2024版高中同步新教材選擇性必修第二冊人教物理備課資源專題強(qiáng)化練8　交變電流的產(chǎn)生、描述的綜合應(yīng)用

2024版高中同步新教材選擇性必修第二冊人教物理備課資源專題強(qiáng)化練8交變電流的產(chǎn)生、描述的綜合應(yīng)用一、選擇題1.(2023江蘇南京、鎮(zhèn)江十校聯(lián)考)如圖(a)所示,虛線(磁場邊界)左側(cè)有一豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場,一邊長L=0.5m的正方形單匝線框從圖示位置以水平上邊O為軸順時針勻速轉(zhuǎn)動,進(jìn)入磁場區(qū)域。線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖線如圖(b)所示,π取3.14。下列說法正確的是()A.t=0時刻穿過線框的磁通量最大B.感應(yīng)電流i隨時間t變化的周期為0.16sC.線框在圖示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢約為4.9VD.該回路中交流電的有效值為0.04A2.【經(jīng)典題】(2023山東泰安新泰中學(xué)月考)如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電阻為R、半徑為L、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(O軸位于磁場邊界),則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()A.2BL2ω4R3.【多選題】面積均為S的兩個電阻相同的線圈,分別放在如圖甲、乙所示的磁場中,甲圖中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場,線圈在磁場中以周期T繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動;乙圖中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律為B=B0cos2πTt。從圖示位置開始計時,則()A.穿過兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同B.兩線圈中感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值的時刻不同C.經(jīng)過相同的時間t(t>T),兩線圈產(chǎn)生的熱量相同D.從此時刻起,經(jīng)過T4時間,通過兩線圈某一橫截面的電荷量不同 二、非選擇題4.(2022江蘇鎮(zhèn)江五校聯(lián)考)如圖所示,一個匝數(shù)N=10、面積為0.2m2的矩形線圈abcd,其電阻r=1Ω,以對稱軸OO'為軸勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n=120r/min,OO'的左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2.0T,M和N是兩個集流環(huán),負(fù)載電阻為R=4Ω,電表均為理想電表,導(dǎo)線的電阻不計,求:(1)感應(yīng)電動勢的最大值;(2)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過60°角過程中,通過負(fù)載電阻R的電荷量和平均感應(yīng)電動勢;(3)電壓表的示數(shù)。

答案與分層梯度式解析專題強(qiáng)化練8交變電流的產(chǎn)生、描述的綜合應(yīng)用1.D根據(jù)題圖(b)可知,t=0時刻,電流最大,則感應(yīng)電動勢最大,磁通量的變化率最大,磁通量為零,A錯誤;感應(yīng)電流i隨時間t變化的周期為T=0.16s×2=0.32s,B錯誤;線框在圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,Em=BSω=0.5×0.5×0.5×2π0.32V≈2.45V,C錯誤;根據(jù)有效值的定義,有I有效2RT=I2R×T2+0=Im22R×T2,2.B閉合導(dǎo)線框繞O軸勻速轉(zhuǎn)動進(jìn)入、穿出磁場時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv=BLω·L2;設(shè)線框轉(zhuǎn)動的周期為T,線框轉(zhuǎn)動一周只有T4的時間內(nèi)有感應(yīng)電流,感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖像如圖所示,根據(jù)交流電流的有效值的定義,有BLω·L2R2R·T4=I2RT3.AC題圖甲中線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,通過線圈的磁通量的變化規(guī)律為Φ甲=B0·Scos2πTt;題圖乙中線圈不動,磁場變化,通過線圈的磁通量的變化規(guī)律為Φ乙=S·B0cos2πTt,可知通過兩線圈的磁通量的變化規(guī)律相同,則兩線圈中的感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律相同,達(dá)到最大值的時刻也相同,最大值、有效值也相同,A正確,B錯誤;線圈產(chǎn)生的熱量為Q=E2Rt,因兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值E相同,電阻相同,所以相同時間內(nèi)兩線圈產(chǎn)生的熱量相同,C正確;經(jīng)過T4時間,通過兩線圈某一橫截面的電荷量q=Δ4.答案(1)8πV(2)0.2C12V(3)162解析(1)根據(jù)題意可知N=10,S=0.1m2,ω=2πn=2π×120×160解得感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω=8πV(2)根據(jù)題意可知,線圈開始轉(zhuǎn)動時,穿過線圈的磁通量為Φ1=BS=0.2Wb線圈轉(zhuǎn)過60°時,穿過線圈的磁通量為Φ2=BScos60°=0.1Wb線圈轉(zhuǎn)過60°角過程所用的時間為t=θω=1平均感應(yīng)電動勢E=NΔΦΔt=通過負(fù)載電阻R的電荷量為q=Er+Rt(3)根據(jù)題意可知,線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的是正弦式交變電流,則電動勢的有效值為E有=E電壓表的示數(shù)為U=E有r+RR第三章交變電流3變壓器基礎(chǔ)過關(guān)練題組一變壓器的工作原理1.下列關(guān)于變壓器的說法正確的是()A.變壓器工作的基礎(chǔ)是自感現(xiàn)象B.在原線圈中,電能轉(zhuǎn)化為磁場能C.電能能夠從原線圈傳遞到副線圈,是因?yàn)樵?、副線圈通過導(dǎo)線連在一起D.變壓器對恒定電流也能變壓2.【多選題】理想變壓器原、副線圈兩側(cè)一定相同的物理量有()A.交流的頻率B.交流的功率C.磁通量的變化率D.交流的峰值3.【經(jīng)典題】如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=4∶1,當(dāng)導(dǎo)體棒L在勻強(qiáng)磁場中向左做勻速直線運(yùn)動切割磁感線時,電流表A1的示數(shù)是12mA,則電流表A2的示數(shù)為()A.3mAB.0C.48mAD.與負(fù)載R的值有關(guān)

題組二理想變壓器的基本規(guī)律4.(2023河北張家口期末)手機(jī)充電器中裝有變壓器。用正弦交流電給手機(jī)充電時,原線圈兩端電壓為220V,副線圈兩端電壓為5V,副線圈中電流為2A,若將變壓器視為理想變壓器,則()A.原、副線圈的匝數(shù)比為1∶44B.原線圈中的電流約為0.05AC.副線圈兩端電壓的最大值為5VD.原、副線圈的功率之比為44∶15.(2023江西九江月考)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,a、b端接入一正弦交流電源。L1是規(guī)格為“21V6W”的小燈泡,L2是規(guī)格為“3V9W”的小燈泡。當(dāng)滑動變阻器的滑片P處于中間位置時,兩小燈泡都正常發(fā)光。此時變壓器的輸出功率為()A.126WB.125WC.124WD.189W6.(2023四川成都樹德中學(xué)月考)某變電所將如圖所示的正弦交流電降為220V,供居民小區(qū)用電,則該變電所的變壓器()A.原、副線圈匝數(shù)比為500∶1B.原線圈的導(dǎo)線比副線圈的要細(xì)C.副線圈中電流的頻率是0.5HzD.輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和7.【經(jīng)典題】(2023北京交通大學(xué)附屬中學(xué)期中)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=2202sinπtV的交流電源上,副線圈接有R=55Ω的負(fù)載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是()A.原線圈的輸入功率為2202WB.