2020年高考物理 母題題源系列 專題12 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電(含解析)

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1、專題12 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 【母題來源一】2020年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試物理(江蘇卷)【母題原題】(2020江蘇卷)某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1:10,當(dāng)輸入電壓增加20 V時(shí),輸出電壓A降低2 VB增加2 VC降低200 VD增加200 V【答案】D【解析】由理想變壓器原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比即,得:,即副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓成正比,所以有:,當(dāng)輸入電壓增加20V時(shí),輸出電壓增大200V,故D正確?!久}意圖】考查變壓器的工作原理、歐姆定律、閉合電路歐姆定律和電功率等知識(shí),意在考查考生的理解能力和綜合分析能力?!究荚嚪较颉繉?duì)理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析的考查:一是負(fù)載不變

2、,通過匝數(shù)變化求解原副線圈的各參量;二是匝數(shù)不變,負(fù)載變化,討論各量的變化。【得分要點(diǎn)】1、電壓器的幾個(gè)常用關(guān)系:(1)電壓關(guān)系:或者或者(多個(gè)副線圈時(shí)),即原副線圈兩端電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比。(2)電流關(guān)系:根據(jù)P入=P出可求出,或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+(有多個(gè)副線圈時(shí))。(3)功率關(guān)系:P入P出,即I1U1I2U2(一個(gè)副線圈)或者I1U1I2U2+I3U3+I4U4+(多個(gè)副線圈)。(4)各物理量之間的制約關(guān)系:輸入電壓U1決定輸出電壓U2;輸出功率P出決定輸入功率P入;輸出電流I2決定輸入電流I1。對(duì)于動(dòng)態(tài)變化問題,求解思路是:通

3、過某一電阻變化判斷整體電阻變化,據(jù)閉合電路歐姆定律判斷干路電流變化;再抓住“原線圈電壓決定副線圈電壓、副線圈電路決定原線圈電流、副線圈輸出功率決定輸入功率”這個(gè)結(jié)論。2、解遠(yuǎn)距離輸電問題必備技巧(1)正確畫出輸電過程示意圖,并在圖上標(biāo)出各物理量。(2)抓住變壓器變壓前、后各量間關(guān)系,求出輸電線上的電流。(3)計(jì)算電路功率問題時(shí)常用關(guān)系式:,注意輸電線上的功率損失和電壓損失。(4)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則,說明原線圈電流由副線圈電流決定。1(2020玉溪市第五中學(xué)期末)交流發(fā)電機(jī)線圈電阻r1 ,用電器電阻R9 ,電壓表示數(shù)為9 V,如圖所示,那么該交流發(fā)電機(jī)A電動(dòng)勢(shì)的峰值為10 VB電

4、動(dòng)勢(shì)的有效值為9 VC交流發(fā)電機(jī)線圈通過中性面時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為10 VD交流發(fā)電機(jī)線圈自中性面轉(zhuǎn)過90的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為【答案】D【解析】用電器電阻R9 ,電壓表示數(shù)為9 V,則電路中的電流I1 A,所以,電路中的電動(dòng)勢(shì)EI(Rr)1(19) V10 V。電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值,所以10 V是電路中電動(dòng)勢(shì)的有效值,其最大值EmE10 V,故AB錯(cuò)誤。由交流電的產(chǎn)生與變化的規(guī)律可知,交流發(fā)電機(jī)線圈通過中性面時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值最小為零,故C錯(cuò)誤;線圈自中性面轉(zhuǎn)過90的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,故D正確。2(2020四川高二期末)我國(guó)“西電東送”采用特高壓遠(yuǎn)距離輸電。在西部發(fā)電廠附近升

5、壓變壓器將電壓升高,通過輸電線輸送到東部某地,再用降壓變壓器降壓到穩(wěn)定的工作電壓,為負(fù)載提供電壓。變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機(jī)輸出電壓及輸電線的電阻均不變。則A增加負(fù)載,輸電線上損失的功率增大B增加負(fù)載,升壓變壓器的原線圈中電流減小C升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D升壓變壓器的輸出電壓小于降壓變壓器的輸入電壓【答案】A【解析】AB、由于負(fù)載增加,降壓變壓器輸出的功率增加,負(fù)載線路電流變大,故高壓輸電線上的電流變大,損失功率變大,因?yàn)檩旊娋€中電流變大,根據(jù)變壓器原理可知,升壓變壓器中電流變大,A正確B錯(cuò)誤。CD、因?yàn)檩旊娋€存在電阻,有電壓損失,所以升壓變壓器輸出電壓大于降壓變壓器輸

6、入電壓,CD錯(cuò)誤。3(2020河南高三期中)圖甲為小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖,發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從t0時(shí)刻開始,通過矩形線圈的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,已知線圈的匝數(shù)n50,線圈的電阻r5 ,線圈與外電路連接的定值電阻R45 ,電壓表為理想交流電表。則下列判斷正確的是A線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為6.28 sBt0時(shí)刻線圈平面與磁感線平行C線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為100 VD電壓表的示數(shù)為45 V【答案】BD【解析】A由乙圖可知,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B由乙可知,時(shí)刻,磁通量為零,線圈平面與磁感線平行,B項(xiàng)正確;C線圈中的最大電動(dòng)勢(shì),C項(xiàng)錯(cuò)

