2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 基礎(chǔ)課2 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電訓(xùn)練（含解析）教科版.doc

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基礎(chǔ)課2　變壓器　遠(yuǎn)距離輸電 選擇題(1～8題為單項(xiàng)選擇題，9～14題為多項(xiàng)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(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí)各個(gè)電表讀數(shù)均變大 D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向上移動(dòng)時(shí)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(xiàng)A正確；變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1m∶(U2)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí)，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(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向上移動(dòng)時(shí)，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(guān)系，P1變小，且始終有P1＝P2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　A 2．(2016江西萍鄉(xiāng)二模)如圖2所示為汽車的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個(gè)變壓器，該變壓器的原線圈通過開關(guān)連接到12 V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，當(dāng)開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，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(dǎo)線繞制，而副線圈可以用細(xì)導(dǎo)線繞制 B．若該點(diǎn)火裝置的開關(guān)始終閉合，火花塞的兩端會(huì)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(diǎn)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(diǎn)火裝置是利用變壓器原理工作的，當(dāng)開關(guān)始終閉合時(shí)，通過原線圈的電流恒定，原線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定，則在副線圈上不會(huì)產(chǎn)生電壓，所以B錯(cuò)誤；由題可知原線圈處接12 V的直流電源，當(dāng)斷開開關(guān)瞬間原線圈中電流迅速變化，會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，則在副線圈中可能產(chǎn)生高壓，所以C錯(cuò)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(cuò)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(guān)S閉合時(shí)，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(guān)?，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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；變壓器輸出功率減小，導(dǎo)致變壓器輸入功率變小，I1變小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案　B 4．某單位一小型交流發(fā)電機(jī)由匝數(shù)為50、面積為S＝0.5 m2的矩形閉合導(dǎo)線框組成，線框可繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝ T，線框電阻不計(jì)。發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，從線框經(jīng)過中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交流電經(jīng)一理想變壓器給一個(gè)小燈泡供電，如圖4所示，發(fā)電機(jī)沒有畫出。小燈泡上標(biāo)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(shí)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(shí)穿過線框的磁通量為零 解析　發(fā)電機(jī)輸出電壓最大值Um＝nBSω＝500 V，變壓器輸入電壓的瞬時(shí)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(shí)穿過線框的磁通量最大，磁通量的變化率為零，D錯(cuò)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(fù)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(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)C正確；輸電線上功率損失為P損＝IR＝1 000 W，選項(xiàng)D錯(cuò)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(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大 B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大 C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大 D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大 解析　當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，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(xiàng)C錯(cuò)誤；若閉合開關(guān)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)減小；原線圈中的電流也變大，電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B 7.一臺(tái)該型號(hào)的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，如圖7所示。發(fā)電機(jī)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(dǎo)線，該型號(hào)導(dǎo)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(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(shí)(　　) 圖7 型號(hào) 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(jī)的實(shí)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(jī)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(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(shí)，輸電線路中的電流為I＝＝200 A，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線電阻為R＝2.510－44002 Ω＝0.2 Ω，則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為U輸＝U＋I(xiàn)R＝260 V，B錯(cuò)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(jī)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(cuò)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(guān)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(shí)值表達(dá)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．?dāng)嚅_開關(guān)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(gè)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(guān)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(xiàng)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(shí)值Uab＝36sin 100πt(V)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；ab端的輸入功率等于四個(gè)燈泡的總功率，即Pab＝46 W＝24 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；斷開開關(guān)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(xiàng)錯(cuò)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(fù)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(fù)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(cuò)誤；原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝I2∶I1＝5∶1，A錯(cuò)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(dòng)變阻器R和額定電壓為12 V、工作時(shí)內(nèi)阻為2 Ω的電動(dòng)機(jī)。閉合開關(guān)，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為12 W C．通過電動(dòng)機(jī)的交流電頻率為50 Hz D．突然卡住電動(dòng)機(jī)，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(xiàng)正確；電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)＝P總－P內(nèi)＝IU－I2r＝112 W－122 W＝10 W，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖乙可知，T＝0.02 s，則f＝＝50 Hz，C項(xiàng)正確；當(dāng)卡住電動(dòng)機(jī)，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(xiàng)錯(cuò)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(dǎo)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(yīng)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(cuò)誤；由P＝UI知，輸出功率之比為4∶1，故B錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T，線框的電阻不計(jì)。L1、L2是兩個(gè)標(biāo)有“6 V　1 A”的燈泡，開關(guān)S斷開時(shí)，燈泡L1正常發(fā)光，那么(　　) 圖12 A．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時(shí)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(guān)S斷開時(shí)，電流表示數(shù)是0.1 A D．開關(guān)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(jì)時(shí)，所以線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時(shí)值為e＝nBSωcosωt＝60cos 50πt(V)，選項(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；開關(guān)S斷開時(shí)，由變流比知電流表示數(shù)是0.1 A，選項(xiàng)C正確；開關(guān)S閉合后，燈泡L1兩端電壓不變，亮度不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AC 13．如圖13所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)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(yuǎn)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(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器)。對(duì)整個(gè)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(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)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(jì)的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，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(jì)時(shí)，下列判斷正確的是(　　) 圖14 A．交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)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(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，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(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBωL2cos ωt，選項(xiàng)A正確；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，選項(xiàng)B錯(cuò)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(gè)周期內(nèi)有電流，設(shè)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(xiàng)C正確；若滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，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(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　AC