2020版高考物理總復(fù)習 第十一章 第2節(jié) 變壓器 電能的輸送練習（含解析）

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1、第2節(jié)變壓器電能的輸送1.(2019福建莆田模擬)如圖所示,矩形閉合導線框ABCD處于可視為水平方向的勻強磁場中,線框繞垂直于磁場的軸OO勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器原線圈相連,副線圈接有一只“11 V,33 W”的燈泡.當燈泡正常發(fā)光時,變壓器輸入電壓u=33cos 10t(V).下列說法正確的是(B)A.圖示位置可能是計時起點B.圖示位置線框中產(chǎn)生的磁通量變化率最小C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為31D.通過電流表A的電流為 A解析:根據(jù)電壓瞬時值表達式可知,線框轉(zhuǎn)動的計時起點是線框平面與磁感線平行的位置,不是圖示的位置,選項A錯誤;圖示位置線框的磁通量最大,磁通量的變化率最小,選項B正確;變壓

2、器原線圈的電壓有效值為33 V,副線圈電壓為11 V,根據(jù)=,則變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為31,選項C錯誤;根據(jù)輸出功率與輸入功率相等可知,通過電流表A的電流為I=A=1 A,選項D錯誤.2.(2019江西南昌質(zhì)檢)用同樣的交流電分別用甲、乙兩個電路給同樣的燈泡供電,結(jié)果兩個電路中的燈泡均能正常發(fā)光,乙圖中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為53,則甲、乙兩個電路中的電功率之比為(C)A.11B.52C.53D.259解析:設(shè)燈泡的額定電流為I,則甲電路的功率為P甲=UI,根據(jù)理想變壓器的特點,乙電路中原線圈中電流為I,乙電路的功率為P乙=IU,因此甲、乙兩個電路中的功率之比為53,則C項正確.3.

3、(2019廣東惠州調(diào)研)把圖(甲)所示的正弦式交變電流接在圖(乙)中理想變壓器的A,B兩端,電壓表和電流表均為理想電表,Rt為熱敏電阻(溫度升高時其電阻減小),R為定值電阻.下列說法正確的是(A)A.Rt處溫度升高時,電流表的示數(shù)變大,變壓器輸入功率變大B.Rt處溫度升高時,電壓表V1,V2示數(shù)的比值不變C.在t=110-2 s時,電壓表V1,V2示數(shù)均為零D.變壓器原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=36sin 50t(V)解析:Rt溫度升高時,阻值減小,電流增大,而輸出電壓不變,所以變壓器輸出功率增大,而輸入功率等于輸出功率,所以輸入功率增大,故A正確;原副線圈電壓比不變,副線圈兩端電壓不變

4、, Rt溫度升高時,阻值減小,電流增大,則R兩端電壓增大,電壓表V2示數(shù)減小,故電壓表V1,V2示數(shù)的比值增大,B錯誤;當t=0.01 s時,變壓器的輸入電壓瞬時值u=0,但電壓表V1,V2的示數(shù)均為有效值不為零,故C錯誤;原線圈接題圖(甲)所示的正弦式交變電流,由圖知最大電壓為36 V,周期為0.02 s,故角速度為=100 rad/s,則電壓的瞬時值表達式為u=36sin 100t(V), D錯誤.4.(多選)一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是51,原線圈接入電壓的瞬時值表達式為u=220sin 100t(V)的正弦交流電,一個阻值R=100 的電阻接在副線圈上,如圖所示.電壓表和電流表

5、均為理想交流電表,則下列說法正確的是(BC)A.副線圈兩端的電壓為44 VB.電流表的示數(shù)為0.062 AC.電阻R消耗的功率為9.68 WD.通過電阻R的電流方向每秒改變50次解析:原線圈接入電壓的瞬時值表達式為u=220sin 100t(V),則U1=V=110 V,根據(jù)變壓器原理可知副線圈兩端的電壓為U2=U1= 22 V,A錯誤;副線圈中的電流I2=0.22 A=0.31 A,根據(jù)變壓器原理可得I1=I2=0.062 A,B正確;電阻R消耗的功率為P=U2I2=9.68 W, C正確;該交流電的頻率為f= Hz=50 Hz,所以通過電阻R的電流方向每秒改變100次,D錯誤.5.(多選)

6、如圖所示,某小型發(fā)電站發(fā)電機輸出的交流電壓為500 V,輸出的電功率為50 kW,用電阻為3 的輸電線向遠處送電,要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器,到達用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個變壓器均為理想變壓器),對整個送電過程,下列說法正確的是(AD)A.輸電線上的損失功率為300 WB.升壓變壓器的匝數(shù)比為1100C.輸電線上的電流為1 AD.降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V解析:根據(jù)P損=0.6%P=R得,輸電線上損失的功率P損=300 W,輸電線上的電流I2=10 A,故A正確,C錯誤;升壓變壓器原線圈的輸入電流為I1=100 A,則升

