高考物理一輪復習 專題45 理想變壓器遠距離輸電練含解析1

- 1 -專題專題 4545 理想變壓器遠距離輸電（練）理想變壓器遠距離輸電（練）1如圖所示，一臺理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比為 41，圖中五只電燈完全相同，若 L2、L3、L4、L5都能正常發(fā)光，則 L1將：（）A一定正常發(fā)光B比正常發(fā)光暗一些C比正常發(fā)光時亮，可能燒毀D是否正常發(fā)光，因條件不足無法判斷【答案】A【名師點睛】本題通過得實際電流跟額定電流的關(guān)系判斷燈泡的發(fā)光情況，難度不大，屬于基礎(chǔ)題2 （多選）遠距離輸送一定功率的交流電，若輸送電壓升高為原來的 n 倍，關(guān)于輸電線上的功率損失和電壓損失，正確的是：（）A輸電線上的電功率損失是原來的n1倍B輸電線上的電功率損失是原來的2n1倍C輸電線上的電壓損失是原來的n1倍D輸電線上的電壓損失是原來的2n1倍【答案】BC【解析】功率一定，則InUPUIP,知nII。輸電線上的電阻一定，電功率損失由RnIPRIP22)(,，B 對；輸電線上的電壓損失由RnIUIRU,，知C 對?！久麕燑c睛】電能的輸送：1輸電過程：- 2 -2輸電導線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達式為QI2Rt3電壓損失：（1）UUU；（2）UIR4功率損失（1）PPP；（2）PI2RPU2R5輸送電流：（1）IPU；（2）IUUR3 （多選）如圖所示，理想變壓器的原線圈接有交流電源，輸入電壓U不變，P 為滑動變阻器的滑片，下列說法正確的是：（）A將 P 向下滑，變壓器的輸出電壓變大B將 P 向下滑，R兩端的電壓變小C將 P 向上滑，燈泡 L1變亮D將 P 向上滑，燈泡 L2變亮【答案】BC【名師點睛】電路的動態(tài)變化的分析，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化的情況，再確定其他的電路的變化的情況，即先部分后整體再部分的方法。4如圖甲所示，矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，輸出交流電的電動勢圖象如圖乙所示，經(jīng)原副線圈匝數(shù)比為 110 的理想變壓器給一燈泡供電如圖丙所示，燈泡的額定功率為 22 W?，F(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。則：（）- 3 -At t=0.01 s 時刻穿過線框回路的磁通量為零B交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為 100r/sC變壓器原線圈中電流表示數(shù)為 1 AD燈泡的額定電壓為 2202V【答案】C【名師點睛】本題關(guān)鍵是明確線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的是正弦式交變電流，會根據(jù)變壓比公式、變流比公式列式求解即可；注意交流電的最大值等于有效值的2倍，電流表的讀數(shù)數(shù)有效值.5在遠距離輸電時，要盡量考慮減少輸電線上的功率損失有一個電站，輸送的電功率 P500kW，當使用U5kV 的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電能表一晝夜表示數(shù)相差 4800kWh。求：（1）輸電效率和輸電線總電阻r；（2）若想使輸電效率提高到 98%，又不改變輸電線，那么電站應使用多高的電壓向外輸電【答案】（1）； （2）【解析】（1）由于輸送功率，一晝夜輸送電能終點得到的電能，因此效率輸電線上的電流可由I 計算，而輸電線損耗功率可由計算，其中 PrkW200kW因此可求得：（2）輸電線上損耗功率 Pr2r原來，現(xiàn)在要求計算可得輸電電壓應調(diào)節(jié)為。- 4 -【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道輸送功率、輸送電壓、電流之間的關(guān)系，掌握輸電線上損失的功率。1 （多選）如圖甲所示的電路中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為 10:1，A、V 均為理想電表，R、L 和 D 分別是光敏電阻（其阻值隨光強增大而減小） 、理想線圈和燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u，下列說法正確的是：（）A電壓u的頻率為 100HzBV 的示數(shù)為V222C有光照射R時，A 的示數(shù)變大D抽出 L 中的鐵芯，D 變亮【答案】CD【名師點睛】此題是關(guān)于交流電及變壓器問題的計算；要知道電路的動態(tài)變化的分析，總的原則就是由部分電路的變化確定總電路的變化的情況，再確定其他的電路的變化的情況，即先部分后整體再部分的方法。