高考物理一輪復習 第12章 交變電流 微專題62 變壓器與遠距離輸電試題 粵教版-粵教版高三物理試題

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1、62 變壓器與遠距離輸電 [方法點撥]　(1)變壓器聯(lián)系著兩個電路：原線圈電路、副線圈電路．原線圈在原線圈電路中相當于一用電器．副線圈在副線圈電路中相當于電源．(2)遠距離輸電示意圖中涉及三個電路，在中間的遠距離輸電線路中升壓變壓器的副線圈、導線、降壓變壓器的原線圈相當于閉合回路的電源、電阻、用電器． 1．(理想變壓器)(多選)如圖1所示，理想變壓器的原線圈接在一個交變電源上，交變電壓瞬時值隨時間變化的規(guī)律為u＝220sin 100πt(V)，副線圈所在電路中接有燈泡、電動機、理想交流電壓表和理想交流電流表．已知理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，燈泡的電阻為22 Ω，電動機內阻為1

2、 Ω，電流表示數(shù)為3 A，各用電器均正常工作．則(　　) 圖1 A．通過副線圈的電流頻率為5 Hz B．電壓表示數(shù)為22 V C．變壓器原線圈的輸入功率為66 W D．電動機的輸出功率為40 W 2．(交流電描述與變壓器)(多選)一交流發(fā)電機和理想變壓器按如圖2電路連接．已知該發(fā)電機線圈匝數(shù)為N，電阻為r，當線圈以轉速n勻速轉動時，電壓表示數(shù)為U，燈泡(額定電壓為U0，電阻恒為R)恰能正常發(fā)光，電表均為理想電表，則(　　) 圖2 A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U∶U0 B．電流表的示數(shù)為 C．在圖示位置時，發(fā)電機線圈的磁通量為 D．從圖示位置開始計時，變壓器輸入電

3、壓的瞬時值表達式為u＝Usin(2nπt) 3．(變壓器動態(tài)分析)理想變壓器原線圈接在電壓為u＝U0sin ωt的交流電源上，在變壓器副線圈中分別安裝有甲、乙兩個插座，導線電阻為2R，如圖3所示．插座不接用電器時小燈泡正常發(fā)光．若將某一用電器接在甲或乙插座上，不計電流表內阻的影響，下列說法正確的是 (　　) 圖3 A．若接在甲上，電流表示數(shù)變大，燈變亮 B．若接在甲上，電流表示數(shù)變小，燈變暗 C．若接在乙上，電流表示數(shù)變大，燈變亮 D．若接在乙上，電流表示數(shù)變大，燈變暗 4．(可變變壓器)(多選)如圖4所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，電

4、壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝220sin 100πt(V)，則(　　) 圖4 A．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22 V B．當t＝ s，電壓表V0的讀數(shù)為220 V C．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小 D．當單刀雙擲開關由a扳向b時，電壓表V1和電流表的示數(shù)均減小 5．(遠距離輸電)(多選)如圖5所示為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想 變壓器．升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝1∶10，在T1的原線圈兩端接入一正弦交

5、流電，輸電線的總電阻為2r＝2 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為n3∶n4＝10∶1，若T2的“用電設備”兩端的電壓為U4＝200 V且“用電設備”消耗的電功率為10 kW，不考慮其他因素的影響，則(　　) 圖5 A．T1的副線圈兩端電壓的最大值為2 010 V B．T2的原線圈兩端的電壓為2 000 V C．輸電線上損失的電功率為50 W D．T1的原線圈輸入的電功率為10.1 kW 6．(多選)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為44∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖6甲所示，副線圈接如圖乙所示電路，P為滑動變阻器的觸頭，下列說法正確的是(　　) 圖6 A．

6、副線圈輸出電壓的頻率為100 Hz B．副線圈輸出電壓的有效值為5 V C．P向左移動時，變壓器原、副線圈的電流都減小 D．P向左移動時，變壓器的輸入功率增加 7.如圖7所示，理想交流電流表A1、A2，定值電阻R1、R2，光敏電阻RG(光照強度增大，阻值減小)，分別接在理想變壓器的原、副線圈上，U0為正弦交流電源電壓的有效值，且保持不變．若增大光照強度，則下列說法正確的是(　　) 圖7 A．電流表A1示數(shù)增大、A2示數(shù)減小 B．U1、U2都不變 C．R1、R2的電功率都增大 D．RG兩端電壓增大 8．如圖8所示，一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝55∶1，原線圈

7、接入電壓u＝220sin 100πt(V)的交流電源，圖中電表均為理想電表，閉合開關后，當滑動變阻器的滑動觸頭P從最上端滑到最下端的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖8 A．副線圈中交變電流的頻率為100 Hz B．t＝0.02 s時，電壓表的示數(shù)為0 C．電流表的示數(shù)先變小后變大 D．定值電阻R消耗的功率先變大后變小 9．(多選)如圖9甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關，定值電阻R1、R2均為10 Ω.在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，下列說法正確的是(　　) 圖9 A．當S與a連接后，理想電流

