2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題十一交變電流第2講變壓器電能的輸送提能演練

第2講變壓器、電能的輸送知識鞏固練1.(2022年潮州模擬)(多選)某同學(xué)的電動自行車充電器是一輸入電壓為220V，輸出電壓為48V的變壓器，由于副線圈燒壞了，為修復(fù)該充電器，該同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上繞了5匝線圈，如圖所示，將原線圈接到220V交流電源上，測得新繞線圈兩端電壓為2V.則()A.該充電器原線圈有550匝B.該充電器原線圈有1100匝C.被燒壞的副線圈有120匝D.被燒壞的副線圈有240匝【答案】AC【解析】設(shè)該變壓器的原線圈、副線圈和新繞線圈的匝數(shù)分別用n1、n2、n3表示，原線圈、副線圈和新繞線圈兩端的電壓分別用U1、U2和U3表示，則有U1U3＝n1n3，解得該充電器原線圈匝數(shù)為n1＝U1U3·n3＝2202×5匝＝550匝，A正確，B錯誤；同理可得U1U2＝n1n2，所以n22.(2022年遼寧聯(lián)考)在我國北方部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)低溫雨雪冰凍天氣，高壓輸電線因結(jié)冰而造成嚴(yán)重?fù)p毀.為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設(shè)計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰.在正常供電時，高壓線上輸電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；除冰時，需要將輸電線上熱耗功率增大至16ΔP，設(shè)輸電功率和輸電線電阻不變，則除冰時需將()A.輸電電流變?yōu)?4B.輸電電流變?yōu)?6IC.輸電電壓變?yōu)?4D.輸電電壓變?yōu)?U【答案】C【解析】輸電線的熱功率ΔP＝I2R，可知輸電線的電阻不變的情況下，需要將輸電線上熱耗功率增大至16ΔP，則輸電電流變?yōu)?I，A、B錯誤；由前面分析可知，在輸送功率一定的情況下，輸電線電流為I＝PU，可將輸電電壓變?yōu)?4U，故C正確，D3.(2022年汕頭統(tǒng)考)無線充電是當(dāng)下正在快速普及的技術(shù)，手機(jī)也能應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行無線充電.如圖所示為利用磁場傳遞能量的示意圖，主要包括安裝在充電基座的送電線圈和安裝在手機(jī)內(nèi)部的接收線圈組成，對于充電過程，下列說法正確的是()A.若增大充電電流的變化率，接收線圈的感應(yīng)電動勢將增大B.若縮小兩線圈距離，接收線圈的感應(yīng)電動勢將減小C.若增大兩線圈距離，接收線圈的感應(yīng)電動勢將增大D.忽略線圈電阻的能量損耗，傳輸過程沒有能量損失【答案】A【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，若增大充電電流的變化率，接收線圈中磁通量的變化率變大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將增大，A正確；若縮小兩線圈距離，接收線圈中的磁通量會變大，磁通量的變化率變大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將變大.同理若增大兩線圈距離，接收線圈的感應(yīng)電動勢將減小，B、C錯誤；送電線圈的能量通過磁場能傳遞給接受線圈，在傳遞過程中肯定有磁場能的損失，即使忽略線圈電阻的能量損耗，傳輸過程也會有能量損失，D錯誤.4.(2022年汕頭模擬)如圖為高鐵的供電流程圖，牽引變電所(視為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2)將高壓220kV或110kV降至27.5kV，再通過接觸網(wǎng)上的電線與車頂上的受電器使機(jī)車獲得25kV工作電壓，則()A.若電網(wǎng)的電壓為220kV，則n1∶n2＝1∶8B.若電網(wǎng)的電壓為110kV，則n1∶n2＝22∶5C.若高鐵機(jī)車運(yùn)行功率增大，機(jī)車工作電壓將會高于25kVD.高鐵機(jī)車運(yùn)行功率增大，牽引變電所至機(jī)車間的熱損耗功率也會隨之增大【答案】D【解析】若電網(wǎng)的電壓為220kV，則n1：n2＝220kV：27.5kV＝8∶1.若電網(wǎng)的電壓為110kV，則n1∶n2＝110kV∶27.5kV＝4∶1，A、B錯誤；若高鐵機(jī)車運(yùn)行功率增大，則牽引變電所副線圈輸入功率增大，而副線圈電壓不變，所以牽引變電所至機(jī)車間的電流增大，熱損耗功率也會隨之增大，導(dǎo)線電阻分壓增大，機(jī)車工作電壓將會低于25kV，C錯誤，D正確.5.(2022年合肥模擬)如圖所示為某種電吹風(fēng)機(jī)電路圖，圖中a、b、c、d為四個固定觸點(diǎn).繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的扇形金屬觸片P，可同時接觸兩個觸點(diǎn)，觸片P位于不同位置時，吹風(fēng)機(jī)可處于停機(jī)、吹冷風(fēng)和吹熱風(fēng)三種狀態(tài).