山東省2020版高考物理一輪復習 課時規(guī)范練36 理想變壓器 電能的輸送 新人教版

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1、課時規(guī)范練36理想變壓器電能的輸送基礎對點練1.(多選)(理想變壓器原、副線圈關系的應用)(2018福建泉州考前模擬)如圖為日常生活中常見的點火裝置原理圖,先將1.5 V直流電壓通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為正弦交變電壓u=6sin t(V),然后將其加在理想變壓器的原線圈n1上,當副線圈n2兩端電壓達到12 kV以上時放電針之間空氣被擊穿,從而引發(fā)電火花點燃氣體。下列說法正確的是()A.原線圈兩端所接交流電壓表的讀數(shù)為3 VB.副線圈中交流電壓與原線圈中交流電壓頻率不相等C.要實現(xiàn)點火則副線圈與原線圈的匝數(shù)比至少大于103D.要實現(xiàn)點火則副線圈與原線圈的匝數(shù)比至少大于2 000答案AD解析最大值為有效值的

2、倍,所以電壓的有效值為U=V=3V,即電壓表示數(shù)為3V,故A正確;變壓器不能改變頻率,故副線圈中交流電壓與原線圈中交流電壓頻率相等,故B錯誤;當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于12000V時,就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。轉(zhuǎn)換器所輸出的正弦交變電壓最大值為6V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,所以實現(xiàn)點火的條件是=2000,故C錯誤,D正確。2.(多選)(理想變壓器原、副線圈關系的應用)(2018甘肅張掖一診)如圖所示,理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1 100,副線圈的匝數(shù)為55,原線圈兩端a、b接正弦交流電源,在原線圈前串接一個電阻R0=121 的保險絲,電壓表的示數(shù)為220 V,如果負載電阻R=

3、5.5 ,各電表均為理想電表,則()A.電流表的示數(shù)為1 AB.變壓器的輸出電壓為5.5 VC.保險絲實際消耗的功率為1.21 WD.負載電阻實際消耗的功率為22 W答案CD解析U1=220V,根據(jù)變壓器變壓比公式,得變壓器的輸出電壓U2=11V,則選項B錯誤;副線圈中的電流I2=2A,即電流表的示數(shù)為2A,選項A錯誤;負載電阻實際消耗的功率為P=R=225.5W=22W,故選項D正確;原線圈中的電流I1=0.1A,保險絲實際消耗的功率為P0=R0=0.12121W=1.21W,則選項C正確。3.(多選)(理想變壓器的動態(tài)分析)(2018山東臨沂一模)如圖甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝

4、數(shù)比為201,圖中電表均為理想電表,R為光敏電阻(其阻值隨光強增大而減小),Ll和L2是兩個完全相同的燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u,下列說法正確的是()A.電壓的頻率為50 HzB.電壓表的示數(shù)為11 VC.當照射R的光強增大時,電流表的示數(shù)變大D.若L1的燈絲燒斷后,電壓表的示數(shù)會變小答案ABC解析原線圈接入如圖乙所示,T=0.02s,所以頻率為f=50Hz,故A正確;原線圈接入電壓的最大值是220V,所以原線圈接入電壓的有效值是U=220V,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201,所以副線圈電壓是11V,所以V的示數(shù)為11V,故B正確;R阻值隨光強增大而減小,根據(jù)I=知副線圈電流

5、增加,副線圈輸出功率增加,根據(jù)能量守恒定律,所以原線圈輸入功率也增加,原線圈電流增加,所以電流表的示數(shù)變大,故C正確;當L1的燈絲燒斷后,變壓器的輸入電壓不變,根據(jù)變壓比公式,輸出電壓也不變,故電壓表讀數(shù)不變,故D錯誤;故選ABC。4.(多選)(理想變壓器的動態(tài)分析)(2018山東青島模擬)如圖甲所示理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為559,副線圈接有一定值電阻R和熱敏電阻Rt(電阻隨溫度升高而減小),原線圈所接電源電壓按圖乙所示規(guī)律變化,則下列說法正確的是()A.原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=220sin 100t(V)B.電壓表示數(shù)為36 VC.熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高,電流表的示數(shù)減

