻．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電阻R1的功率變小 B．當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大 C．當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電流表A的示數(shù)變小 D．電壓表V1示數(shù)為22 V 解析：根據(jù)題意，輸入電壓的有效值U1＝220 V，再根據(jù)電壓比公式可知，副線圈的輸出電壓為U2＝22 V，因?yàn)檩斎腚妷簺Q定輸出電壓，所以當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，副線圈電壓不變，仍是22 V，即電壓表V1示數(shù)仍是22 V，選項(xiàng)D正確；當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，R2阻值隨溫度升高而減小，副線圈電路的總電阻減小，輸出電流I2增大，電阻R1的功率P＝IR1變大，R2兩端的電壓U2＝U1－I2R1變小，即電壓表V2的示數(shù)變小，輸入電流I1＝I2＝0.1I2變大，所以電流表A的示數(shù)變大，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤． 答案：D 5．(多選)(xx懷化市高三模擬)如圖是一個(gè)小型電風(fēng)扇電路簡(jiǎn)圖，其中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，原線圈接電壓為U的交流電源，輸出端接有一只電阻為R的燈泡L和風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r.接通電源后，電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)出通過(guò)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流為I，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D兩端的電壓為Ir B．理想變壓器的輸入功率為 C．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D輸出的機(jī)械功率為－I2r D．若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住，則通過(guò)原線圈的電流為 解析：風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為非純電阻電路，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的兩端電壓U′>Ir，選項(xiàng)A錯(cuò)．根據(jù)原副線圈匝數(shù)比等于電壓比可得＝n，副線圈電壓U2＝，副線圈電流I2＝I＋I(xiàn)L，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，可得原線圈電流I1＝，理想變壓器輸入功率等于UI1＝，選項(xiàng)B錯(cuò)．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D輸出的機(jī)械功率為總功率減去熱功率即U2I－I2r＝－I2r，選項(xiàng)C對(duì)．若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住，則風(fēng)扇變?yōu)榧冸娮?，此時(shí)副線圈電流I2＝＋＝，原線圈電流I1＝＝，選項(xiàng)D對(duì)． 答案：CD 6．(多選)(xx寧波市十校高三聯(lián)考)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極M、N間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電流表，V為理想交流電壓表．內(nèi)阻不計(jì)的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，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)可改變變壓器副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為10 V B．0.01 s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 C．若P的位置向上移動(dòng)、R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將減小 D．若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來(lái)的4倍 解析：由圖乙知交流電電壓峰值為10 V，電壓表顯示的為有效值10 V，A正確；0.01 s時(shí)線圈中的感應(yīng)電流達(dá)到最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則穿過(guò)線圈的磁通量變化最快，磁通量為0，故線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，故B正確；若P的位置向上移動(dòng)，匝數(shù)比減小，副線圈電壓增大，R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將增大，故C錯(cuò)誤；若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，電壓增大為原來(lái)的2倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來(lái)的4倍，故D正確． 答案：ABD 7．(多選)(xx浙江省金華十校高考模擬)如圖所示，電阻不計(jì)的正方形導(dǎo)線框abcd處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．線框繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝200cos(100πt)V.線框的輸出端與理想變壓器原線圈相連，副線圈連接著一只“20 V、8 W”的燈泡，且燈泡能正常發(fā)光，電路中熔斷器熔斷電流為0.4 A，熔斷器與輸電導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì)．下列判斷正確的是(　　) A．t＝0 s時(shí)刻的線框中磁通量變化率為最大 B．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1 C．若副線圈兩端并聯(lián)多只“20 V、8 W”的燈泡，則最多不能超過(guò)10只 D．若線框轉(zhuǎn)速減半，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝100cos(100πt)V 解析：由題意知線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝200cos(100πt)V，故t＝0 s時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)最大，線框中磁通量的變化率最大，所以A正確；變壓器原線圈的電壓U1＝200 V，又燈泡能正常發(fā)光，副線圈的電壓U2＝20 V，根據(jù)變壓規(guī)律＝＝，所以B正確；燈泡的電流I＝＝0.4 A，因?yàn)槿蹟嗥魅蹟嚯娏鳛?.4 A，故原線圈的電流有效值最大為0.4 A，根據(jù)變流規(guī)律可知副線圈的電流最大為4 A大于10I，所以副線圈并聯(lián)的燈泡能超過(guò)10只，故C錯(cuò)誤；若線框轉(zhuǎn)速減半，即角速度減半產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝100cos(50πt)V，故D錯(cuò)誤． 答案：AB 8．(多選)(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過(guò)一理想電流表?接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端．