7、壓變壓器的匝數(shù)之比為=,故B錯誤;輸電線上損失的電壓為U=I2R=30 V,升壓變壓器的輸出電壓為U2=10U1=5 000 V,則降壓變壓器的輸入電壓為U3=U2-U=4 970 V,故D正確.6.(2019四川四市聯(lián)考)普通的交流電表不能直接接在高壓輸電線上測量交流電流,通常要與電流互感器配合使用.圖中電流互感器ab間線圈匝數(shù)較多,cd間線圈匝數(shù)較少.下列說法正確的是(B)A.ab接MN,cd接PQ,IabIcdB.ab接PQ,cd接MN,IabIcdC.在使用電流互感器時,副線圈可以不用接地D.在使用電流互感器時,副線圈可以處于開路狀態(tài)解析:電流互感器的作用是使大電流變成小電流,根據(jù)電流

8、與匝數(shù)成反比,原線圈的匝數(shù)小于副線圈的匝數(shù),故ab接PQ,cd接MN,且IabIcd,故A錯誤,B正確;由于高壓電流互感器的原線圈一側(cè)為高壓,當原、副線圈之間因絕緣損壞出現(xiàn)高壓擊穿時,將導致高壓進入低壓,如果副線圈一點接地,即將高壓引入了大地,可確保人身及設(shè)備的安全,故C錯誤;電流互感器副線圈一側(cè)不允許開路.副線圈開路可能產(chǎn)生嚴重后果,一是鐵芯過熱,甚至燒毀互感器,二是由于副線圈繞組匝數(shù)很多,會感應(yīng)出危險的高電壓,危及人身和設(shè)備的安全,故D錯誤.7.(2019廣東深圳調(diào)研)(多選)圖(a)中理想變壓器的原線圈依次接入如圖(b)所示的甲、乙兩個正弦交流電源.接電源甲后,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置使小

9、燈泡正常發(fā)光,燈泡的功率及電流頻率分別為P1,f1;保持滑片位置不變,改用電源乙,小燈泡的功率及電流頻率分別為P2,f2,則(AD)A.f1f2=32B.P1P2=21C.若將變阻器滑片向左移動,電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光D.若將變壓器動片P向下移動,電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光解析:變壓器不改變交流電的頻率,從圖(b)中可知1.5T1=T2,即=,所以=,A正確;從圖(b)中可知甲乙兩個電源的電動勢最大值比為21,所以兩種情況下副線圈兩端的電壓有效值比為21,所以兩種情況下通過燈泡的電流比為21,根據(jù)P=I2R,可知=,B錯誤;若將變阻器滑片向左移動,滑動變阻器連入電路的電阻增大,通過燈泡的電

10、流更小了,所以不可能使小燈泡正常發(fā)光,C錯誤;若將變壓器動片P向下移動,即減小,根據(jù)=可知U2增大,即副線圈兩端電壓增大,故電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光,D正確.8.(多選)如圖所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為21,原線圈接交流電u=20sin 100 t(V),保險絲的電阻為1 ,熔斷電流為2 A,電表均為理想電表.下列說法正確的有(CD)A.電壓表V的示數(shù)為14.1 VB.電流表A1,A2的示數(shù)之比為21C.為了安全,滑動變阻器接入電路的最小阻值為4 D.將滑動變阻器滑片向上移動,電流表A1的示數(shù)減小解析:原線圈電壓有效值為U1= V=20 V,根據(jù)變壓器原理可得U2=U1 =10 V,即電

11、壓表V的示數(shù)為10 V,A錯誤;根據(jù)變壓器原理可知,電流表A1,A2的示數(shù)之比為12,B錯誤;保險絲的電阻為1 ,熔斷電流為2 A,為了安全,滑動變阻器接入電路的最小阻值為Rmin=-r保= - 1 =4 ,C正確;將滑動變阻器滑片向上移動,滑動變阻器接入電路的總電阻增大,副線圈電流減小,則原線圈的電流也減小,即電流表A1的示數(shù)減小,D正確.9.(2019甘肅蘭州模擬)(多選)如圖(甲)所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為44 5,b是原線圈的抽頭,且其恰好位于原線圈的中心,S為單刀雙擲開關(guān),負載電阻R=25 ,電表均為理想電表,在原線圈c,d兩端接入如圖(乙)所示的正弦交流電,下列說法中正

12、確的是(CD)A.當S與a連接,電流表的示數(shù)為 AB.當S與a連接,電壓表示數(shù)為50 VC.將S與b連接,電阻R消耗的功率為100 WD.將S與b連接,1 s內(nèi)電阻R上電流方向改變100次解析:由圖像可知,電壓的最大值為220 V,交流電的周期為2 10-2 s,所以交流電的頻率為f=50 Hz,交流電電壓的有效值為 V= 220 V,當S與a連接時,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,副線圈的電壓為25 V,電壓表示數(shù)為25 V,根據(jù)歐姆定律知副線圈中的電流I2= A= 1 A,由=得I1=I2= A,即電流表示數(shù)為 A,故A,B錯誤;S與b連接時,副線圈兩端的電壓U2=U1=220 V=50 V,電