8、表示數(shù)為2.2 A B．當S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11 V C．當S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz D．當S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍 10.如圖10所示，理想變壓器的輸入端通過燈泡L1與輸出電壓恒定的正弦交流電源相連，副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關S處于斷開狀態(tài)．當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光，則下列說法中正確的有(　　) 圖10 A．副線圈兩端電壓不變 B．燈泡L1亮度變亮，L2的亮度不變 C．副線圈中電流變大，燈泡L1變亮，L2變暗 D．因為不知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，所以L1及L2的亮度變化不能判

9、斷 11．如圖11所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，原線圈接u＝220sin 100πt(V)的交流電，電阻R1＝R2＝25 Ω，D1、D2為兩只理想二極管，假設兩二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大，則副線圈電路中理想交流電流表的讀數(shù)為(　　) 圖11 A．1 A B．2 A C. A D．2 A 12.如圖12，一理想變壓器的原線圈接在電壓有效值為220 V的正弦式交流電源上，兩幅線圈匝數(shù)分別為n2＝16，n3＝144,通過理想二極管(具有單向導電性)、單刀雙擲開關與一只“36 V　18 W”的燈泡相連(燈泡

10、電阻不變)，當開關接1時，燈泡正常發(fā)光，則下列說法中不正確的是(　　) 圖12 A．原線圈的匝數(shù)為880 B．當開關接2時，燈泡兩端電壓的有效值為20 V C．當開關接2時，燈泡消耗的功率約為18 W D．當開關接2時，燈泡消耗的功率為 W 13．如圖13為遠距離輸電示意圖，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝k∶1，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為n3∶n4＝1∶k，在T1的原線圈兩端接入一內阻為k2r、電動勢e＝Emsin ωt的交流電源，兩條輸電線的總電阻為r，假設用戶處的總電阻為R，不考慮其他因素的影響，兩變壓器均為理想變壓器，則輸電線上損失的電功率為(　　

11、) 圖13 A. B. C. D. 答案精析 1．BD　[由u＝220sin 100πt(V)知交變電流的頻率f＝＝50 Hz，變壓器不改變交變電流的頻率，A錯誤；由理想變壓器的變壓規(guī)律＝，可知U2＝U1＝22 V，故電壓表的示數(shù)為22 V，B正確；變壓器原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，為P＝U2I2＝66 W， C錯誤；流過小燈泡的電流I＝＝1 A，故流過電動機的電流IM＝2 A，電動機的輸出功率 P出＝U2IM－Ir＝40 W，D正確．] 2．AB　[由變壓器變壓比公式可知，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U∶U0，選項A正確；燈泡恰能正常發(fā)光，說明變壓器輸出

12、功率P2＝，根據(jù)變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI＝，解得電流表的示數(shù)I＝，選項B正確；在題圖所示位置時，發(fā)電機的線圈處于中性面位置，發(fā)電機線圈的磁通量為BS，S為線圈面積，Em＝NBS·2πn，但是Em>U，所以在題圖所示位置時，發(fā)電機線圈的磁通量大于，選項C錯誤；從題圖所示位置開始計時，發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsin (2nπt)，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝Umsin (2nπt)＝Usin (2nπt)，選項D錯誤．] 3．D　[當將用電器接到插座甲上后，變壓器的負載增加，消耗的功率增大，流過變壓器的電流增大，但是流過電阻R上的電流不變，所以電阻R損失的電壓不變

13、，所以燈泡兩端的電壓不變，燈泡的亮度不變，A、B項錯誤；當將用電器接到插座乙上后，乙與燈泡并聯(lián)，使得并聯(lián)部分的電阻值小于燈泡的電阻值，電路中的總電阻減小，所以電路中的總電流增大，流過R的電流增大，所以R上損失的電壓增大；因為變壓器副線圈上的電壓不變，所以并聯(lián)部分的電壓降減小，即燈泡兩端的電壓減小，燈泡消耗的功率減小，燈泡變暗，C項錯誤，D項正確．] 4．BC　[由交變電壓瞬時值表達式可知，原線圈電壓有效值為220 V．當單刀雙擲開關與a連接時，原線圈和副線圈匝數(shù)比為10∶1，由變壓器變壓公式可知，副線圈電壓的有效值為22 V，定值電阻R0與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表V1的示數(shù)一定小于22 V，選

14、項A錯誤．無論何時，電壓表V0的示數(shù)都是220 V，選項B正確．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，滑動變阻器接入電路部分的電阻增大，由于定值電阻R0與滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小，選項C正確．當單刀雙擲開關由a扳向b時，原線圈和副線圈匝數(shù)比為5∶1，由變壓器變壓公式可知，副線圈電壓的有效值為44 V，電壓表V1示數(shù)增大，電流表示數(shù)增大，選項D錯誤．] 5．ABC　[因為用電設備消耗的電功率為10 kW，T2副線圈兩端的電壓為U4＝200 V，則流過T2副線圈的電流為I4＝＝＝50 A，由變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關系＝，則