假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大．用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則(　　) A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小 C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大 D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍 解析：由于二極管的單向?qū)щ娦?，Uab∶Ucd≠n1∶n2，A錯(cuò)誤．增大負(fù)載電阻的阻值R，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，即電流表的讀數(shù)變小，B正確．c、d間的電壓由原線圈中的電壓和變壓器的匝數(shù)比決定，與電阻R無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤．將二極管短路，副線圈中的電流加倍，則原線圈中的電流也加倍，D正確． 答案：BD 9．(多選)(xx揚(yáng)州中學(xué)高三階段測(cè)試)如圖所示，理想變壓器，原副線圈的匝數(shù)比為n.原線圈接正弦交流電壓U，輸出端A、A1、A2、A3為理想的交流電流表，R為三個(gè)完全相同的電阻，L為電感，C為電容，當(dāng)輸入端接通電源后，電流表A讀數(shù)為I.下列判斷正確的是(　　) A．副線圈兩端的電壓為nU B．通過(guò)副線圈的最大電流I C．電流表A1的讀數(shù)I1大于電流表A2的讀數(shù)I2 D．電流表A3的讀數(shù)I3＝0 解析：根據(jù)＝，得＝n，故A錯(cuò)誤；根據(jù)題意得，電流表A讀數(shù)為I，副線圈的電流有效值為I，所以通過(guò)副線圈的最大電流為I，故B正確；電感線圈會(huì)對(duì)交流電有阻礙作用，即I1＞I2，故C正確；電容器通交流阻直流，故有電流通過(guò)電流表A3，即I3≠0，故D錯(cuò)誤． 答案：BC 10．(xx邯鄲市高三模擬)圖甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比為10∶1，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，電阻R1＝R2＝R3＝20 Ω和電容器C連接成如圖甲所示的電路．其中，電容器擊穿電壓為8 V，各電表均為理想交流電表，開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)，則(　　) A．電壓表的讀數(shù)為10 V B．電流表的讀數(shù)約為0.05 A C．電阻R2上消耗的功率為2.5 W D．若閉合開(kāi)關(guān)S，電容器會(huì)被擊穿 解析：由乙圖知，原線圈電壓的有效值為U1＝100 V，根據(jù)變壓規(guī)律得U2＝10 V，開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)，負(fù)載為R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)量R2的電壓，又R1＝R2，可得電壓表讀數(shù)為5 V，所以A錯(cuò)誤；副線圈電流I2＝＝ A，所以B錯(cuò)誤；電阻R2上消耗的功率P2＝IR2＝2.5 W，故C正確；若閉合開(kāi)關(guān)S，電容器等于U2＝ V小于8 V，故電容器不會(huì)被擊穿，所以D錯(cuò)誤． 答案：C 二、非選擇題 11．理想變壓器原線圈中輸入電壓U1＝3300 V，副線圈兩端電壓U2為220 V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2，繞過(guò)鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表的示數(shù)U＝2 V．求： (1)原線圈n1等于多少匝？ (2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表A2的示數(shù)I2＝5 A．則電流表A1的示數(shù)I1為多少？ (3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表A1的示數(shù)I1′等于多少？ 解析：(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得： U1/n1＝U2/n2＝U，則n1＝1650匝． (2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，有：U1I1＝U2I2，I1＝＝ A. (3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，有：RL＝U2/I2＝44 Ω.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，設(shè)副線圈總電阻為R′，有R′＝RL/2＝22 Ω，副線圈中的總電流為I2′，則I2′＝U2/R′＝10 A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝ A. 答案：(1)1650匝　(2) A　(3) A 12．三峽水利樞紐工程是長(zhǎng)江流域治理開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國(guó)規(guī)模最大的水利工程．樞紐控制流域面積為1.0106 km2，占長(zhǎng)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(yùn)三方面．在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái)，總裝機(jī)容量(指26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作的總發(fā)電功率)為P＝1.82107 kW，年平均發(fā)電量約為W＝8.401010 kWh.該工程已全部竣工，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個(gè)地區(qū)的供電緊張局面．閱讀上述資料，解答下列問(wèn)題(水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)： (1)若三峽電站上、下游水位差按h＝100 m計(jì)算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式，并計(jì)算出效率η的數(shù)值． (2)若26臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部建成并發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天？ (3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，送電功率為P1＝4.5105 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U＝500 kV，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓約為U0＝18 kV.若輸電線上損耗的功率為輸電功率的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：(1)一年里水流做功(即減少的勢(shì)能)W′＝Qρgh. 水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝＝， 將數(shù)據(jù)代入上式得η≈67%. (2)設(shè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電n天，則W＝Pt， 即Pn24＝W. 所以n＝＝天≈192.3天． (3)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比＝＝＝，輸電線上的電流I＝＝900 A. 損失功率P損＝5%P1＝I2r，所以r≈27.8 Ω. 答案：(1)η＝　67%　(2)192.3天 (3)　27.8 Ω