2019高考物理二輪復習 小題狂做專練二十六 理想變壓器 遠距離輸電

26 理想變壓器 遠距離輸電一、選擇題1【山西摸底調(diào)研】為消除200 kV高壓輸電線路中輸電線上的凌冰，有人設(shè)計了利用電流的熱效應除冰的方法。當輸送功率和輸電線電阻一定時，為使輸電線上損耗的熱功率增大為原來的16倍，則輸電電壓應變?yōu)?)A50 kV B110 kV C440 kV D880 kV2【隨州質(zhì)量檢測】(多選)如圖所示，MN和PQ為處于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導軌，垂直導軌放置金屬棒ab與導軌接觸良好。N、Q端接理想變壓器的初級線圈，理想變壓器的輸出端有三組次級線圈，分別接有電阻元件R、電感元件L和電容元件C。在水平金屬導軌之間加豎直向下的勻強磁場，若用IR、IL、Ic分別表示通過R、L和C的電流，則下列判斷中正確的是()A在ab棒勻速運動且ab棒上的電流已達到穩(wěn)定后，IR0、IL0、IC0B在ab棒勻速運動且ab棒上的電流已達到穩(wěn)定的，IR0、IL0、IC0C若ab棒在某一中心位置附近做vvmsin t的運動，則IR0、IL0、IC0D若ab棒勻加速運動，則IR0、IL0、IC03【山西質(zhì)量檢測】(多選)如圖所示，R是一個光敏電阻，其阻值隨光照強度的增加而減小，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為(V)，則()A電壓表的示數(shù)為VB在天逐漸變黑的過程中，電流表A2的示數(shù)變小C在天逐漸變黑的過程中，電流表A1的示數(shù)變大D在天逐漸變黑的過程中，理想變壓器的輸入功率變小4【嶺南中學二模】如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計，繞OO軸在水平方向的磁感應強度為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。矩形線圈通過銅滑環(huán)接理想變壓器的原線圈，副線圈接固定電阻R0和滑動變阻器R，下列判斷正確的是()A矩形線圈產(chǎn)生的感應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A1的電荷量為0C當滑動變阻器的滑片向上滑動過程中，電流表A1和A2示數(shù)都變小D當滑動變阻器的滑片向上滑動過程中，電壓表V1示數(shù)不變，V2和V3的示數(shù)都變小5【高安質(zhì)檢】如圖，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為15，原線圈兩端的交變電壓(V)。氖泡在兩端電壓達到100 V時開始發(fā)光。下列說法中正確的有()A開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50 HzB開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 VC開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變6【青島2019屆調(diào)研檢測】(多選)理想變壓器原線圈a的匝數(shù)n1100匝，副線圈b的匝數(shù)n250匝，線圈a接在(V)的交流電源上，“12 V 6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R224 ，電壓表為理想電表。下列說法正確的是()A交變電流的頻率為100 HzB原線圈兩端的電壓為50 VC電壓表的示數(shù)為24 VDR1消耗的功率是0.5 W7【福建月考】如圖所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2。T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說法正確的是()A當用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大B當用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小C輸電線上損失的功率為D要減小線路的損耗，應增大升壓變壓器的匝數(shù)比，同時應增大降壓變壓器的匝數(shù)比8【天一中學2019屆調(diào)研】如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比 n1n231，L1、L2為兩相同燈泡，R、L、D和C分別為定值電阻、理想線圈、理想二極管和電容器，其中C10 F。當原線圈兩端接如圖乙所示的正弦交流電壓時，下列說法中正確的是()A燈泡L1一定比L2暗B電容器C所帶電荷量的最大值為CC電容器C充電周期為sD副線圈兩端的電壓有效值為V二、解答題9【濟寧2019屆摸底】如圖所示是交流發(fā)電機模型示意圖，N100匝的矩形閉合導線框abcd處于磁感應強度大小的水平勻強磁場中，線框面積S0.48 m2。線框繞垂直于磁場的軸OO以角速度100 rad/s逆時針勻速轉(zhuǎn)動，并與理想升壓變壓器相連，變壓器副線圈接入一只“12 V 24 W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，線框、輸電線路的電阻都不計。(1)將圖示時刻記為t0，請判斷此刻線圈ab邊中的電流方向，并寫出該線框產(chǎn)生正弦交變電動勢的瞬時值表達式；(2)求變壓器的原副線圈匝數(shù)比；(3)求燈泡正常發(fā)光時，電流表的讀數(shù)。10【臨沂月考】發(fā)電機輸出功率P50 kW，輸出電壓500 V，用戶需要的電壓220 V，連接升壓變壓器和降壓變壓器的輸電線電阻R3 。若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的0.6%，試求：(1)用戶得到的電功率是多少？(2)輸電線中的電流和輸電線上損失電壓分別是多少？(3)在輸電線路中的升壓、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比分別是多少？答案與解析1【解析】高壓線上的熱耗功率P=I2R線；若熱耗功率變?yōu)?6P，則16P=I2R線；得I=4I，又輸送功率不變，由P=UI=UI得U=U=50kV，A正確?！