高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 微專題71 變壓器與遠(yuǎn)距離輸電

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變壓器與遠(yuǎn)距離輸電 1．考點(diǎn)及要求：(1)理想變壓器(Ⅰ)；(2)遠(yuǎn)距離輸電(Ⅰ).2.方法與技巧：(1)理想變壓器中各量的制約關(guān)系：①副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定．②原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定．③原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定；(2)輸電線上損耗的功率：P損＝I線ΔU＝IR線＝()2R線． 1．(變壓器的原理)(多選)如圖1，將額定電壓為60 V的用電器通過一理想變壓器接在正弦交變電源上．閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A．以下判斷正確的是(　　) 圖1 A．變壓器輸入功率為484 W B．通過原線圈的電流的有效值為0.6 A C．輸出端交變電流的頻率小于輸入端 D．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3 2．(變壓器電路的動態(tài)分析)如圖2所示，理想變壓器原線圈接一交流電源，副線圈回路中有一定值電阻R和兩個小燈泡L1、L2，最初開關(guān)S是斷開的，現(xiàn)閉合開關(guān)S，則(　　) 圖2 A．副線圈兩端電壓變大 B．燈泡L1變亮 C．電流表A1示數(shù)變大 D．電阻R中的電流變小 3．(遠(yuǎn)距離輸電)如圖3甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10，降壓變壓器副線圈接有負(fù)載電路，升壓變壓器和降壓變壓器之間的長距離輸電線路的電阻不能忽略，變壓器視為理想變壓器，升壓變壓器左側(cè)輸入端輸入如圖乙所示交變電壓，下列說法中正確的有(　　) 圖3 A．升壓變壓器副線圈輸出電壓的頻率為500 Hz B．升壓變壓器副線圈輸出電壓的有效值為31 V C．滑片P向右移動時，整個輸電系統(tǒng)的效率降低 D．滑片P向右移動時，降壓變壓器的輸出電壓不變 4．如圖4所示為一理想變壓器，原線圈有一可滑動的觸頭P，副線圈接一理想電流表和一滑動變阻器，原線圈的輸入電壓是周期為T的交變電壓．下列敘述正確的是(　　) 圖4 A．若輸入電壓增大，則變壓器的輸出功率增大 B．若交變電壓的周期增大，則變壓器的輸出功率減小 C．若滑動變阻器的觸頭向下移動，則電流表的示數(shù)減小 D．若原線圈的觸頭向上滑動，則電流表的示數(shù)增大 5．(多選)一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1.原線圈輸入正弦交變電壓如圖5所示，副線圈接入一阻值為22 Ω的電阻．下列說法正確的是(　　) 圖5 A．電阻中交變電流的方向每秒改變100次 B．原線圈中電流的有效值是0.14 A C．與電阻并聯(lián)的交流電壓表示數(shù)是22 V D．1 min內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量是2.64103 J 6．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖6所示，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0＝11 Ω的純電阻用電器供電．已知輸電線的總電阻R＝10 Ω，T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1，用電器兩端的電壓為u＝220sin 100πt(V)，將T1、T2均視為理想變壓器．下列說法正確的是(　　) 圖6 A．降壓變壓器的輸入功率為4 400 W B．升壓變壓器中電流的頻率為100 Hz C．輸電線消耗的功率為500 W D．當(dāng)用電器的電阻減小時，輸電線消耗的功率減小 7．(多選)如圖7為發(fā)電廠向遠(yuǎn)處用戶輸電的電路示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變．若輸送功率增大，下列說法中正確的有(　　) 圖7 A．升壓變壓器的輸出電壓增大 B．降壓變壓器的輸出電壓增大 C．輸電線上損耗的功率增大 D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大 8．