6、小D.熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高,變壓器的輸入功率增大答案AD解析由題圖乙知,Um=220V,T=210-2s,所以=100s-1,u=Umsint=220sin100t(V),故選項A正確;電壓表示數(shù)為有效值,U1=220V,由得,U2=36V,故選項B錯誤;熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高,Rt減小,副線圈中電流增大,由知,I1增大,故電流表的示數(shù)增大,由P入=U1I1知,輸入功率增大,故選項C錯誤,D正確。5.(多選)(遠距離輸電)(2018山西晉城一模)如圖所示為某山區(qū)小型水電站的電能輸送示意圖,發(fā)電機輸出的電壓和輸電線路上的電阻恒定,用電器均為純電阻元件,當用電高峰來臨時,下列判斷正確

7、的是()A.用電器等效電阻R0變大B.升壓變壓器T1的輸出電壓變大C.降壓變壓器T2的輸出電壓變小D.輸電線路總電阻R上消耗的功率變大答案CD解析用電高峰來臨時,用電器增多,用電器并聯(lián)后的總電阻R0減小,選項A錯誤;由于升壓變壓器的輸入電壓一定,則輸出電壓一定,選項B錯誤;設輸電線的輸送電流為I,降壓變壓器的變壓比為k,升壓變壓器的輸出電壓為U,則U=IR+k2IR0,當R0減小時,I增大,輸電線電阻R消耗的功率PR=I2R變大,選項D正確;降壓變壓器T2的輸入電壓等于U-IR,可以判斷此電壓減小,則輸出電壓也減小,選項C正確;故選CD。6.(多選)(遠距離輸電、互感器)(2018山東青島模擬

8、)如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機輸出功率為20 kW。在輸電線路上接入一個電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)比為110,電流表的示數(shù)為1 A,輸電線的總電阻為10 ,則下列說法正確的是()A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流B.升壓變壓器的輸出電壓U2=2 000 VC.用戶獲得的功率為19 kWD.將P下移,用戶獲得的電壓將增大答案BC解析根據(jù)高壓輸電原理,提高輸電電壓,輸電電流減小,A錯誤;根據(jù)電流互感器的原理,輸電電流:I輸=1A=10A,輸電電壓:U2=V=2000V,B正確;輸電線上的功率損失:P損=I2R=10210W=1kW,用戶獲得的功率為:P用

9、=P輸-P損=20kW-1kW=19kW,C正確;將P下移,降壓變壓器原線圈匝數(shù)增加,根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律,副線圈的電壓減小,用戶獲得的電壓將減小,D錯誤。故選BC。素養(yǎng)綜合練7.(多選)(2018河北冀州調(diào)研)如圖所示,理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間變化、內(nèi)阻為r的交流電源上,輸出端接理想電流表及阻值為R的負載。如果要求負載上消耗的電功率最大,則下列說法正確的是()A.該交流電源電動勢的瞬時值表達式為e=Emsin (100t) VB.變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為C.電流表的讀數(shù)為D.負載上消耗的熱功率為答案BC解析由e-t圖象可知交流電的周期T=410-2s,則=50rad/s,所以e=

10、Emsin(50t)V,則A錯誤。對于理想變壓器,在電源輸出最大功率時,電流I1=,此時,變壓器輸入功率恰好等于電源內(nèi)阻消耗的功率,又輸出功率等于輸入功率,則r=R,得出。又,得出,I2=,則B、C項正確。負載上消耗的熱功率為P=R=,則D項錯誤。8.(多選)(2018廣東惠州模擬)在家庭電路中,為了安全,一般在電能表后面的電路中安裝一個漏電保護開關,其工作原理如圖所示,其中甲線圈兩端與脫扣開關控制器相連,乙線圈由兩條電源線采取雙線法繞制,并與甲線圈繞在同一個矩形硅鋼片組成的鐵芯上。以下說法正確的是()A.當用戶用電正常時,甲線圈兩端沒有電壓,脫扣開關接通B.當用戶用電正常時,甲線圈兩端有電壓

11、,脫扣開關接通C.當用戶發(fā)生漏電時,甲線圈兩端沒有電壓,脫扣開關斷開D.當用戶發(fā)生漏電時,甲線圈兩端有電壓,脫扣開關斷開答案AD解析正常狀態(tài)時,火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場完全抵消,ef中沒有電壓,脫扣開關K保持接通,A正確、B錯誤;當用戶發(fā)生漏電時,流過火線與零線的電流不相等,保護器中火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場應不能完全抵消,會使甲線圈中產(chǎn)生感應電動勢,脫扣開關斷開,C錯誤、D正確。故選AD。9.(2018湖南永州三模)如圖所示,在AB間接入U1=311sin 314t(V)的正弦式交變電流,通過理想變壓器和相同的理想二極管D1、D2給阻值R=20 的純電阻供電,變壓器原線圈n1=1 100匝

