2019版高考物理一輪復習 第十一章 第2講 變壓器 電能的輸送練習 魯科版.doc
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第2講 變壓器 電能的輸送 [課時作業(yè)] 單獨成冊 方便使用 [基礎題組] 一、單項選擇題 1.一電器中的變壓器可視為理想變壓器,它將220 V交變電壓改變?yōu)?10 V.已知變壓器原線圈匝數(shù)為800,則副線圈匝數(shù)為( ) A.200 B.400 C.1 600 D.3 200 解析:根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律=得,n2=n1=800=400,選項B正確. 答案:B 2.(2018河北唐山模擬)一含有理想變壓器的電路如圖所示,變壓器原副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是4 Ω、2 Ω和3 Ω,U為有效值恒定的正弦交流電源.當開關S斷開時,理想電流表的示數(shù)為I,當S閉合時,電流表的示數(shù)為( ) A.I B.I C.I D.2I 解析:設S閉合時,電流表示數(shù)為I1,對理想變壓器有P入=P出,=,則開關閉合時有I1U-IR1=(2I1) 2R2,開關斷開時有IU-I2R1=(2I)2(R2+R3),兩式聯(lián)立解得I1=2I,故D項正確. 答案:D 3.遠距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R.變壓器為理想變壓器,則下列關系式中正確的是( ) A.= B.I2= C.I1U1=IR D.I1U1=I2U2 解析:根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)關系知=,A錯誤.U2不是電阻R兩端的電壓,故I2≠,B錯誤.IR僅是輸電線上損失的功率,而I1U1是升壓變壓器的輸入功率,二者并不相等,C錯誤.根據(jù)功率關系知I1U1=I2U2,D正確. 答案:D 4.一理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為K,原線圈與阻值為4R0的電阻串聯(lián)后,接入有效值為25 V的正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0,當負載電阻的阻值R=5R0時,理想電壓表的示數(shù)為5 V.保持變壓器輸入電流不變,現(xiàn)將負載電阻的阻值增大到R′=11R0,此時輸入電壓有效值為U,則( ) A.K=,U=49 V B.K=,U=48 V C.K=4,U=49 V D.K=4,U=48 V 解析:變壓器次級電流I2===,此時變壓器初級電流為I1=; 變壓器次級電壓U2=6R0=6 V, 初級電壓U1=KU2=6K V. 則U=U1+I14R0,即25 V=6K V+,解得K=4.保持變壓器輸入電流不變,則次級電流也不變,將負載電阻的阻值增大到R′=11R0,則變壓器次級電壓為U2′=(11R0+R0)=12 V,初級電壓U1′=KU2′=48 V,故U′=U1′+I14R0=48 V+4R0=49 V.故選項C正確,A、B、D錯誤. 答案:C 5.由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)關系可知,圖甲中,A、B兩點間接直流穩(wěn)壓電源,UAB=100 V,R1=40 Ω,滑動變阻器總電阻R=20 Ω,滑片處于變阻器正中位置;圖乙中,自耦變壓器輸入端a、b接交流穩(wěn)壓電源,其電壓有效值Uab=100 V,滑片處于線圈正中位置,R2=40 Ω.若R1和R2的發(fā)熱功率分別為P1和P2,則P1和P2的關系為( ) A.P1=P2 B.= C.= D.= 解析:由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)關系可知,圖甲中,R1兩端的電壓為U1=80 V,圖乙中,R2兩端的電壓為U2=200 V,所以==,選項C正確. 答案:C 二、多項選擇題 6.如圖,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流電源上.閉合開關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( ) 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.通過副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=11∶3 解析:理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,所以有P1=U1I1=U2I2=602.2 W=132 W,選項A錯誤;原線圈電流I1==0.6 A,選項B正確;副線圈電流最大值I2max=I2=2.2 A,選項C錯誤;原、副線圈匝數(shù)比===,選項D正確. 答案:BD 7.(2018湖北宜昌調研)如圖為遠距離輸電示意圖,升壓變壓器T1和降壓變壓器T2均為理想變壓器,n1∶n2=1∶m,n3∶n4=n∶1(m、n都大于1).輸電線的總電阻為2r,升壓變壓器T1原線圈的電壓的有效值為U,T1的原線圈輸入的電功率為P.下列說法正確的是( ) A.降壓變壓器T2副線圈的電壓為 B.輸電線上的電流為 C.用電設備的數(shù)目增多,降壓變壓器T2原線圈的電壓變小 D.用電設備的數(shù)目減少,輸電線上的電流減小 解析:輸電線上有電阻,所以降壓變壓器T2副線圈的電壓小于,選項A錯誤;升壓變壓器T2副線圈的電壓為mU,所以輸電線上的電流為I=,選項B正確;用電設備的數(shù)目增多,輸電線上的電壓降變大,降壓變壓器T2原線圈的電壓變小,選項C正確;用電設備的數(shù)目減少,輸電的功率變小,輸電線上的電流減小,選項D正確. 答案:BCD 8.(2018河南新鄉(xiāng)、許昌、平頂山三市調研)圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2=5∶1,電阻R=20 Ω,L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡,阻值均為10 Ω,S1為單刀雙擲開關.原線圈接正弦式交流電源,輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示.現(xiàn)將S1接1、S2閉合,此時L2正常發(fā)光.下列說法正確的是( ) A.輸入電壓u的表達式為u=20 sin 50πt V B.只斷開S2后,L1、L2均正常發(fā)光 C.只斷開S2后,原線圈的輸入功率為0.8 W D.若S1換接到2后,R消耗的電功率為0.8 W 解析:由圖乙可知T=0.02 s,角速度ω==100π rad/s,輸入電壓u的表達式u=20sin 100πt V,A錯誤;只斷開S2,副線圈兩端的總電壓不變,L1、L2的電壓均小于其額定電壓,不會正常發(fā)光,B錯誤;由=可知,副線圈兩端的電壓為4 V,只斷開S2后,變壓器的輸出功率P出==0.8 W,則原線圈的輸入功率為0.8 W,C正確;若S1換接到2后,R消耗的電功率為P′==0.8 W,D正確. 