（課標(biāo)通用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 02 第2講 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電精練（含解析）

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1、第2講　變壓器　遠(yuǎn)距離輸電 A組　基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 1.(2018河北定州中學(xué)模擬)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1,原線圈接正弦交流電源上,副線圈接入“3V　6W”燈泡一只,且燈泡正常發(fā)光。則(　　) A.原線圈兩端電壓為3V B.電源輸出功率為120W C.電流表的示數(shù)為0.1A D.電流表的示數(shù)為40A 答案　C　根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,原線圈兩端電壓為60V,故A錯(cuò)誤;理想變壓器的輸入功率和輸出功率大小相等,在副線圈中只有一只6W的燈泡正常發(fā)光,所以輸入功率和輸出功率的大小都為6W,故B錯(cuò)誤;根據(jù)理想變壓器輸入功率為6W,則原線圈的電流I=PU=660A=0

2、.1A,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.如圖所示,理想變壓器的原線圈接入u=110002sin100πt(V)的交變電壓,副線圈通過(guò)電阻r=6Ω的導(dǎo)線對(duì)“220V　880W”的電動(dòng)機(jī)M供電,該電動(dòng)機(jī)正常工作。由此可知(　　) A.原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1 B.交變電壓的頻率為100Hz C.副線圈中電流的有效值為4A D.變壓器的輸入功率為880W 答案　C　由題可知,副線圈輸出電壓U2=220V+Ur,n1n2=U1U2=11000V220V+Ur<501,故A錯(cuò)誤;f=50Hz,故B錯(cuò)誤;I2=880220A=4A,故C正確;由于理想變壓器P入=P出=I22r+880W

3、>880W,故D錯(cuò)誤。 3.我國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、乙兩地原來(lái)用500kV的超高壓輸電,輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下,現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電,若不考慮其他因素的影響,則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?　　) A.P4 B.P2 C.2P D.4P 答案　A　由P=UI知,遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題中,若輸送電功率不變,則輸電電壓與輸電電流成反比,所以用1000kV特高壓輸電時(shí),輸電電流變?yōu)樵瓉?lái)輸電電流的一半,由P=I2R知,輸電線上損耗的電功率與輸電電流的平方成正比,所以輸電線上損耗的電功率變?yōu)樵瓉?lái)輸

4、電線上損耗的電功率的14,即P4,A正確。 4.(2016四川理綜,2,6分)如圖所示,接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電,如果將原、副線圈減少相同匝數(shù),其他條件不變,則(　　) A.小燈泡變亮 B.小燈泡變暗 C.原、副線圈兩端電壓的比值不變 D.通過(guò)原、副線圈電流的比值不變 答案　B　由U1U2=n1n2得U2=n2n1U1① 由U1U2'=n1-Δnn2-Δn得 U2'=n2-Δnn1-ΔnU1② 由②/①得:U2'U2=(n2-Δn)n1(n1-Δn)n2=n2n1-Δnn1n2n1-Δnn2,因?yàn)閚2

5、變暗,B正確,A錯(cuò)。由以上分析過(guò)程可以看出,C錯(cuò)。由I1I2=n2n1和I1'I2'=n2-Δnn1-Δn可見(jiàn),D錯(cuò)。 5.(多選)(2019湖北恩施一中期末)如圖,矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路,線圈在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)只分布在bc邊的左側(cè),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線圈面積為S,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω,匝數(shù)為N,線圈電阻不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.將原線圈觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),燈泡變暗 B.電容器的電容C變大時(shí),燈泡變暗 C.圖示位置時(shí),矩形線圈中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.若線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)?ω,則變壓器原線圈電壓的有效值為NBS

6、ω 答案　AD　將原線圈觸頭P向上滑動(dòng)時(shí),原線圈匝數(shù)變多,根據(jù)變壓比公式U1U2=n1n2,輸出電壓減小,故燈泡會(huì)變暗,故A正確;電容器的電容C變大時(shí),容抗減小,故電流增大,燈泡變亮,故B錯(cuò)誤;線圈處于圖示位置時(shí),是中性面位置,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為零,故C錯(cuò)誤;根據(jù)電動(dòng)勢(shì)最大值公式Em=NBSω知,若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)?ω,則最大值變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則有(NBS·2ω2)2R·T2=U2R·T,解得電壓有效值U=NBSω,故D正確。 6.如圖甲所示為一自耦變壓器,變壓器的原線圈AB端輸入電壓如圖乙所示,副線圈電路中定值電阻R0=11Ω,電容器C的擊穿電壓為22V,移動(dòng)滑片P使電容器剛好不會(huì)

7、被擊穿,所有電表均為理想電表,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電壓表的示數(shù)為220V B.原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1 C.電流表的示數(shù)等于通過(guò)電阻R0的電流 D.原線圈AB端輸入電壓的變化規(guī)律為u=311sinπtV 答案　A　由題圖乙知,原線圈輸入電壓的有效值即電壓表的示數(shù)為311V2=220V,A正確;由題意知,電容器的擊穿電壓等于副線圈輸出電壓的最大值,則有效值為222V=112V,所以原、副線圈的匝數(shù)比為311∶22,B錯(cuò)誤;電容器通交流電,所以電流表的示數(shù)大于通過(guò)電阻R0的電流,C錯(cuò)誤;由題圖乙知交流電的周期T=0.02s,所以ω=100πrad/s,則原線圈AB端輸入