電流表的讀數(shù)為1AC.電壓表的讀數(shù)為1102VD.副線圈輸出交流電的周期為50s8.(2023廣東廣州大學(xué)附屬中學(xué)月考)某種小夜燈標(biāo)有“2W0.5A”字樣,插進(jìn)插座即可正常發(fā)光。拆開外殼發(fā)現(xiàn)小夜燈內(nèi)部自帶變壓器,這相當(dāng)于交流電源u=2202sin100πt(t的單位為s,u的單位為V)通過理想變壓器對燈泡供電,如圖所示,則()A.流過燈泡電流的周期為0.01sB.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=55∶1C.圖中電流表的讀數(shù)為27.5AD.交流電源的輸出功率為22W題組三有多個副線圈的理想變壓器問題9.【多選題】(2022河北邯鄲期末)一理想變壓器的示意圖如圖所示,原線圈的匝數(shù)n1=2200,其中一副線圈的匝數(shù)n2=1000,該副線圈兩端接有阻值R=25Ω的電阻;另一副線圈的匝數(shù)n3=300,兩端接有額定電壓為30V、額定功率為15W的燈泡L。原線圈接入交變電源后,燈泡L恰能正常發(fā)光。則()A.原線圈兩端的電壓有效值為220VB.原線圈的輸入功率為375WC.通過電阻R的電流有效值為0.2AD.電阻R消耗的電功率為400W10.【經(jīng)典題】(2023北京西城模擬)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在輸出電壓有效值不變的正弦交流電源上,副線圈的中間有一抽頭將副線圈分為匝數(shù)分別為n1和n2的兩部分,抽頭上接有定值電阻R。開關(guān)S接通“1”“2”時電流表的示數(shù)分別為I1、I2,則I1I2為(A.n12C.n1n題組四實(shí)驗(yàn):探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系11.(2023福建南平月考)在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,可拆變壓器如圖所示。(1)觀察兩個線圈的導(dǎo)線,發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同,導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)(填“多”或“少”)。

(2)在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間,用電壓表測得副線圈的“0”和“4”兩個接線柱之間的電壓為3.0V,則原線圈的輸入電壓可能為。(填選項(xiàng)前的字母)

A.1.5VB.6.0VC.7.0V(3)實(shí)驗(yàn)中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別,原因不可能為。(填選項(xiàng)前的字母)

A.原、副線圈上通過電流時發(fā)熱B.鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱C.變壓器鐵芯漏磁D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化

能力提升練題組一理想變壓器的動態(tài)變化問題1.【經(jīng)典題】(2021河北唐山期末)如圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。如果變壓器的輸入電壓不變,變壓器上的能量損失可以忽略,電壓表、電流表均為理想電表,當(dāng)滑動變阻器R的滑片向下移動時()A.電壓表V2示數(shù)變小B.電壓表V3示數(shù)變大C.電流表A2示數(shù)變大D.電流表A1示數(shù)變小2.(2023遼寧鞍山模擬)如圖所示,理想變壓器的原線圈a、b兩端接正弦交流電,副線圈c、d兩端通過輸電線接兩只相同的燈泡L1和L2,輸電線的等效電阻為R,在圖示狀態(tài)開關(guān)S是斷開的。當(dāng)開關(guān)S閉合時,下列判斷正確的是()A.副線圈c、d兩端的電壓減小B.原線圈a、b兩端的電壓增大C.燈泡L1兩端的電壓減小D.等效電阻R兩端的電壓不變3.(2023重慶西南大學(xué)附中期中)如圖所示,理想變壓器原線圈接入交流電源,副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為定值電阻,開關(guān)S是閉合的。V1和V2為理想電壓表,讀數(shù)分別為U1和U2;A1、A2和A3為理想電流表,讀數(shù)分別為I1、I2和I3?，F(xiàn)斷開S,U1數(shù)值不變,則()A.U2不變、I3變大B.U2變小、I3變大C.I1不變、I2變小D.I1變大、I2變大4.