答案:CD [能力題組] 一、選擇題 9.(2018河南六市聯(lián)擬)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1,原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電,副線圈與二極管(正向電阻為零,相當于導線;反向電阻為無窮大,相當于斷路)、定值電阻R0、熱敏電阻Rt(阻值隨溫度的升高而減小)及報警器P(電流增加到一定值時報警器P將發(fā)出警報聲)組成閉合電路,電壓表、電流表均為理想電表.則以下判斷正確的是( ) A.變壓器線圈輸出交流電的頻率為25 Hz B.電壓表的示數(shù)為22 V C.Rt處溫度減小到一定值時,報警器P將會發(fā)出警報聲 D.報警器報警時,變壓器的輸入功率比報警前小 解析:由圖乙可知f==50 Hz,而理想變壓器不改變交流電的頻率,A項錯誤.由圖乙可知原線圈輸入電壓的有效值U1=220 V,則副線圈兩端電壓有效值U2=U1=44 V,設電壓表示數(shù)為U,由于二極管作用,副線圈回路在一個周期內只有半個周期的時間有電流,則由有效值定義有=T,解得U==22 V,B項正確.由題給條件可知,Rt處溫度升高到一定值時,報警器會發(fā)出警報聲,C項錯誤.因報警器報警時回路中電流比報警前大,則報警時副線圈回路的總功率比報警前大,而輸入功率與輸出功率相等,D項錯誤. 答案:B 10.有一種調壓變壓器的構造如圖所示.線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上,C、D之間加上輸入電壓,轉動滑動觸頭P就可以調節(jié)輸出電壓.圖中A為交流電流表,V為交流電壓表,R1、R2為定值電阻,R3為滑動變阻器,C、D兩端接正弦交流電源,變壓器可視為理想變壓器,則下列說法正確的是( ) A.當R3不變,滑動觸頭P順時針轉動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小 B.當R3不變,滑動觸頭P逆時針轉動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小 C.當P不動,滑動變阻器滑動觸頭向上滑動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小 D.當P不動,滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時,電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變大 解析:當R3不變,P順時針轉動時,nMN減小,由=,知UMN減小,則電壓表、電流表讀數(shù)均減小,A項正確,同理知B項錯誤;當P不動時,匝數(shù)nMN不變,輸出電壓UMN不變,滑片向上滑動,根據(jù)串反并同,得電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小,C項錯誤,同理知D項也錯誤. 答案:A 11.(多選)如圖所示,發(fā)電機中線圈的匝數(shù)為N,線圈的面積為S,線圈做勻速圓周運動的角速度為ω,勻強磁場的磁感應強度為B.電流表和電壓表為理想電表,定值電阻的阻值為R.當P在圖示位置時,變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶2.一開始線圈與磁場垂直,下列判斷正確的是( ) A.電壓表的讀數(shù)為2NBSω B.電流表的讀數(shù)為 C.線圈由圖示位置旋轉四分之一周,通過電流表的電荷量為 D.P向上移動時,電壓表的示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大 解析:感應電動勢的最大值為Em=NBSω,有效值U1=,由=可得,電壓表讀數(shù)U2=NBSω,選項A錯誤;副線圈電流I2==,通過電流表的交變電流為,選項B正確;線圈由圖示位置旋轉四分之一圓周,通過電流表的電荷量為Q==,選項C正確;P向上移動時,副線圈匝數(shù)變少,電壓表的示數(shù)變小,電流表示數(shù)也變小,選項D錯誤. 答案:BC 二、非選擇題 12.圖甲為一理想變壓器,ab為原線圈,ce為副線圈,d為副線圈引出的一個接頭,原線圈輸入正弦式交變電壓的uabt圖象如圖乙所示.若只在ce間接一只Rce=400 Ω的電阻,或只在de間接一只Rde=225 Ω的電阻,兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W. (1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式; (2)求只在ce間接400 Ω電阻時,原線圈中的電流I1; (3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比. 解析:(1)由題圖乙知ω=200π rad/s, 電壓瞬時值uab=400sin 200πt V. (2)電壓有效值U1=200 V, 理想變壓器P1=P2=80 W, 原線圈中的電流I1=, 解得I1≈0.28 A(或 A). (3)設ab間匝數(shù)為n1,則=, 同理=. 由題意知=,解得=, 代入數(shù)據(jù)得=. 答案:(1)uab=400sin 200πt V (2)0.28 A或 A (3) 13.某村在距村莊較遠的地方修建了一座小型水電站,發(fā)電機輸出功率為9 kW,輸出電壓為500 V,輸電線的總電阻為10 Ω,允許線路損耗的功率為輸出功率的4%.求: (1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時,所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少?(不計變壓器的損耗) (2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送,村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少? 解析:(1)輸電電路圖如圖所示, 由ΔP=4%P輸出和ΔP=IR 得I2==6 A 則U送==1 500 V 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比 === 輸電線上電壓損失ΔU=I2R=60 V 故降壓變壓器輸入電壓 U1=U送-ΔU=1 440 V 故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比 === (2)若不用變壓器,則輸電電流 I==18 A U=U0-IR=320 V,P=P輸出-I2R=5 760 W 答案:(1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W- 配套講稿:
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