高考物理一輪復(fù)習(xí)重要題型名師精講之交變電流第2講變壓器doc高中物理

7/7第2講變壓器電能的輸送圖10－2－91．(2023·江蘇，6)如圖10－2－9所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝20eq\r(2)sin100πtV．氖泡在兩端電壓到達(dá)100V時(shí)開場發(fā)光，以下說法中正確的有()A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100HzB．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100VC．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變解析：副線圈電壓由原線圈決定，那么不管負(fù)載如何變化，電壓表的讀數(shù)不變，始終為有效值100V，B正確；每個(gè)交流電周期內(nèi)氖管發(fā)光兩次，每秒發(fā)光100次，那么氖管發(fā)光頻率為100Hz，開關(guān)斷開后，負(fù)載電阻增大、電流減小，那么變壓器的輸出功率減?。鸢福篈B圖10－2－102．如圖10－2－10甲所示，為一種可調(diào)壓自耦變壓器的構(gòu)造示意圖，線圈均勻繞在圓環(huán)型鐵芯上，假設(shè)AB間輸入如圖乙所示的交變電壓，轉(zhuǎn)動滑動觸頭P到如圖甲中所示位置，在BC間接一個(gè)55Ω的電阻(圖中未畫出)，那么()A．該交流電的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin(25πt)VB．該交流電的頻率為25HzC．流過電阻的電流接近于4AD．電阻消耗的功率接近于220W解析：由題中圖乙可知正弦交流電的周期T＝0.04s，那么f＝eq\f(1,T)＝25Hz，ω＝2πf＝50πrad/s，所以該交流電的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin(50πt)V，A錯(cuò)誤B正確；從題圖甲中可以看出，自耦變壓器的副線圈的匝數(shù)約是原線圈匝數(shù)的eq\f(1,2)，故副線圈兩端的電壓約為110V，流過電阻的電流約為2A，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻消耗的功率P＝U2I2＝220W，D項(xiàng)正確．答案：BD3．“5·12”汶川大地震發(fā)生后，山東省某公司向?yàn)?zāi)區(qū)北川捐贈一批柴油發(fā)電機(jī)．該柴油發(fā)電機(jī)說明書的局部內(nèi)容如表所示．現(xiàn)在用一臺該型號的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，發(fā)電機(jī)到安置區(qū)的距離是400m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線，該型導(dǎo)線單位長度的電阻為2.5×10－4Ω/m.安置區(qū)家用電器的總功率為44k型號AED6500S最大輸出功率60kW輸出電壓范圍220V～300VA.輸電線路中的電流為20AB．輸電線路損失的電功率為8000WC．發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出電壓是300VD．如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦交流電，那么輸出電壓最大值是300V解析：I線＝I0＝eq\f(P0,U0)＝eq\f(4.4×104,220)A＝200A；線路損失功率P線＝Ieq\o\al(2,線)R線＝8000W，線路兩端電壓U＝I線R線＝40V，所以發(fā)電機(jī)輸出電壓為260V；如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦交流電，那么輸出電壓最大值是260eq\r(2)V.答案：B圖10－2－114．如圖10－2－11甲所示，變壓器原副線圈的匝數(shù)比為3∶1，L1、L2、L3為三只規(guī)格均為“9V、6W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，輸入端交變電壓u的圖象如圖10－2－13乙所示．那么以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．電壓表的示數(shù)為27eq\r(2)VB．三只燈泡均能正常發(fā)光C．電流表的示數(shù)為2AD．變壓器副線圈兩端交變電流的頻率為50Hz解析：此題考察交流電的規(guī)律、變壓器的規(guī)律．交流電表測量的是交流電的有效值，輸入電壓的有效值為27V，因此電壓表的示數(shù)應(yīng)為27V，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)變壓比，副線圈輸出的電壓為9V，因此三只燈泡均能正常發(fā)光，B項(xiàng)正確；三只燈泡中的總電流為3P/U＝2A，C項(xiàng)正確；原線圈輸入電壓的頻率為50Hz，變壓器不改變交流電的頻率，因此D項(xiàng)正確．此題較易．答案：BCD圖10－2－125．一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，一只理想二極管和一個(gè)滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖10－2－12所示．電壓表和電流表均為理想交流電表，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．原、副線圈中的電流之比為5∶1B．電壓表的讀數(shù)為44VC．假設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為20Ω，那么1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2904JD．假設(shè)將滑動變阻器的滑片向上滑動，那么兩電表讀數(shù)均減小解析：原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，所以電流之比為1∶5，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為44V，但二極管具有單向?qū)щ娦?