2 （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=20和電容器 C 連接成如圖所示甲的電路，其中電容器的擊穿電壓為 8V，電壓表 V 為理想交流電表，開關(guān) S 處于斷開狀態(tài)，則：（）- 5 -A電壓表V的讀數(shù)約為7.07V B電流表A的讀數(shù)為0.05AC電阻R2上消耗的功率為2.5WD若閉合開關(guān)S，電容器會被擊穿【答案】AC【名師點睛】本題考查了變壓器的原理及最大值與有效值之間的數(shù)量關(guān)系能根據(jù)歐姆定律求解電路中的電流，會求功率，知道電表示數(shù)為有效值，電容器的擊穿電壓為最大值，難度適中。3 （多選）如圖所示，理想變壓器原線圈中正弦式交變電源的輸出電壓和電流分別為1U和1I，兩個副線圈的輸出電壓和電流分別為2U和2I、3U和3I.接在原副線圈中的五個完全相同的燈泡均正常發(fā)光。則下列表述正確的是：（）A1U2U3U=112B1I2I3I=121C三個線圈匝數(shù)321、n、nn之比為 521- 6 -D電源電壓1U與原線圈兩端電壓U1之比為 54【答案】BD【解析】設(shè)燈泡均正常發(fā)光時的電壓為U，由圖可知，則有：2UU，32UU，理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，所以輸入的功率為11I U，輸出的功率為兩個副線圈的功率的和，所以112233I UI UI U，所以123412UUU ： ： ，故 A 錯誤；設(shè)燈泡均正常發(fā)光時的電流I，由圖可知，則有：1II，22II，3II；所以有：123121III ： ： ： ，故 B 正確；理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，由123412UUU ： ： ，可知：123412nnn ： ： ： ，故C 錯誤；根據(jù)原線圈與電燈1L串聯(lián)電流相等，則有電壓關(guān)系：154UU ： ，所以 D 正確。【名師點睛】掌握住理想變壓器的電壓、電流及功率之間的關(guān)系，本題即可得到解決，注意根據(jù)燈泡的正常發(fā)光電流與電壓值恒定，是解題的關(guān)鍵之處。4圖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T的原、副線圈匝數(shù)分別為1n、2n。在T的原線圈兩端接入一電壓sinmutU的交流電源，若輸送功率為 P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其它因素的影響，則輸電線上損失的電功率為：（）A1224mrnnUB2214mrnUnC22142rmPnnU D22241rmPnnU 【答案】C【解析】【名師點睛】理想變壓器輸入功率和輸出功率相等，通過原線圈的電壓求出副線圈的電壓，再根據(jù)IPU，求出輸電線上的電流，從而求出輸電線上消耗的功率。5發(fā)電機輸出功率為 100 kW，輸出電壓是 250 V，用戶需要的電壓是 220 V，輸電線電阻為10 若輸電線中因發(fā)熱 而損失的功率為輸送功率的 4%，試求：- 7 -（1）在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比分別為多少（2）用戶得到的電功率是多少？【答案】 （1）1：20；240：11 ； （2）96kW【解析】（1）輸電線因發(fā)熱損耗的功率為：P=P4%=1004%kW=4kW（2）用戶得到的電功率，即降壓變壓器的輸出功率為：P=P（1-4%）=10096%kW=96kW【名師點睛】對于遠距離輸電問題，在抓住功率和電壓分配關(guān)系的基礎(chǔ)上，明確理想變壓器的電流與匝數(shù)成反比，電壓與匝數(shù)成正比，想法求得電流與電壓之比是解題的關(guān)鍵。1 【2016四川卷】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)，其它條件不變，則：（）- 8 -A小燈泡變亮B小燈泡變暗C原、副線圈兩段電壓的比值不變D通過原、副線圈電流的比值不變【答案】B【解析】根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系，1122UnUn，因為是降壓變壓器，則n1n2，則當原、副線圈減少相同匝數(shù)時，由數(shù)學知識可知12nn變大，則U2減小，故燈泡變暗，選項 AC 錯誤，B正確；根據(jù)1221InIn可知通過原、副線圈電流的比值變小，選項 D 錯誤?！