13、阻R消耗的功率為P2= W=100 W,故C正確;變壓器不會改變電流的頻率,所以副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz,1 s電流方向改變100次,故D正確.10.(2019遼寧鞍山模擬)電吹風是生活中的常用電器.某款電吹風的各項參數(shù)如下表所示,其電路圖如圖所示,理想變壓器的兩線圈匝數(shù)分別為n1和n2, a,b,c,d為四個固定觸點,可動的扇形金屬片P可同時接觸兩個觸點.觸片P處于不同位置時,電吹風可處于停機、吹熱風和吹自然風三種不同的工作狀態(tài).關(guān)于該款電吹風,下列說法中正確的是(C)熱風時輸入功率450 W自然風時輸入功率50 W小風扇額定電壓50 V正常工作時小風扇的機械功率42 WA.觸片P與

14、觸點b,c接觸時,電吹風吹熱風B.變壓器兩線圈的匝數(shù)比n1n2=225C.小風扇線圈電阻為8 D.電熱絲正常工作時電阻為625 解析:只有電熱絲接入時才能吹熱風,故吹熱風時觸片P與觸點a,b接觸,故A錯誤;根據(jù)變壓器的原線圈、副線圈的匝數(shù)與電壓的關(guān)系得n1n2=50220=522,故B錯誤;小風扇的熱功率為P熱=50 W-42 W= 8 W,電流I= A=1 A,則由P=I2r可得,r=8 ,故C正確;電熱絲的功率P=450 W-50 W=400 W,由P=可知,電熱絲電阻R= =121 ,故D錯誤.11.(2019重慶模擬)(多選)如圖,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為223,原線圈接u=22

15、0sin 100t(V)的交流電,副線圈接電阻R1= R2=30 , D為二極管.假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無窮大,下列說法正確的是(BD)A.原線圈所接交流電的頻率為100 HzB.通過電阻R1的電流有效值為1 AC.通過電阻R2的電流有效值為1 AD.原線圈的輸入功率為45 W解析:原線圈接u=220sin 100t(V)的交流電,周期T= s=0.02 s,頻率f=50 Hz,故A錯誤;原線圈兩端電壓U1=220 V,根據(jù)原副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比可知,副線圈兩端電壓為U2=220 V=30 V,通過R1的電流I= A=1 A,故B正確;由于二極管的作用,通過電阻R2的電流

16、I= A= A,故C錯誤;電阻R1消耗的功率P1=30 W;由于二極管的作用,電阻R2電壓只有正向電壓,則電阻R2消耗的功率為P2= P1 =15 W,副線圈的輸出功率應(yīng)為45 W,輸出功率等于輸入功率,則變壓器的輸入功率為45 W,故D正確.12.(2019湖北荊州模擬)(多選)某同學設(shè)計的家庭電路保護裝置如圖所示,鐵芯左側(cè)線圈L1 由火線和零線并行繞成. 當右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時,電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)S,從而切斷家庭電路. 僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場,下列說法正確的有(ABD)A.家庭電路正常工作時,L2中的磁通量為零B.家庭電路中使用的用電器增多時,L2中的磁通量

17、不變C.家庭電路發(fā)生短路時,開關(guān)S將被電磁鐵吸起D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時,開關(guān)S將被電磁鐵吸起解析:當家庭電路正常工作時,零線和火線中的電流大小相等,方向始終相反,在L1中產(chǎn)生的磁場方向始終相反,磁場相互疊加,L1,L2中的磁通量為零,A項正確;家庭電路中使用的用電器增多及電路發(fā)生短路時,零線和火線中的電流變大但大小仍然相等,電流方向始終相反,L1,L2中的磁通量仍為零,不變,B項正確,C項錯誤;地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時,零線和火線中的電流大小不相等,L1中的磁通量不為零,發(fā)生變化,L2中的磁通量不為零發(fā)生變化,線圈L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流,此時開關(guān)S將被電磁鐵吸起,D項正確.13.(2

18、019江西南昌模擬)(多選)如圖所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻不計,繞OO軸在水平方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度做勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時.矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R,下列判斷正確的是(AD)A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=NBScos tB.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間內(nèi),通過電流表的電荷量為零C.當P位置不動,R增大時,電壓表讀數(shù)也增大D.當P位置向上移動,R不變時,電流表讀數(shù)變大解析:從垂直于中性面位置時開始計時,矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=NBScos t,故A正確;矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間內(nèi),轉(zhuǎn)過的角度為t=,磁通量一直增加,電流方向沒有改變,故通過電流表的電荷量為q=N0(其中R1為回路的等效電阻),故B錯誤;交流發(fā)電機內(nèi)電阻不計,故變壓器輸入電壓不變,根據(jù)理想變壓器的變壓比公式=,當P位置不動,R增大時,電壓表讀數(shù)不變,仍然等于發(fā)電機的電動勢有效值,故C錯誤;當P位置向上移動,R不變時,根據(jù)理想變壓器的變壓比公式=,輸出電壓變大,故電流變大,功率變大,故輸入電流也變大,故電流表讀數(shù)變大,故D正確.- 8 -