，根?jù)有效值的定義有eq\f(442,R)×eq\f(T,2)＝eq\f(U\o\al(2,有效),R)×T，從而求得電壓表兩端電壓有效值為U有效＝22eq\r(2)V，那么Q＝eq\f(U\o\al(2,有效),R)×60＝2904J，B錯(cuò)誤，C正確；將滑動變阻器滑片向上滑動，接入電路中的阻值變小，但對原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，電流表的讀數(shù)變大，D錯(cuò)誤．答案：C圖10－2－131.一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶5.原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖10－2－13所示．副線圈僅接入一個(gè)10Ω的電阻．那么()A．流過電阻的電流是20AB．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100eq\r(2)VC．經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103JD．變壓器的輸入功率是1×103W解析：考察正弦交變電流有效值、最大值意義及理想變壓器的相關(guān)知識．由輸入電壓圖象可知輸入電壓的有效值為220V，故副線圈輸出電壓的有效值為100V，接入副線圈的電阻為10Ω，故電流有效值為10A，A項(xiàng)錯(cuò)；與電阻并聯(lián)的電壓表讀數(shù)即為副線圈電壓有效值100V，B項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)Q＝I2Rt＝102×10×60J＝6×104J，C項(xiàng)錯(cuò)；由變壓器輸入功率等于輸出功率可知，P＝IU＝10×100＝1000W，D項(xiàng)正確．答案：D圖10－2－142．2023年春節(jié)前后，我國南方局部省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴(yán)重破壞．為此，某小區(qū)啟動了臨時(shí)供電系統(tǒng)，它由備用發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖10－2－14所示，發(fā)電機(jī)的電動勢e＝480eq\r(2)sin(100πt)V(不考慮其內(nèi)阻)，圖中R表示輸電線的電阻．滑動觸頭P置于a處時(shí)，用戶的用電器恰好正常工作，在以下情況下，要保證用電器仍能正常工作，那么()A．假設(shè)A2示數(shù)為2A，R＝10Ω，那么原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1B．假設(shè)A2示數(shù)為2A，R＝10Ω，那么原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2eq\r(2)∶1C．當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于正常值，用電器不變時(shí)，應(yīng)使滑動觸頭P向下滑動D．如果V1示數(shù)保持正常值不變，那么當(dāng)用電器增加時(shí)，滑動觸頭P應(yīng)向上滑解析：假設(shè)A2的示數(shù)為2A，R＝10Ω，用戶電壓220V，電壓表V2示數(shù)U2＝220V＋I(xiàn)2R＝240V，電壓表V1示數(shù)(有效值)U1＝480V，原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，應(yīng)選項(xiàng)A對、B錯(cuò)；由n1∶n2＝U1∶U2，假設(shè)U1變小，那么n2應(yīng)變大，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)；當(dāng)用電器增加時(shí)，副線圈中的電流增加，輸電線電阻R上的電壓增大，副線圈兩端的電壓應(yīng)增大，故滑動觸頭P應(yīng)向上滑，應(yīng)選項(xiàng)D對．答案：AD圖10－2－153．(2023·濟(jì)南模擬)正弦交流電經(jīng)過匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(10,1)的變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按如圖10－2－15甲所示方式連接，R＝10Ω.圖乙是R兩端電壓U隨時(shí)間變化的圖象．Um＝10eq\r(2)V，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．通過R的電流iR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是iR＝eq\r(2)cos100πt(A)B．電流表A的讀數(shù)為0.1AC．電流表A的讀數(shù)為eq\f(\r(2),10)AD．電壓表的讀數(shù)為Um＝10eq\r(2)V解析：由圖象知T＝2×10－2s，f＝50Hz，ω＝2πf＝100πrad/s，故iR＝eq\r(2)cos100πt(A)，A正確．再根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)知，I1有效值為0.1A，B正確，C錯(cuò)誤．電壓表讀數(shù)應(yīng)為副線圈電壓有效值，U＝eq\f(Um,\r(2))＝10V，故D錯(cuò)誤．答案：AB圖10－2－164．如圖10－2－16所示為一理想變壓器，在原線圈輸入電壓不變的條件下，要提高變壓器的輸入功率，可采用的方法是()A．只增加原線圈的匝數(shù)B．只增加副線圈的匝數(shù)C．只減小R1的電阻D．?dāng)嚅_開關(guān)S解析：輸入功率由輸出功率決定，副線圈上的功率P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R).增加副線圈的匝數(shù)，U2增加，P2增大，B正確；增加原線圈匝數(shù)，U2減小，P2減小，A錯(cuò)；減小R1的電阻，副線圈上的總電阻R變小，P2增大，C對；斷開S，R增大，P2減小，D錯(cuò)誤．答案：BC圖10－2－175．