15、I3＝5 A；由＝，所以T2原線圈兩端的電壓為U3＝2 000 V，B正確；輸電線的電阻分得的電壓為U線＝I3·2r＝5×2 V＝10 V，所以T1副線圈兩端的電壓為U2＝U3＋U線＝(2 000＋10) V＝2 010 V，其最大值為U2m＝2 010 V，A正確；輸電線上消耗的電功率為P損＝I·2r＝50 W,C正確;由能量守恒定律可知T1副線圈的輸出功率為P出＝(10 000＋50)W＝10 050 W，因此T1原線圈的輸入功率為10 050 W，D錯誤．] 6．BC　[由圖甲可知，交流電的周期為0.02 s，所以交流電的頻率為50 Hz，A項錯誤；由圖甲可知，原線圈的電壓的最大值為3

16、11 V，原線圈電壓的有效值為U1＝ V≈220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比＝可知，副線圈輸出電壓的有效值為U2＝U1＝×220 V＝5 V， B項正確；P左移，滑動度阻器阻值變大，副線圈電流減小，所以原線圈的電流變小，C項正確；由C分析可知，原線圈的電流變小，而電壓不變，故功率減小，D項錯誤．] 7．C　[如圖所示，增大光照強度，RG阻值減小，副線圈電路的總電阻減小，相當于增加負載，電路的功率變大，電流變大，即I1增大，I2增大，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點，U1減小，U2減小，選項A、B錯誤；根據(jù)功率P＝I2R，電阻R1、R2的電功率都增大，選項C正確；在副線圈電路中，U2減小，I2增大，電阻R

17、2的分壓增大，故RG兩端電壓減小，選項D錯誤．] 8．C　[由電壓公式知ω＝100π rad/s，f＝＝ Hz＝50 Hz，A項錯誤；原線圈兩端的輸入電壓有效值為220 V，由電壓與匝數(shù)成正比知，＝，所以副線圈兩端電壓為：U2＝·U1＝×220 V＝4 V(即為電壓表的讀數(shù))，B項錯誤；由圖可知，滑動變阻器的上、下兩部分并聯(lián)后與R串聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點可知，當P位于中間位置時，并聯(lián)電阻的電阻值最大，所以當滑動變阻器的滑動觸頭P從最上端滑到最下端的過程中，電路中的總電阻先增大后減小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流先減小后增大，定值電阻R消耗功率將先減小后增大．變壓器的輸出電流先減小后增

18、大，則輸入的電流也是先減小后增大，即電流表的示數(shù)先變小后變大，C項正確，D項錯誤．] 9．AD　[由題圖乙可知，交變電流周期為0.02 s，頻率為50 Hz，電壓最大值為220 V，有效值為220 V．當S與a連接后，輸入電壓為U1＝220 V，根據(jù)變壓公式U1∶U2＝10∶1，輸出電壓為U2＝22 V，理想電壓表讀數(shù)為22 V，理想電流表讀數(shù)為I＝＝2.2 A，選項A正確，B錯誤；由于變壓器不改變交變電流的頻率，所以當S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率仍然為50 Hz，選項C錯誤；當S由a撥到b后，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，輸入電壓仍為U1＝220 V，根據(jù)變壓公式U1∶U2′＝5∶1，

19、輸出電壓為U2′＝44 V，由P＝可知，變壓器輸出功率增大到原來的4倍，根據(jù)輸出功率決定輸入功率可知，原線圈輸入功率增大到原來的4倍，選項D正確．] 10．C　[當S閉合后，通過副線圈的電流增大，由＝可知，通過原線圈的電流也增大，故L1因兩端電壓變大而變亮，則原線圈兩端的輸入電壓減小，副線圈兩端的輸出電壓也隨之減小，L2兩端電壓變小，L2變暗，所以只有C正確．] 11．B　[由于二極管具有單向導電性，在一個周期內相當于只有一個電阻能夠正常工作，由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V,所以電流表讀數(shù)I＝ A＝2 A,B正確．] 12．C　[由＝得n1＝880，所以選項A正確；當開關接2時，有＝，解得U＝ 40 V，設交流電的周期為T，由·＝T，可得燈泡兩端電壓的有效值U′＝20 V，燈泡電阻為RL＝＝72 Ω，燈泡消耗的實際功率為P＝＝ W，即選項C錯誤，B、D正確．] 13．A　[由題意可知降壓變壓器原線圈有＝＝R＝，同理，升壓變壓器原線圈有＝＝R＋k2r，又＝＝－k2r，聯(lián)立解得輸電線上的電流I2＝，則輸電線上損失的電功率Pr＝Ir＝，A正確．]