8、電壓的變化規(guī)律為u=311sin100πtV,D錯(cuò)誤。 7.如圖所示,電路中理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1000,兩個(gè)副線圈匝數(shù)分別為n2=500、n3=200,分別接一個(gè)阻值為R=55Ω的電阻,在原線圈上接入U(xiǎn)1=220V的交流電源。則兩副線圈輸出電功率之比P2P3和原線圈中的電流I1分別是(　　) A.52,2.8A B.25,2.8A C.254,1.16A D.425,1.16A 答案　C　對(duì)兩個(gè)副線圈,有U1U2=n1n2,U1U3=n1n3,所以U2=110V,U3=44V,又P=U2R,所以P2P3=U22U32=254;由歐姆定律得I2=U2R=2A,I3=U3R=0

9、.8A,對(duì)有兩個(gè)副線圈的理想變壓器有n1I1=n2I2+n3I3,得I1=1.16A,C正確。 8.(2018河北定州中學(xué)模擬)如圖,利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,發(fā)電廠的輸出電壓恒定,輸電線路的電阻不變,當(dāng)用電高峰到來(lái)時(shí)(　　) A.輸電線上損耗的功率減小 B.電壓表V1的示數(shù)減小,電流表A1的示數(shù)增大 C.電壓表V2的示數(shù)增大,電流表A2的示數(shù)減小 D.用戶(hù)功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小 答案　D　當(dāng)用電高峰到來(lái)時(shí),用戶(hù)消耗的功率變大,則電流表A2的示數(shù)變大,輸電線上的電流變大,輸電線上損耗的功率變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電流表A1的示數(shù)增大,因?yàn)榘l(fā)電廠的輸出電壓恒定,則升壓變壓器

10、的次級(jí)線圈電壓不變,即電壓表V1的示數(shù)不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;輸電線上的電壓損失變大,故降壓變壓器的初級(jí)線圈電壓減小,降壓變壓器次級(jí)線圈電壓也減小,即電壓表V2的示數(shù)減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用戶(hù)功率占發(fā)電廠輸出功率的比例為P-P損P=1-I2RU1I=1-ΔUU1,因?yàn)檩旊娋€上的電流增大,則電壓損失ΔU增大,U1不變,所以用戶(hù)功率占發(fā)電廠輸出功率的比例減小,故D正確。 9.(多選)(2018福建福州模擬)如圖甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100,其輸入電壓變化規(guī)律如圖乙所示,遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100Ω。降壓變壓器副線圈電路部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理

11、圖,其中R1為一定值電阻,R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小。電壓表V顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫(huà)出)。未出現(xiàn)火警時(shí),升壓變壓器的輸入功率為750kW。下列說(shuō)法中正確的有(　　) 甲 乙 A.降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50Hz B.遠(yuǎn)距離輸電線路損耗的功率為180kW C.當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí),電壓表V的示數(shù)變大 D.當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí),輸電線上的電流變大 答案　AD　由題圖乙知,交流電的周期為T(mén)=0.02s,所以頻率為f=1T=50Hz,A正確;由題圖乙知,升壓變壓器輸入端電壓有效值為250V,根據(jù)理想變壓器原、副

12、線圈的電壓與匝數(shù)成正比知,升壓變壓器副線圈電壓為25000V,所以輸電線中的電流I=PU=30A,輸電線損失的電壓ΔU=IR線=30×100V=3000V,輸電線路損耗的功率ΔP=ΔU·I=90kW,B錯(cuò)誤;當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí),其阻值減小,升壓變壓器副線圈兩端電壓不變,輸電線路中電流增大,降壓變壓器副線圈中電流增大,定值電阻所分電壓增大,而降壓變壓器副線圈兩端電壓減小,所以電壓表V的示數(shù)變小,C錯(cuò)誤,D正確。 10.(多選)鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖甲所示。圖甲中電流表的讀數(shù)為0.9A,圖乙中用同一電纜線繞了3匝,則(　　) A.這種電流表能測(cè)出交變電流的有效值 B.這種電

13、流表既能測(cè)直流電流,又能測(cè)交變電流 C.這種電流表能測(cè)交變電流,圖乙的讀數(shù)為0.3A D.這種電流表能測(cè)交變電流,圖乙的讀數(shù)為2.7A 答案　AD　這種電流表只能測(cè)交變電流,而且測(cè)量的是交變電流的有效值,故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)輸入功率和輸出功率的關(guān)系有P1=P2,即U1I1=U2I2,所以:I1I2=n2n1,由題意可知:當(dāng)n1=1匝,I2=0.9A時(shí),有I10.9A=n21,當(dāng)n1=3匝時(shí),有I1I2'=n23,解得I2'=2.7A,故C錯(cuò)誤,D正確。 11.(多選)(2018廣西南寧二中等三校聯(lián)考)如圖所示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,原線圈接