久麕燑c睛】此題是對變壓器原理的考查；首先要記住原副線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系1122UnUn，從題目中知道為降壓變壓器，原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)；判斷原副線圈減小相同的匝數(shù)時原副線圈的匝數(shù)比的變化要用到數(shù)學知識，這里稍微有點難度.2 【2016全國新課標卷】一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為 3、1和 4， A 為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當開關(guān) S 斷開時，電流表的示數(shù)為I；當 S 閉合時，電流表的示數(shù)為 4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為：（）A2B3C4D5【答案】B【名師點睛】本題主要考查變壓器、歐姆定律。解決這類問題的關(guān)鍵是掌握變壓器的構(gòu)造和- 9 -原理，對于變壓器需要掌握公式1122UnUn、1222InIn，并能熟練運用。此題值得注意的是變壓器的原線圈與電阻串聯(lián)后接入交流電壓。3 【2015福建15】圖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T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2。在T的原線圈兩端接入一電壓sinmuUt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為 2r，不考慮其它因素的影響，則輸電線上損失的電功率為：（）212.()4mUnAnr221B.()4mUnnr2212C.4() ()mnPrnU2221D.4() ()mnPrnU【答案】 C【方法技巧】 ：本題主要是公式，理想變壓器的變壓規(guī)律2121nnUU以及電功率的計算，還有有效值與最大值的關(guān)系21mUU ，區(qū)別開輸電電壓與導線上損耗的電壓的不同。4 【2015廣東15】如圖所示為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導氣管，視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由 220V 降至 110V，調(diào)節(jié)前后：（）A副線圈中的電流比為 12B副線圈輸出功率比為 21C副線圈的接入匝數(shù)比為 21D原線圈輸入功率比為 12- 10 -【答案】C【解析】設(shè)原線圈中電流為I1，匝數(shù)為n1，兩端輸入電壓為U1，輸入功率為P1，幅線圈中電流為I2，匝數(shù)為n2，兩端輸出電壓為U2，輸出功率為P2，根據(jù)理想變壓器原副線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系有：21UU21nn，所以當輸出電壓U2由 220V 降至 110V 時，副線圈匝數(shù)n2也應減少為一半，故選項 C 正確；由于副線圈兩端所接用電器不變，所以當用電器電壓減半時，其電流I2也減半，故選項 A 錯誤；根據(jù)功率計算式PUI可知，副線圈中輸出功率P2變?yōu)樵瓉淼?/4，故選項 B 錯誤；由能量守恒定律可知，原線圈中輸入功率P1也變?yōu)樵瓉淼?1/4，故選項D 錯誤?！痉椒记伞坷砬謇硐胱儔浩髦懈鲄⒘块g的因果關(guān)系，究竟是誰決定誰是正確解決此類問題的關(guān)鍵和突破口。5 【2014四川1】如圖所示，甲是遠距離的輸電示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖象，則：（）A用戶用電器上交流電的頻率是 100HzB發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是 500VC輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失功率減小【答案】D【方法技巧】注意在交流電路中電壓、電流的有效值與最大值的關(guān)系，遠距離輸電時導線上損耗的功率2PI R的計算。