【經(jīng)典題】(2023廣東茂名信宜二中期中)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為22∶1,b是原線圈的抽頭,副線圈接理想電壓表和理想電流表。在原線圈c、d兩端加上u1=1102·sin100πtV的交變電壓,則()A.開關(guān)與a連接時,電壓表的示數(shù)為5VB.開關(guān)與a連接時,滑動變阻器觸頭P向上移動,電壓表示數(shù)變小C.開關(guān)與b連接時,滑動變阻器觸頭P向下移動,電流表示數(shù)變小D.變阻器R不變,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,輸入功率不變題組二含多個副線圈的理想變壓器問題5.【多選題】(2022重慶巴蜀中學(xué)月考)如圖所示,一理想變壓器原線圈與e=2202sin100πtV的交流電源連接,兩副線圈分別接燈泡和電動機(jī),原線圈匝數(shù)n1=120,連接電動機(jī)的副線圈匝數(shù)n3=30,電流表示數(shù)為2A,標(biāo)注有“110V55W”的燈泡正常發(fā)光,電動機(jī)線圈的總電阻為1Ω,則下列說法中正確的是()A.流過燈泡的交變電流的頻率為60HzB.燈泡兩端的電壓峰值為1102VC.流過電動機(jī)的電流為55AD.電動機(jī)的輸出功率為336W6.【經(jīng)典題】【多選題】(2023山東青島第十七中學(xué)月考)如圖所示,一理想變壓器的副線圈為雙繞組,兩燈泡L1、L2規(guī)格完全相同,額定電壓為5V,原線圈中接入正弦式交變電壓u=102·sin100πtV,若只閉合開關(guān)S1,電流表示數(shù)為0.2A,若只閉合開關(guān)S2,燈泡L2恰好正常發(fā)光,電流表示數(shù)為1.25A,則()A.兩副線圈匝數(shù)比為n2∶n3=2∶5B.只閉合開關(guān)S1時,燈泡L1消耗的功率為2.5WC.若兩開關(guān)都閉合,電路消耗的總功率為14.5WD.若兩開關(guān)同時閉合,燈泡L1比燈泡L2亮7.【多選題】(2022湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)為某地鐵系統(tǒng)供電的變電站示意圖如圖所示,理想變壓器原線圈兩端連接電壓有效值為35kV的電源,兩副線圈分別連接牽引電機(jī)和照明系統(tǒng)(連接牽引電機(jī)的副線圈簡稱副線圈1,連接照明系統(tǒng)的副線圈簡稱副線圈2),牽引電機(jī)的額定電壓為1180V,照明系統(tǒng)的額定電壓為220V,S為照明系統(tǒng)中的一條支路的開關(guān)。下列說法正確的是()A.S閉合后,副線圈2兩端的電壓減小B.S閉合后,電源的輸出功率增大C.S閉合后,副線圈1中的電流比副線圈2中的電流增加得多D.原線圈和副線圈1的匝數(shù)之比為n1∶n2=1750∶59題組三原線圈電路含有負(fù)載問題8.(2023江蘇南通如皋中學(xué)階段測試)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為7∶1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上,則()A.原、副線圈中交流電的頻率之比為1∶7B.原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為49∶1C.理想電壓表的示數(shù)為2207D.原線圈回路中電阻兩端的電壓為4.4V9.【多選題】(2022河北新高考聯(lián)考)如圖所示的理想變壓器中,原、副線圈的匝數(shù)之比為n1∶n2=3∶1,現(xiàn)在M、N兩點(diǎn)間接一交流電源,小燈泡a、b、c均正常發(fā)光,小燈泡b正常發(fā)光時的電阻為4Ω、額定功率為16W,小燈泡a、c的額定功率、電阻均相同,已知電源的輸出功率為32W,則下列說法正確的是()A.小燈泡c的額定功率為8WB.小燈泡a的額定電流為0.5AC.小燈泡b的額定電壓為8VD.M、N間所加電源的電壓為24V10.【經(jīng)典題】【多選題】(2023陜西西安第一中學(xué)期末)圖中L1、L2是規(guī)格為“4V3W”的燈泡,a、b間所接的交變電壓u=162sin100πtV。現(xiàn)調(diào)節(jié)電阻箱R為某一值時,恰好能使兩個燈泡均正常發(fā)光。已知變壓器為理想變壓器,電表均為理想電表。則()A.電流表A2示數(shù)為1.5AB.電流表A2示數(shù)為2.25AC.增大電阻箱R連入電路的阻值,L1會變暗D.增大電阻箱R連入電路的阻值,L2會變暗11.