敬鸢浮緼2【解析】在ab棒勻速運動過程中，ab棒產(chǎn)生恒定的感應電動勢，左邊原線圈中產(chǎn)生恒定的電流，形成恒定的磁場，穿過右側(cè)的三個副線圈的磁通量不變，則副線圈中沒有感應電動勢產(chǎn)生，所以IR=0、IL=0、IC=0，故A錯誤，B正確；若ab棒在某一中心位置附近做簡諧運動，原線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流，副線圈中將有感應電流產(chǎn)生，故IR0、IL0、IC0，故C正確；若ab棒勻加速運動，原線圈中感應電流均勻增大，穿過副線圈的磁通量均勻增大，副線圈中產(chǎn)生恒定的感應電動勢，由于電容器有隔直的特性，IC=0，而電感線圈有通直的特性，IL0，故IR0、IL0、IC=0，故D正確?！敬鸢浮緽CD3【解析】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，原線圈的電壓的最大值為，根據(jù)電壓之比等于線圈匝數(shù)之比可知，副線圈的電壓的最大值為，電壓表的示數(shù)為電壓的有效值，所以示數(shù)為，故A錯誤；在天變黑的過程中，光照變?nèi)?，R阻值增大，電路的總電阻減大，由于電壓是由變壓器決定的，輸出的電壓不變，所以電流變小，電流表A2的示數(shù)變小，故B正確；由于變壓器的輸入和輸出的功率是相等的，副線圈的電流減小，電壓不變，所以由P=UI可知，輸出的功率要減小，故輸入的功率也要減小，因輸入電壓不變，故輸入電流變小，故C錯誤，D正確?！敬鸢浮緽D4【解析】因為線圈是從垂直中性面開始計時，所以矩形線圈產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值表達式為e=NBScost，故A正確；t=時，線圈從垂直中性面轉(zhuǎn)到中性面，磁通量一直增大，感應電流方向不變，平均感應電動勢不為0，平均電流不為0，q=t，所以通過電流表A1的電荷量不為0，故B錯誤；滑動變阻器滑片向上滑動過程中，變阻器阻值變大，根據(jù)歐姆定律，副線圈電流變小，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，知原線圈電流減小，即電流表A1和A2示數(shù)都變小，故C正確；滑動變阻器滑片向上滑動過程中，變阻器連入電路電阻變大，原線圈電壓U1不變，匝數(shù)比不變，副線圈兩端的電壓不變，所以電壓表V1的示數(shù)不變，副線圈電阻變大，電流變小，電阻R0兩端的電壓變小，變阻器兩端的電壓變大，即電壓表V3的示數(shù)變大，故D錯誤?！敬鸢浮緼C5【解析】交變電壓的頻率為，一個周期內(nèi)電壓兩次大于100V，即一個周期內(nèi)氖泡能兩次發(fā)光，所以其發(fā)光頻率為100Hz，故A錯誤；由交變電壓的瞬時值表達式知，原線圈兩端電壓的有效值為，由得副線圈兩端的電壓為，電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，故B正確；開關(guān)斷開前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，故C錯誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，故D錯誤。【答案】B6【解析】由公式可知，角速度=100，則，故A錯誤；燈泡正常發(fā)光，故副線圈中電流為，所以電壓表示數(shù)為：U2=12+IR2=12+0.5×24=24V，故C正確；根據(jù)理想變壓器電壓比：，可得原線圈兩端的電壓為：，故B錯誤；輸出端電壓為48V，R1兩端的電壓為，根據(jù)電流之比等于電匝數(shù)的反比可得：I1=0.25A；則功率，故D正確?！敬鸢浮緾D7【解析】交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，匝數(shù)比沒變，根據(jù)，知U2不變，故A錯誤；當用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率，輸電線上損失的電壓U損小于U2，故C錯誤；輸送功率一定時，根據(jù)P=UI和P損=I2R知，要減小線路的損耗，應增大輸送電壓，又U1一定，根據(jù)，可知應增大升壓變壓器的匝數(shù)比，U3=U2-IR，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓不變，根據(jù)知，應增大降壓變壓器的匝數(shù)比，故D正確?！敬鸢浮緿8【解析】原線圈有正弦交流電，則副線圈中也有正弦式交流電。由于L1與電阻相串聯(lián)，而L2與電感器相串聯(lián)，燈泡L1與L2的亮度，取決于電感和電阻的阻礙作用，本題未給條件無法判斷，故A錯誤；電容器與二極管串聯(lián)，含有電容的支路經(jīng)1.0×10-2s充電后，再經(jīng)過1.0×10-2s再次充電，則周期為2.0×10-2s，故C正確；由題意可知，原線圈的電壓的最大值為36V，由于原、副線圈的匝數(shù)比 n1：n2=3：1，所以副線圈的電壓最大值為12V，則有效值為12V，故D錯誤；二極管具有單向?qū)щ娦?，電容器兩端電壓的最大值?2V，所以電容器帶電量的最大值為QCU10×10-6×12C1.2×10-4C，故B錯誤?！敬鸢浮緾二、解答題9【解析】(1)線框逆時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則，電流俯視為逆時針電動勢最大值為：從中性面位置開始計時，故瞬時值為：e=Emsint=480sin100t (V)。(2)升壓變壓器的輸入電壓為：一只“12V 24W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，根據(jù)變壓比公式，有解得：(3)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，則代入數(shù)據(jù)解得：I1=0.05A。10【解析】（1）輸電線上損耗的功率用戶得到的功率 （2）由得：輸電線上損失電壓：（3）升壓變壓器原線圈輸入電流為： 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比：升壓變壓器的輸出電壓為： 降壓變壓器的輸入電壓為：降壓變壓器原、副線圈兩端的匝數(shù)之比：。7