2020版高考物理大一輪復習 第十一章 基礎課2 變壓器 遠距離輸電訓練（含解析）教科版.doc

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基礎課2　變壓器　遠距離輸電 選擇題(1～8題為單項選擇題，9～14題為多項選擇題) 1．如圖1所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為u1＝U1msin 100πt(V)，輸入功率為P1，輸出功率為P2，電壓表讀數(shù)為U2，各交流電表均為理想電表。由此可知(　　) 圖1 A．燈泡中電流方向每秒鐘改變100次 B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1m∶U2 C．當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時各個電表讀數(shù)均變大 D．當滑動變阻器R的滑動頭向上移動時P1變大，且始終有P1＝P2 解析　由u1＝U1msin 100πt(V)，可知交變電流頻率為50 Hz，燈泡中電流方向每秒鐘改變100次，選項A正確；變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1m∶(U2)，選項B錯誤；當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時，電流表讀數(shù)增大，變壓器輸出電流增大，電阻R1兩端電壓增大，電壓表讀數(shù)不變，選項C錯誤；當滑動變阻器R的滑動頭向上移動時，變壓器輸出電流減小，輸出功率減小，根據(jù)變壓器功率的制約關系，P1變小，且始終有P1＝P2，選項D錯誤。 答案　A 2．(2016江西萍鄉(xiāng)二模)如圖2所示為汽車的點火裝置，此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關連接到12 V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開關由機械控制，當開關由閉合變?yōu)閿嚅_時，副線圈中產(chǎn)生10 000 V 以上的電壓，火花塞中產(chǎn)生火花。下列說法中正確的是 (　　) 圖2 A．變壓器的原線圈要用粗導線繞制，而副線圈可以用細導線繞制 B．若該點火裝置的開關始終閉合，火花塞的兩端會持續(xù)產(chǎn)生高壓 C．變壓器原線圈輸入的12 V電壓必須是交流電，否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓 D．該點火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須小于原線圈的匝數(shù) 解析　汽車的點火裝置是利用變壓器原理工作的，當開關始終閉合時，通過原線圈的電流恒定，原線圈中產(chǎn)生的磁場恒定，則在副線圈上不會產(chǎn)生電壓，所以B錯誤；由題可知原線圈處接12 V的直流電源，當斷開開關瞬間原線圈中電流迅速變化，會產(chǎn)生變化的磁場，則在副線圈中可能產(chǎn)生高壓，所以C錯誤；由＝可知，要在副線圈中產(chǎn)生高壓，則原線圈匝數(shù)必須小于副線圈的匝數(shù)，所以D錯誤。故選A。 答案　A 3．如圖3，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2和R3均為定值電阻，V1和V2為理想電壓表，A1和A2為理想電流表。開關S閉合時，V1和V2讀數(shù)分別為U1和U2；A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2。若交流電源電壓不變，現(xiàn)斷開S，下列推斷中正確的是(　　) 圖3 A．U2可能變小、I2一定變小 B．U2一定不變、I2一定變小 C．I1一定變小、I2可能變大 D．I1可能變大、I2可能變大 解析　交流電源電壓不變，U1數(shù)值不變，根據(jù)變壓器變壓公式可知，副線圈電壓只與原線圈電壓和變壓器原、副線圈匝數(shù)比有關?，F(xiàn)斷開S，U2不變，副線圈所接電路的等效電阻增大，電流表A2的讀數(shù)I2變小，選項A錯誤，B正確；變壓器輸出功率減小，導致變壓器輸入功率變小，I1變小，選項C、D錯誤。 答案　B 4．某單位一小型交流發(fā)電機由匝數(shù)為50、面積為S＝0.5 m2的矩形閉合導線框組成，線框可繞垂直于勻強磁場的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應強度大小為B＝ T，線框電阻不計。發(fā)電機正常工作時，從線框經(jīng)過中性面開始計時，產(chǎn)生的交流電經(jīng)一理想變壓器給一個小燈泡供電，如圖4所示，發(fā)電機沒有畫出。小燈泡上標有“220 V　60 W”字樣，且燈泡正常發(fā)光，圖中電壓表為理想交流電表，則下列說法不正確的是(　　) 圖4 A．變壓器輸入電壓的瞬時值為u＝500sin 200t (V) B．電壓表的示數(shù)為500 V C．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為25∶11 D．線框在中性面位置時穿過線框的磁通量為零 解析　發(fā)電機輸出電壓最大值Um＝nBSω＝500 V，變壓器輸入電壓的瞬時值為u＝500sin 200t(V)，A正確；變壓器輸入電壓的有效值為U1＝500 V，輸出電壓的有效值為U2＝220 V，根據(jù)變壓比公式有＝＝，B、C正確；線框在中性面位置時穿過線框的磁通量最大，磁通量的變化率為零，D錯誤。 答案　D 5．如圖5甲為某水電站的電能輸送示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶15，降壓變壓器的副線圈接有負載R，升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的總電阻為10 Ω，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原線圈中接入如圖乙所示的正弦式交變電壓，輸送功率為33 kW。下列說法正確的是(　　) 圖5 A．輸電線上交變電流的變化周期為0.01 s B．輸電線中電流為150 A C．降壓變壓器原線圈輸入電壓為3 200 V D．