(2023河北保定月考)如圖所示,一理想變壓器原線圈與定值電阻R1、理想電流表A1一起接入電壓為U的交流電源上,原線圈接入電路的匝數(shù)可通過調(diào)節(jié)觸頭P進(jìn)行改變,副線圈和電阻箱R2、理想電流表A2連接在一起,下列說法正確的是()A.保持R2不變,將觸頭P向上移動,則A1的示數(shù)變大B.保持R2不變,將觸頭P向下移動,電源輸出的總功率變小C.保持P的位置不動,增大R2,則A1的示數(shù)減小,A2的示數(shù)減小D.保持P的位置不動,增大R2,則R2的電功率變小,R1的電功率不變題組四幾種常見的變壓器12.(2023四川內(nèi)江威遠(yuǎn)中學(xué)期中)如圖所示的四個圖中,哪一個代表電壓互感器結(jié)構(gòu)()13.【多選題】(2023北京理工大學(xué)附屬中學(xué)期中)調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器,它的構(gòu)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(zhuǎn)動滑動觸頭P就可以調(diào)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兩端接交流電源,變壓器可視為理想變壓器。則下列說法中正確的是()A.當(dāng)滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時,電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變大B.當(dāng)滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大C.當(dāng)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)變小D.當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時,電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大

答案與分層梯度式解析第三章交變電流3變壓器基礎(chǔ)過關(guān)練1.B2.ABC3.B4.B5.A6.B7.B8.B9.AD10.A1.B變壓器工作的基礎(chǔ)是互感現(xiàn)象,A錯誤。在原線圈中電能轉(zhuǎn)化為磁場能,副線圈中磁場能轉(zhuǎn)化成電能,電能是通過磁場從原線圈傳遞到副線圈的,B正確,C錯誤。變壓器只能對變化的電流有變壓作用,D錯誤。2.ABC理想變壓器的特點(diǎn)是沒有能量損耗和漏磁,而且任意時刻通過原、副線圈的磁通量是相等的,且原、副線圈電流的變化周期是相等的,所以理想變壓器原、副線圈兩側(cè)一定相同的物理量是交流的頻率、功率、磁通量的變化率,選項(xiàng)A、B、C正確,D錯誤。3.B導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,是一定值,穿過副線圈的磁通量不變,是一定值,副線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,則副線圈中的電流為0,電流表A2的示數(shù)為0,選項(xiàng)A、C、D錯誤,B正確。4.B理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比,可得n1n2=U1U2=44,選項(xiàng)A錯誤;理想變壓器不改變功率,即原、副線圈功率相等,可得U1I1=U2I2,解得原線圈中的電流為I1≈0.05A,選項(xiàng)B正確,D錯誤;原、副線圈中均為正弦交流電,故副線圈兩端電壓的最大值為U2m=2U5.A兩小燈泡都正常發(fā)光,所以原線圈中的電流為I1=IL2=PL2UL2=93A=3A,副線圈兩端的電壓為U2=UL1=21V,由變流比公式I1I2=n2n1可得,副線圈中的電流I2=2I1=6A,該理想變壓器的輸出功率為6.B變壓器輸入電壓的有效值U1=Um2=1100022V=11000V,原、副線圈匝數(shù)比為n1n2=U1U2=11000V220V=501,A錯誤;降壓變壓器中副線圈的電流大于原線圈的電流,所以副線圈導(dǎo)線比原線圈導(dǎo)線粗,B正確;交流電的頻率f=1T=10.02s=50Hz方法技巧關(guān)于變壓器關(guān)系式的兩點(diǎn)說明:(1)對于公式U1U2=n1(2)由I1I2=n2n1知,對于只有一個副線圈的變壓器,電流與匝數(shù)成反比。