14、交變電源,電壓u=2202sin100πt(V)。副線圈接電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為5Ω,電流表A2示數(shù)為2A,電表對(duì)電路的影響忽略不計(jì)。則(　　) A.此交流電的頻率為100Hz B.電壓表示數(shù)為220V C.此電動(dòng)機(jī)輸出功率為60W D.電流表A1示數(shù)為10A 答案　BC　此交流電的頻率為f=ω2π=50Hz,所以A錯(cuò)誤;電壓表的示數(shù)為電路的有效電壓值,其大小為U1=22022V=220V,選項(xiàng)B正確;副線圈兩端電壓U2=n2n1U1=2001100×220V=40V,則電動(dòng)機(jī)的總功率P總=U2I2=80W,電動(dòng)機(jī)輸出功率P出=P總-I22r=60W,選項(xiàng)C正確;電流表A1示數(shù)為I

15、1=n2n1I2=2001100×2A=411A,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 B組　能力提升 12.如圖甲所示的電路中,S為單刀雙擲開(kāi)關(guān),電表為理想電表,Rt為熱敏電阻(其阻值隨溫度的升高而減小),理想變壓器原線圈接圖乙所示的正弦式交流電,則(　　) A.變壓器原線圈中交流電壓u的表達(dá)式u=1102· sin100πt(V) B.S接在a端,Rt溫度升高時(shí),變壓器的輸入功率變小 C.S接在a端,Rt溫度升高時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)均變大 D.S由a切換到b,Rt消耗的功率變大 答案　A　由題圖乙所示的交變電流圖像,可知電壓最大值為1102V,周期為0.02s,所以ω=100πr

16、ad/s,交流電壓u的表達(dá)式為u=1102sin100πt(V),A項(xiàng)正確;副線圈兩端的電壓由變壓器匝數(shù)比和輸入電壓決定,故溫度升高時(shí),Rt電阻值減小,但其兩端電壓不變,電壓表示數(shù)不變,C項(xiàng)錯(cuò);由P=U2R可知,副線圈兩端電壓不變,負(fù)載電阻減小時(shí),變壓器輸出功率增大,故其輸入功率也隨之增大,B項(xiàng)錯(cuò);S由a切換到b,副線圈匝數(shù)減小,故輸出電壓減小,Rt電阻不變,由P=U2R知,消耗的功率減小,D項(xiàng)錯(cuò)。 13.(2018湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)為了浴室用電安全,某同學(xué)用理想變壓器降壓給浴室供電;如圖所示,理想變壓器原線圈輸入交變電壓u=311sin100πt(V),變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1,

17、已知照明燈額定功率為66W,排氣扇電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為1Ω,電流表示數(shù)為3A,各用電器均正常工作,電表均為理想電表,則(　　) A.電壓表示數(shù)為62V B.變壓器的輸入功率為186W C.排氣扇輸出功率為63.75W D.保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于3A 答案　C　變壓器輸入交變電壓u=311sin100πt(V),有效值U=220V,變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1,所以副線圈兩端電壓U2=44V,故A錯(cuò)誤;電流表示數(shù)為3A,所以輸出功率P=44×3W=132W,所以變壓器的輸入功率為132W,故B錯(cuò)誤;照明燈的電流IL=6644A=1.5A,則排氣扇的電流IM=3A-1.5A=1.5A,

18、則排氣扇輸出功率P出=IMU2-IM2r=1.5×44W-1.52×1W=63.75W,選項(xiàng)C正確;變壓器的初級(jí)電流I1=15I2=35A=0.6A,故保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于0.6A,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 14.(多選)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和電容器C連接成如圖甲所示的電路,其中R1、R2、R3的阻值均為20Ω,電容器的擊穿電壓為8V,電壓表和電流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V的讀數(shù)約為14V B.電流表A的讀數(shù)約為0.05A C.電阻R2上消

19、耗的功率為2.5W D.若閉合開(kāi)關(guān)S,電容器不會(huì)被擊穿 答案　CD　由題圖乙可知原線圈兩端電壓的最大值為200V,則有效值為U1=1002V,由n1n2=U1U2,可得副線圈兩端電壓有效值為U2=102V,則電壓表V的讀數(shù)為UR2=102×2020+20V≈7.07V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;變壓器輸出功率為P2=U2I2=U22R1+R2=(102)240W=5W,由P1=U1I1=P2=5W可得電流表A的讀數(shù)為240A≈0.035A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電阻R2上消耗的功率為PR2=P22=2.5W,選項(xiàng)C正確;若閉合開(kāi)關(guān)S,R1和R3并聯(lián)后的總電阻為10Ω,又因電容器通交流,則R1、C、R3并聯(lián)后的總電阻小于10Ω,則它們兩端所分擔(dān)電壓的最大值小于203V<8V,電容器不會(huì)被擊穿,選項(xiàng)D正確。 9