輸電線上功率損失為500 W 解析　由圖乙所示的正弦式交變電壓圖象可知周期T＝210－2 s，變壓器不改變交變電流的周期，所以輸電線上交變電流的變化周期為0.02 s，選項A錯誤；升壓變壓器原線圈電壓的最大值為311 V，有效值U1＝ V＝220 V，由＝得升壓變壓器副線圈的輸出電壓U2＝U1＝15220 V＝3 300 V，輸電線中電流為I2＝＝10 A，選項B錯誤；輸電線電壓損失ΔU＝I2R＝100 V，降壓變壓器原線圈輸入電壓為U＝U2－ΔU＝3 200 V，選項C正確；輸電線上功率損失為P損＝IR＝1 000 W，選項D錯誤。 答案　C 6．(2016天津理綜，5)如圖6所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) 圖6 A．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大 B．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大 C．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表A1示數(shù)變大 D．若閉合開關S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大 解析　當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，接入電路的阻值變大，變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中的電流減小，則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小，故電壓表的示數(shù)變大，選項A錯誤，B正確；當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，電流表A1示數(shù)變小，選項C錯誤；若閉合開關S，副線圈電路中總電阻減小，副線圈中的電流變大，R1兩端電壓變大，R2兩端電壓減小，電流表A2示數(shù)減??；原線圈中的電流也變大，電流表A1示數(shù)變大，選項D錯誤。 答案　B 7.一臺該型號的柴油發(fā)電機給災民臨時安置區(qū)供電，如圖7所示。發(fā)電機到安置區(qū)的距離是400 m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導線，該型號導線單位長度的電阻為2.510－4Ω，安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW，當這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(　　) 圖7 型號 AED6500S 輸出電壓范圍 220～300 V 最大輸出功率 60 kW A.輸電線路中的電流為20 A B．發(fā)電機的實際輸出電壓為300 V C．在輸電線路上損失的電功率為8 kW D．如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300 V 解析　當這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時，輸電線路中的電流為I＝＝200 A，A錯誤；導線電阻為R＝2.510－44002 Ω＝0.2 Ω，則發(fā)電機的實際輸出電壓為U輸＝U＋IR＝260 V，B錯誤；在輸電線路上損失的電功率為P損＝I2R＝8 kW，C正確；如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓的最大值是Um＝U輸＝368 V，D錯誤。 答案　C 8．如圖8甲所示的電路中，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，圖乙是該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象，L1，L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9 V　6 W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，開關K原來是閉合的。以下說法正確的是(　　) 圖8 A．a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時值表達式為Uab＝27sin 100πt(V) B．a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab＝18 W C．電流表的示數(shù)為2 A，且四只燈泡均能正常發(fā)光 D．斷開開關K，電壓表V的讀數(shù)將變小 解析　圖乙為變壓器cd端輸入電壓的圖象，由圖可知其電壓有效值Ucd＝27 V，故變壓器輸出電壓為U＝Ucd＝9 V，燈泡L2、L3、L4均正常發(fā)光，通過每個燈泡的電流為I0＝＝ A＝ A，變壓器輸出電流為3I0＝2 A，由理想變壓器原、副線圈的電流關系得變壓器輸入電流為I1＝I2＝I0，故通過燈泡L1的電流使其正常發(fā)光，C選項正確；ab輸入電壓的有效值Uab＝9 V＋Ucd＝36 V，故ab端輸入電壓的瞬時值Uab＝36sin 100πt(V)，A選項錯誤；ab端的輸入功率等于四個燈泡的總功率，即Pab＝46 W＝24 W，選項B錯誤；斷開開關K，則變壓器輸出電流減小，輸入電流也隨之減小，L1兩端電壓減小，則電壓表示數(shù)(變壓器輸入電壓)增大，D選項錯誤。 答案　C 9．(2016四川成都一診)如圖9所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，原線圈的兩端a、b接正弦式交流電源，電壓表V的示數(shù)為220 V，負載電阻R1＝66 Ω，R2＝33 Ω，電流表A1的示數(shù)為0.4 A。則下列判斷中正確的是(　　) 圖9 A．原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10 B．原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1 C．電流表A2的示數(shù)為2 A D．電流表A2的示數(shù)為0.4 A 解析　負載電阻R1＝66 Ω，R2＝33 Ω，并聯(lián)后的電阻為R＝22 Ω，變壓器輸入功率P1＝U1I1＝P2＝IR，所以電流表A2的示數(shù)為I2＝＝2 A，C正確，D錯誤；原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝I2∶I1＝5∶1，A錯誤，B正確。 