12、,副線圈n2=200匝,Q為副線圈正中央抽頭。為保證安全,二極管的反向耐壓值至少為U0,設電阻R上消耗的電功率為P,則()A.U0=56.6 V,P=20 WB.U0=56.6 V,P=80 WC.U0=28.3 V,P=20 WD.U0=28.3 V,P=80 W答案A解析AB間接入的交流電的電壓有效值為U=V=220V,根據(jù)公式可得副線圈兩端電壓有效值為U2=40V,故而二極管的反向耐壓值至少為U0,它是最大值,所以U0=40V=56.6V,Q為副線圈正中央抽頭,則R兩端電壓為20V,所以R消耗的熱功率為P=W=20W,A正確。10.(2018吉林長春三模)如圖所示,一個理想變壓器原線圈的

13、匝數(shù)為50,副線圈的匝數(shù)為100,原線圈兩端接在光滑的水平平行導軌上,導軌間距為0.4 m。導軌上有一長度略大于導軌間距且垂直于導軌的導體棒,導軌與導體棒的電阻忽略不計,副線圈回路中電阻R1=5 ,R2=15 ,圖中交流電壓表為理想電壓表。導軌所在空間有垂直于導軌平面、磁感應強度大小為1 T的勻強磁場。導體棒在水平外力的作用下運動,其速度隨時間變化的關系式為v=5sin 10t(m/s),則下列說法正確的是()A.R1的功率為0.2 WB.電壓表的示數(shù)為5 VC.水平外力為恒力D.變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值為0.04 Wb/s答案D解析導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢,由法拉第電磁感應定律

14、可得E=BLv,代入數(shù)據(jù)得E=2sin10t(V)。則原線圈輸入電壓的有效值為U1=V,原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比,則,解得U2=2V,選項B錯誤;由歐姆定律可得副線圈回路中的電流為I2=A=A,則定值電阻R1的電功率為P1=R1=()25W=0.1W,選項A錯誤;由導體棒的速度公式可知導體棒的運動為變速運動,則外力不可能為恒力,選項C錯誤;由以上計算可知,感應電動勢的最大值為Em=2V,則由法拉第電磁感應定律E=n1,得磁通量變化率最大值為 Wb/s=0.04Wb/s,選項D正確。11.(多選)(2018山東濟南二模)某同學在實驗室中研究遠距離輸電的相關規(guī)律,由于輸電線太長,他將每100米

15、導線卷成一卷,共有8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用)。第一次實驗采用如圖所示的電路圖,將輸電線與學生電源和用電器直接相連,測得輸電線上損失的功率為P,損失的電壓為U1;第二次實驗采用如圖乙所示的電路田,其中理想變壓器T1與學生電源相連,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,損失的電壓為U2,兩次實驗中學生電源的輸出電壓與電功率均相同,下列正確的是()A.P2P1=n1n2B.P2P1=C.U2U1=n1n2D.U2U1=答案BC解析A.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

16、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A錯誤,B正確。B.第一次損失的電壓U1=IR,第二次損失的電壓U2=IR,故,故C正確,D錯誤,故選BC。12.(2018廣西重點高中一模)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為21,a、b端接入一正弦式交流電源。L1、L2為兩只規(guī)格為“22 V6 W”的燈泡,兩電表為理想交流電表。當滑動變阻器的滑片P處于中間位置時,兩燈泡恰好都正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.電流表示數(shù)為0.27 AB.電壓表示數(shù)為44 VC.滑片P向下移動時,燈泡L2將變暗D.滑片P向上移動時,燈泡L1將變暗答案B解析由于原、副線圈匝數(shù)比為21,則原、副線圈電流比為12,因兩燈泡正常發(fā)光,所以原線圈電流為 A,則副線圈電流為 A=0.55A,選項A錯誤;原、副線圈兩端電壓比為21,副線圈兩端電壓為22V,所以原線圈兩端電壓為44V,選項B正確;滑片P向下移動時,副線圈電路的電阻變小,電流變大,則原線圈電路中電流也變大,即通過燈泡L2的電流變大,燈泡L2可能變亮或燒毀,選項C錯誤;滑片P向上移動時,通過燈泡L2的電流變小,原線圈兩端電壓變大,則副線圈兩端電壓也變大,燈泡L1可能變亮或燒毀,選項D錯誤。10