(多選)如圖8甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，電壓表和電流表均為理想交流電表，原線圈接如圖乙所示的正弦交流電，圖中Rt為NTC型熱敏電阻(阻值隨溫度的升高而減小)，R1為定值電阻，下列說法正確的是(　　) 圖8 A．交流電壓的表達(dá)式u＝36sin (100πt) V B．Rt處溫度升高時，電流表A的示數(shù)變大，電壓表V2示數(shù)減小 C．變壓器原、副線圈中的電流之比隨Rt處溫度的變化而變化 D．Rt處溫度升高時，變壓器原線圈的輸入功率變大 9．如圖9所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin (100πt) V的交流電，則(　　) 圖9 A．交流電的頻率為100 Hz B．通過R2的電流為1 A C．通過R2的電流為 A D．變壓器的輸入功率為200 W 10．如圖10所示，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計(jì)，則當(dāng)開關(guān)S閉合時(　　) 圖10 A．交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小 B．交流電壓表只有V2的示數(shù)變小 C．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)都變大 D．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)都變小 11．圖11為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，T1為升壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，T2為降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4，輸電線的等效電阻為R.若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述正確的是(　　) 圖11 A．只增大T1的原線圈匝數(shù)n1，可減小R消耗的功率 B．若＝，則電壓表V1和V2的示數(shù)相等 C．當(dāng)用戶總電阻減小時，R消耗的功率增大 D．當(dāng)用戶總電阻減小時，電壓表V1和V2的示數(shù)都變小 答案解析 1．BD　[用電器正常工作，所以理想變壓器的輸出電壓的有效值為60 V，根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，可得n1∶n2＝U1∶U2＝11∶3，選項(xiàng)D正確．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入＝P出＝U2I2＝602.2 W＝132 W，選項(xiàng)A錯誤．根據(jù)理想變壓器的電流與匝數(shù)成反比，即I1∶I2＝n2∶n1，可得通過原線圈的電流的有效值為I1＝I2＝0.6 A，選項(xiàng)B正確．輸入端和輸出端交變電流頻率相等，選項(xiàng)C錯誤．] 2．C 3．C　[根據(jù)題圖乙知，交變電流的周期為0.02 s，則頻率f＝＝50 Hz，經(jīng)過變壓器，交流電的頻率不變，故選項(xiàng)A錯誤；升壓變壓器的輸入電壓的有效值U1＝ V，根據(jù)＝，得U2＝ V，故選項(xiàng)B錯誤；滑片P向右移動時，總電阻減小，則降壓變壓器副線圈的電流I2增大，輸電線上的電流增大，根據(jù)η＝＝＝知，電流增大，則輸電效率降低，故選項(xiàng)C正確；滑片P向右移動時，輸電線上的電流增大，則輸電線上的電壓損失增大，因?yàn)榻祲鹤儔浩鞯妮斎腚妷旱扔谏龎鹤儔浩鞯妮敵鲭妷汉碗妷簱p失之差，可知降壓變壓器的輸入電壓減小，則輸出電壓減小，故選項(xiàng)D錯誤．] 4．A　[輸入電壓增大時，副線圈的輸出電壓增大，則變壓器的輸出功率增大，A正確；交變電壓的周期增大時，輸入電壓和輸出電壓不變，輸出功率不變，B錯誤；若滑動變阻器的觸頭向下移動，負(fù)載電阻的阻值減小，副線圈電壓不變，電流表的示數(shù)增大，故C錯誤；若原線圈的觸頭向上滑動，則原線圈匝數(shù)增加，變壓器的輸出電壓減小，電流表的示數(shù)減小，D錯誤．] 5．AC　[由題圖可知，交變電流的周期為T＝0.02 s，所以其頻率f＝50 Hz，而交變電流的方向在每個周期內(nèi)改變兩次，因理想變壓器不改變交流電的頻率，故A項(xiàng)正確；由題圖可知，原線圈中正弦交變電流電壓最大值為220 V，所以有效值為220 V，由理想變壓器變壓規(guī)律可知，副線圈兩端電壓有效值U2＝U1＝22 V，所以電壓表示數(shù)為22 V，故C項(xiàng)正確；由歐姆定律可知，通過電阻的電流I2＝＝1 A．