圖示狀態(tài)剛好為觸片P接觸c、d兩點(diǎn).已知吹冷風(fēng)時的輸入功率為60W，小風(fēng)扇的額定電壓為60V，正常工作時小風(fēng)扇的輸出功率為52W，變壓器為理想變壓器，則下列說法中正確的是()A.當(dāng)扇形金屬觸片P與觸點(diǎn)c、d接觸時，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)B.當(dāng)扇形金屬觸片P與觸點(diǎn)a、b接觸時，電吹風(fēng)吹冷風(fēng)C.小風(fēng)扇的內(nèi)阻為8ΩD.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n【答案】CD【解析】由電路知識可知，當(dāng)扇形金屬觸片P與c、d接觸時，電吹風(fēng)的加熱電路和吹風(fēng)電路均沒有接通，故此時電吹風(fēng)處于停機(jī)狀態(tài)，A錯誤；當(dāng)扇形金屬觸片P與觸點(diǎn)a、b接觸時，電吹風(fēng)的加熱電路和吹風(fēng)電路均處于接通狀態(tài)，此時電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，B錯誤；由于小風(fēng)扇的額定電壓為U2＝60V，吹冷風(fēng)時小風(fēng)扇的輸入功率為60W，故小風(fēng)扇正常工作時的電流為I＝PU＝1A，小風(fēng)扇內(nèi)阻消耗的電功率為P熱＝P輸入－P輸出＝60W－52W＝8W，由P熱＝I2r，代入數(shù)據(jù)解得r＝8Ω，C正確；由題意可知，變壓器原線圈兩端的電壓為U1＝220V，副線圈兩端的電壓為U2＝60V，故有n1n26.(2022年惠州模擬)(多選)如圖所示為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，電壓表和電流表均為理想電表，原線圈接圖乙所示的正弦交流電，圖甲中Rt為熱敏電阻(其阻值隨溫度的升高而變小)，R為定值電阻.下列說法正確的是()A.交流電壓u的表達(dá)式為u＝362sin(100t)VB.若Rt處的溫度升高，則電流表的示數(shù)變大C.若Rt處的溫度升高，則變壓器的輸入功率變大D.變壓器原、副線圈中的磁通量隨時間的變化率之比為3∶1【答案】BC【解析】由圖乙可知交流電壓最大值Um＝362V，周期T＝0.02s，可由周期求出角速度值為ω＝2πT＝100πrad/s，則可得交流電壓u的表達(dá)式u＝362sin(100πt)V，A錯誤；電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)不變則電壓不變；因Rt處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，B正確；電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)不變則電壓不變；因Rt處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，根據(jù)P出＝U2I2可知輸出功率增大，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，可知輸入功率增大，C正確；變壓器原、副線圈中的磁通量隨時間的變化率之比為1∶1，故D錯誤綜合提升練7.如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖.發(fā)電機(jī)輸出功率恒定，升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2.在輸電線路的起始端接入兩個互感器，原、副線圈的匝數(shù)比分別為10∶1和1∶10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，各互感器和電表均為理想的，則下列說法正確的是()A.升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為nB.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流，輸電電流為100AC.線路輸送電功率是220kWD.將P上移，用戶獲得的電壓將降低【答案】C【解析】根據(jù)變壓器的原理可得升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2＝U1U2，A錯誤；采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流，從而減小輸電過程中的電能損失，根據(jù)電流互感器原理及匝數(shù)比為1∶10，由變壓器電流比可知I原I副＝n副n原＝101，得輸電電流為I2＝10×10A＝100A，B錯誤；電壓表的示數(shù)為220V，根據(jù)變壓器電壓比可知U原U副＝n原'n副'＝101，輸電電壓為U8.某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20kW，輸電線總電阻為6Ω.(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率；(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2