7、誤;D電壓表的示數(shù)為,D項(xiàng)正確。4(2020廣東湛江一中高二期末)如圖所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法正確的是A在圖中t=0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2:3C交流電b的最大值為 VD交流電a的瞬時(shí)值為u=10sin5t(V)【答案】CD【解析】時(shí)刻,兩次時(shí)刻線圈平面均與中性面重合,磁通量最大,故A錯(cuò)誤;由圖可知,周期,則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比,故B錯(cuò)誤;由電動(dòng)勢(shì)的最大值,則兩個(gè)電壓最大之值比,則交流電b電壓的最大值為,故C正確;由圖電壓最大值,周期,交流電壓

8、的瞬時(shí)值表達(dá)式為,故D正確。5(2020鄂爾多斯市第一中學(xué)期末)如圖所示,先后用不同的交流電源給同一燈泡供電。第一次燈泡兩端的電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,如圖甲所示;第二次燈泡兩端的電壓變化規(guī)律如圖乙所示。若甲、乙中的U0、T所表示的電壓、周期值是相等的,下列說法正確的是A第一次燈泡兩端的電壓有效值為U0B第二次燈泡兩端的電壓有效值為U0C第一次和第二次燈泡的電功率之比為15D第一次和第二次燈泡的電功率之比為29【答案】AC【解析】第一次燈泡兩端的電壓有效值為設(shè)第二次電壓的有效值為U2,根據(jù)有效值的定義,則有,解得,故A正確,B錯(cuò)誤;由功率的公式得,燈泡的電功率之比是故C正確,D錯(cuò)誤;故選AC。

9、6(2020天津高考模擬)高壓輸電可大大節(jié)能,至2020年11月,我國(guó)已建成投運(yùn)8項(xiàng)1000 kV特高壓交流工程和11項(xiàng) kV特高壓直流工程。中國(guó)全面掌握了特高壓核心技術(shù),成為世界首個(gè)也是唯一成功掌握并實(shí)際應(yīng)用特高壓技術(shù)的國(guó)家。某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機(jī)輸出的電壓恒定,通過升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電,已知輸電線的總電阻為,降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為4:1,它的副線圈兩端的交變電壓如圖乙所示,若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法中正確的是A降壓變壓器原線圈的輸入電壓為880 VB降壓變壓器的輸入功率與輸出功率之比為4:1C當(dāng)用戶端用電量增大時(shí),輸電線上損耗的功率減

10、小D當(dāng)用戶端用電量增大時(shí),發(fā)電廠輸出的功率也增大【答案】AD【解析】A由圖象得到,降壓變壓器副線圈兩端交變電壓U220sin100t V,有效值為220 V,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4:l,故降壓變壓器T2原線圈的輸入電壓為:4220 V880 V,故A正確;B降壓變壓器為理想變壓器,故輸入功率與輸出功率之比為1:1,故B錯(cuò)誤;C輸出功率增大,則輸電線上的電流增大,輸電線上損耗的功率增大,故C錯(cuò)誤;D用戶消耗的功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率減去輸電線上損失的功率,輸出和損失的功率都增大,故發(fā)電機(jī)輸出功率增大,故D正確。7(2020內(nèi)蒙古集寧一中高二月考)如圖甲所示為理想變壓器,其原線圈匝數(shù)n1

11、=50匝,副線圈匝數(shù)n2=100匝,電阻R1、R2的阻值均為100 。副線圈兩端的電壓U隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示,下列說法正確的是A電流表的示數(shù)為B原線圈中電流變化的頻率為25 HzC電阻的熱功率Da、b間的輸入電壓的有效值【答案】CD【解析】A、電流表的示數(shù)是電流的有效值,則,A選項(xiàng)錯(cuò)誤。B、由圖乙可知,副線圈中交流電的頻率,變壓器不改變交流電的頻率,故原線圈中電流變化的頻率為,故B錯(cuò)誤。CD、原線圈中電流的有效值,原線圈兩端電壓,電阻R1的熱功率,a、b間的輸入電壓的有效值,故CD正確。8(2020浙江高二期末)如圖甲所示,在變壓器輸入端加上如圖乙所示的交變電壓,在副線圈的輸出端

12、串接上一只理想整流二極管D和滑動(dòng)變阻器R,則A當(dāng)滑片P上移時(shí),原線圈中的電流I1變大B當(dāng)滑片P上移時(shí),原線圈的輸入功率變小C當(dāng)拿掉二極管后,副線圈中的交流電周期與原來相同D保持滑片P不動(dòng),R上電流有效值是無二極管時(shí)的【答案】BCD【解析】A項(xiàng)、由于原線圈兩端電壓不變,副線圈兩端電壓不變,當(dāng)滑片P上移時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變大,所以副線圈中的電流變小,則原線圈中的電流變小,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng)、由于原線圈中的電流變小,電壓不變,所以功率變小,故B正確;C項(xiàng)、有二極管存在時(shí),副線圈中交變電流一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期有電流,但周期不變,拿掉二極管后,副線圈中交變電流的周期不變,故C正確;D項(xiàng)、設(shè)副線圈兩端電壓為U0,有二極管時(shí),根據(jù)電流的熱效應(yīng)得:,解得,無二極管時(shí),R兩端的電壓為:,根據(jù)可得:保持滑片P不動(dòng),R上電流有效值是無二極管時(shí)的,故D正確。

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