由理想變壓器的變流規(guī)律可知，I1＝＝0.1 A，故B項(xiàng)錯；由焦耳定律可知，電阻在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝IRt＝1.32103 J，故D項(xiàng)錯．] 6．A　[由題可知，用電器兩端電壓有效值為220 V，交流電頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，降壓變壓器輸出功率P＝＝4 400 W．理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，故A項(xiàng)正確；理想變壓器不改變交變電流的頻率，B項(xiàng)錯；由變壓規(guī)律＝可知，降壓變壓器輸入電壓為880 V，由電功率定義式P＝UI可知，降壓變壓器輸入電流為I＝5 A，由焦耳定律可知，輸電線電阻消耗的功率P＝I2R＝250 W，C項(xiàng)錯；當(dāng)用電器的電阻減小時，輸出功率增大，故降壓變壓器輸入功率增大，從而輸入電流增大，再由P＝I2R可知，輸電線消耗的功率增大，D項(xiàng)錯．] 7．CD　[已知發(fā)電廠的輸出電壓不變，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，升壓變壓器的輸出電壓不變，A錯；若輸送功率增大，升壓變壓器的輸出電壓不變，則輸電線上電流增大，又輸電線上電阻不變，故輸電線上損失的電壓增大，降壓變壓器的輸入電壓減小，則降壓變壓器輸出電壓減小，B錯；因輸電電流增大，則輸電線上損失的電壓增大，由＝＝，C、D對．] 8．ABD　[原線圈接題圖乙所示的正弦交流電，由圖知最大電壓為36 V，周期為0.02 s，故角速度是ω＝100π rad/s，則u＝36sin (100πt) V，故A正確；原線圈兩端電壓不變，匝數(shù)比不變，副線圈兩端電壓不變，Rt處溫度升高時，阻值減小，電流增大，電流表的示數(shù)變大，由于R1兩端的電壓增大，電壓表V2示數(shù)減小，故B正確；由于線圈匝數(shù)不變，故電流之比不會隨溫度的變化而變化，故C錯誤；Rt處溫度升高時，副線圈中電流增大，而副線圈兩端的電壓不變，變壓器的輸出功率變大，因輸入功率等于輸出功率，故輸入功率也變大，故D正確．] 9．C　[由原線圈交流電瞬時值表達(dá)式可知，交變電流的頻率f＝＝＝50 Hz，A項(xiàng)錯；由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍蛔冸娏髅總€周期只有一半時間有電流通過R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，＝T?U＝U2＝25 V，由歐姆定律可知，通過R2的電流為 A，B項(xiàng)錯，C項(xiàng)正確；電阻R2的功率P2＝UI＝50 W，而電阻R1的電功率P1＝＝100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為P＝P1＋P2＝150 W，D項(xiàng)錯．] 10．B　[副線圈的電壓由原線圈的電壓及匝數(shù)比決定，故當(dāng)S閉合時，電壓表V1的示數(shù)不變，A錯誤；當(dāng)S閉合時，負(fù)載增加一個并聯(lián)支路，負(fù)載的總電阻減小，副線圈電流增大，即電流表A2的示數(shù)增大，由＝知A1示數(shù)增大，由于輸電線兩端的電壓增大，故電壓表V2的示數(shù)減小，根據(jù)歐姆定律可得R1的電流減小，即A3示數(shù)減小，所以B正確，C、D錯誤．] 11．C　[只增大T1的原線圈匝數(shù)n1，則升壓變壓器的輸出電壓減小，根據(jù)P＝UI知，輸電線上的電流增大，則輸電線上消耗的功率增大，故選項(xiàng)A錯誤；因?yàn)樯龎鹤儔浩鞯妮敵鲭妷旱扔谳旊娋€上損失的電壓與降壓變壓器的輸入電壓之和，即升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，故＝時，升壓變壓器的輸入電壓與降壓變壓器的輸出電壓不等，故選項(xiàng)B錯誤；用戶總電阻減小，則電流增大，可知輸電線上的電流增大，根據(jù)P損＝I2R知，輸電線上消耗的功率增大，故選項(xiàng)C正確；當(dāng)用戶總電阻減小時，電流增大，輸電線上的電流也增大，輸電線上電壓損失增大，升壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓不變，則降壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓減?。畡t電壓表V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小，故選項(xiàng)D錯誤．]