一個(gè)理想變壓器的工作示意圖如圖10－2－17所示，變壓器的初級線圈匝數(shù)為n1，與干路高電壓U1相連，工作時(shí)流過線圈的電流為I1，初級與干路相連的導(dǎo)線的電阻不能忽略．變壓器的次級線圈匝數(shù)為n2，輸出電壓為U2，工作時(shí)流過線圈的電流為I2.設(shè)連接在次級線圈上的用電器均為相同的電燈，導(dǎo)線的電阻可以忽略．在變壓器次級線圈有負(fù)載的情況下，以下判斷哪個(gè)正確()A．無論次級接入的電燈的數(shù)量多少，總有U1∶U2＝n1∶n2B．無論次級接入的電燈的數(shù)量多少，總有I1∶I2＝n2∶n1C．無論次級接入的電燈的數(shù)量多少，總有U1I1＝U2I2D．以上判斷都不正確解析：變壓器的變壓比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)中的U1是變壓器原線圈兩端的電壓，由于初級線圈的干路電阻較大，線路上的壓降也較大，線路損耗功率也較大，因此A、C兩項(xiàng)不成立．答案：B圖10－2－186．如圖10－2－18所示，為了減少輸電線路中電力損失，發(fā)電廠發(fā)出的電通常是經(jīng)過變電所升壓后通過遠(yuǎn)距離輸送，再經(jīng)變電所將高壓變?yōu)榈蛪海匙冸娝妷簎0＝11000eq\r(2)sin100πtV的交流電降為220V供居民小區(qū)用電，那么變電所變壓器()A．原、副線圈匝數(shù)比為50∶1B．副線圈中電流的頻率是50HzC．原線圈的導(dǎo)線比副線圈的要粗D．輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和解析：u0＝11000eq\r(2)sin100πtV中的11000eq\r(2)指的是電壓的最大值，有效值為11000V，那么原、副線圈之間的匝數(shù)之比等于兩線圈的電壓之比，即50∶1，A正確；由ω＝100π可得頻率為50Hz，變壓器不改變電流的頻率，因此，副線圈的頻率也是50Hz，B正確；電流與匝數(shù)成反比，即原線圈的電流比副線圈電流要小，因此，副線圈的導(dǎo)線要比原線圈粗，C錯(cuò)誤；居民小區(qū)各個(gè)用電器都是并聯(lián)的，它們的電流總和等于副線圈中的電流，故D錯(cuò)誤．答案：AB圖10－2－197．如圖10－2－19所示，兩條平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，其間有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場，金屬棒ab沿導(dǎo)軌下滑，下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好．金屬棒、導(dǎo)軌、電流表A1和理想變壓器原線圈構(gòu)成閉合回路．金屬棒ab在沿導(dǎo)軌下滑的過程中，電流表A1一直有示數(shù)，而電流表A2在某時(shí)刻之后示數(shù)變成了零，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．電流表A2示數(shù)等于零之前，金屬棒必是變速運(yùn)動B．電流表A2示數(shù)等于零之后，金屬棒必是變速運(yùn)動C．電流表A2示數(shù)等于零之前，金屬棒必是勻速運(yùn)動D．電流表A2示數(shù)等于零之后，金屬棒必是勻速運(yùn)動解析：金屬棒在重力作用下，開場向下做加速運(yùn)動，速度不斷增加，金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大，原線圈上產(chǎn)生的磁場不斷增強(qiáng)，穿過副線圈的磁通量不斷增大，在副線圈上發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電流表A2上有電流．當(dāng)金屬棒上電流增加到一定程度，金屬棒受到的安培力等于重力時(shí)，金屬棒開場做勻速下落，原線圈的電流不再發(fā)生變化，原線圈上產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，穿過副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈上不發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電流表A2示數(shù)等于零．綜上所述，選項(xiàng)A、D正確．答案：AD圖10－2－208．如圖10－2－20所示，一理想自耦變壓器線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的閉合鐵芯上，輸入端AB間加一正弦式交流電壓，在輸出端BP間連接了理想交流電流表、燈泡和滑動變阻器，移動滑動觸頭P的位置，可改變副線圈的匝數(shù)，變阻器的滑動觸頭標(biāo)記為Q，那么()A．只將Q向下移動時(shí)，燈泡的亮度變大B．只將Q向下移動時(shí)，電流表的讀數(shù)變大C．只將P沿順時(shí)針方向移動時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D．只提高輸入端的電壓U時(shí)，電流表的讀數(shù)變大解析：將Q向下移動時(shí)，R阻值增大．電路中電阻增大，電流減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于副線圈上電壓不變，電燈兩端的電壓不變，功率不變，亮度不變，故A項(xiàng)錯(cuò)．將P沿順時(shí)針方向移動時(shí)副線圈匝數(shù)減少，電壓減小，電流減小，故C項(xiàng)錯(cuò)．提高輸入端的電壓時(shí)，副線圈上電壓增大，電流增大，故D項(xiàng)正確．答案：D圖10－2－219．為了測一個(gè)已知額定電壓為100V的燈泡的額定功率，設(shè)計(jì)了如圖10－2－21所示的電路，理想變壓器的原、副線圈分別接有理想電流表A和燈泡L，滑動變阻器的阻值范圍是0～100Ω，不考慮溫度對燈泡電阻的影響，原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，交流電源的電壓為U0＝440V，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置，當(dāng)燈泡在額定電壓下正常工作時(shí)，電流表A的示數(shù)為1.2A，那么()A．燈泡的額定功率為40WB．燈泡的額定電流為2.4AC．滑動變阻器并聯(lián)局部的阻值為50ΩD．滑動變阻器消耗的電功率為2