答案　BC 10．(2016深圳一調(diào))如圖10甲所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，原線圈輸入的交流電壓如圖乙所示，副線圈電路接有滑動變阻器R和額定電壓為12 V、工作時內(nèi)阻為2 Ω的電動機。閉合開關，電動機正常工作，電流表示數(shù)為1 A，則 (　　) 圖10 A．副線圈兩端電壓為22 V B．電動機輸出的機械功率為12 W C．通過電動機的交流電頻率為50 Hz D．突然卡住電動機，原線圈輸入功率變小 解析　由圖乙可知U1＝220 V，又知n1∶n2＝10∶1，則由＝，得副線圈兩端電壓U2＝22 V，A項正確；電動機輸出的機械功率P機＝P總－P內(nèi)＝IU－I2r＝112 W－122 W＝10 W，B項錯誤；由圖乙可知，T＝0.02 s，則f＝＝50 Hz，C項正確；當卡住電動機，則副線圈回路總電阻減小，電流變大，再由P入＝P出＝I2U2，可知原線圈輸入功率變大，D項錯誤。 答案　AC 11．(2015廣東理綜，15)如圖11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220 V降至110 V，調(diào)節(jié)前后(　　) 圖11 A．副線圈中的電流比為1∶2 B．副線圈輸出功率比為2∶1 C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1 D．原線圈輸入功率比為4∶1 解析　在輸入電壓U1和原線圈匝數(shù)n1不變的情況下，使輸出電壓U2有效值由220 V降至110 V，由＝知，副線圈接入匝數(shù)應該減為原來的一半，故副線圈的接入匝數(shù)之比為2∶1，故C正確；副線圈電壓減半，電阻不變，電流也隨之減半，所以電流之比為2∶1，故A錯誤；由P＝UI知，輸出功率之比為4∶1，故B錯誤；副線圈輸出功率等于原線圈輸入功率，所以原線圈輸入功率之比為4∶1，故D正確。 答案　CD 12．如圖12所示，矩形線框的面積為60 cm2，匝數(shù)為100匝，轉(zhuǎn)速為25 r/s，勻強磁場的磁感應強度為 T，線框的電阻不計。L1、L2是兩個標有“6 V　1 A”的燈泡，開關S斷開時，燈泡L1正常發(fā)光，那么(　　) 圖12 A．從圖示位置開始計時，線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時值為e＝60cos 50πt(V) B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1 C．開關S斷開時，電流表示數(shù)是0.1 A D．開關S閉合后，燈泡L1將變暗 解析　由于從垂直中性面的位置開始計時，所以線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時值為e＝nBSωcosωt＝60cos 50πt(V)，選項A正確；原線圈兩端電壓的有效值為60 V，副線圈兩端電壓為6 V，根據(jù)變壓比，可知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，選項B錯誤；開關S斷開時，由變流比知電流表示數(shù)是0.1 A，選項C正確；開關S閉合后，燈泡L1兩端電壓不變，亮度不變，選項D錯誤。 答案　AC 13．如圖13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 Ω的輸電線向遠處送電，要求輸電線上損失的功率為輸電功率的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(　　) 圖13 A．輸電線上損失的功率為300 W B．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100 C．輸電線上的電流為10 A D．降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V 解析　根據(jù)P損＝0.6%P＝IR，得輸電線上損失的功率為P損＝300 W，輸電線上的電流為I2＝10 A，選項A、C正確；升壓變壓器原線圈的輸入電流為I1＝＝ A＝100 A，則升壓變壓器的匝數(shù)之比為＝＝＝，選項B錯誤；升壓變壓器的輸出電壓為U2＝U1＝5 000 V，輸電線上損失的電壓為ΔU＝I2R＝103 V＝30 V，則降壓變壓器的輸入電壓為U3＝U2－ΔU＝5 000 V－30 V＝4 970 V，選項D正確。 答案　ACD 14．(2017山東濰坊統(tǒng)考)如圖14所示，邊長為L、匝數(shù)為N、電阻不計的正方形線圈abcd，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺交流發(fā)電機，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2，二極管的正向電阻為零，反向電阻無窮大，從正方形線圈處于圖示位置開始計時，下列判斷正確的是(　　) 圖14 A．交流發(fā)電機的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBωL2cos ωt B．變壓器的輸入功率與輸出功率之比為2∶1 C．電壓表V示數(shù)為NBωL2 D．若將滑動變阻器的滑片向下滑動，電流表和電壓表示數(shù)均變小 解析　題中圖示線圈位置是與中性面垂直的位置，從圖示位置開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBωL2cos ωt，選項A正確；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，選項B錯誤；原線圈電壓的有效值U1＝NBωL2，由＝得U2＝NBωL2，由于二極管的單向?qū)щ娦?，副線圈中只有半個周期內(nèi)有電流，設電壓表示數(shù)為U，根據(jù)有效值的定義得＝T，所以電壓表的示數(shù)U＝NBωL2，選項C正確；若滑動變阻器的滑片向下滑動，副線圈的總阻值增大，原線圈電壓不變，副線圈電壓也不變，電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律得副線圈的電流變小，原線圈中的電流也變小，電流表示數(shù)變小，選項D錯誤。 答案　AC