因此,變壓器高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小7.B原線圈接在u=2202sinπtV的交流電源上,原線圈的輸入電壓的有效值U1=22022V=220V,副線圈兩端電壓U2=n2n1U1=12×220V=110V,所以電壓表的讀數(shù)為110V,C錯誤;理想變壓器原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率,P1=P2=U22R=110255W=220W,A錯誤;電流表的讀數(shù)為原線圈電流的有效值,I1=P1U1=2208.B變壓器不改變交流電的周期,所以流過燈泡電流的周期為T=2πω=2π100πs=0.02s,A錯誤;原線圈兩端的電壓為U1=Um2=220V,副線圈兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓,為U2=PLIL=20.5V=4V,根據(jù)變壓比公式有n1n2=U1U2=220V4V=551,B正確;根據(jù)變流比公式I1I2=n29.AD由于燈泡正常發(fā)光,則與燈泡相連的副線圈兩端的電壓為U3=30V,根據(jù)U1U3=n1n3=2200300,可得原線圈兩端的電壓有效值為U1=220V,故A正確;根據(jù)U1U2=n1n2=22001000,可得與電阻連接的副線圈兩端電壓為U2=100V,根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率,得變壓器原線圈的輸入功率為P1=P2+P3=U22R+PL=100225W+15W=415W,B錯誤;通過電阻R的電流有效值為I2=U10.A設(shè)變壓器原線圈兩端的電壓為U0,匝數(shù)為n0,根據(jù)變壓器原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知,副線圈匝數(shù)為n1和n2時的輸出電壓分別為U1=n1n0U0,U2=n2n0U0,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,可得I1U0=U12R,I2U011.答案(1)少(2)C(3)D解析(1)對于變壓器,根據(jù)I1I2=n2n1(2)若是理想變壓器,則有U1U2=n1n2,將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間,用電壓表測副線圈的“0”和“4”兩個接線柱間的電壓,則原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,副線圈電壓U2=3.0V,則原線圈的電壓U1=6.0V,考慮到不是理想變壓器,有漏磁等現(xiàn)象,則原線圈的輸入電壓應(yīng)大于6(3)原、副線圈上通過電流時發(fā)熱,鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱,變壓器鐵芯漏磁,都會使變壓器工作時有能量損耗,從而使原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別;原線圈輸入電壓發(fā)生變化,不會影響電壓比和匝數(shù)比。故選D。能力提升練1.C2.C3.A4.A5.BD6.AC7.BD8.D9.AC10.AC11.C12.B13.AC1.C原線圈輸入電壓不變,匝數(shù)比不變,副線圈電壓不變,即電壓表V2示數(shù)不變,A錯誤;當(dāng)R的滑片向下移動時,接入電路中的阻值減小,則副線圈中的電流變大,電流表A2示數(shù)變大,根據(jù)原、副線圈電流關(guān)系可知,電流表A1示數(shù)變大,C正確,D錯誤;副線圈中的電流變大,則R0兩端電壓增大,而副線圈輸出電壓不變,則R兩端電壓減小,即電壓表V3示數(shù)變小,B錯誤。方法技巧含有變壓器的動態(tài)電路問題的解題思路2.C原線圈a、b兩端接正弦交流電,可知原線圈兩端的電壓U1不變;原、副線圈的電壓之比為U1U2=n1n2,當(dāng)開關(guān)S閉合時,原、副線圈匝數(shù)之比不變,則副線圈c、d兩端的電壓U2也不變,A、B錯誤。當(dāng)開關(guān)S閉合時,副線圈電路的總電阻減小,副線圈中的電流增大,等效電阻R兩端的電壓UR=IR,可知電壓增大;燈泡L1兩端的電壓為UL1=U2-UR3.A根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓跟匝數(shù)的關(guān)系有U1U2=n1n2,U1數(shù)值不變,匝數(shù)比不變,則U2不變,斷開S,并聯(lián)電路的電阻變大,副線圈的總電阻變大,由于副線圈兩端電壓U2不變,所以總電流減小,即I2變小,原線圈中的電流也減小,即I1變小,由于副線圈電流減小,所以副線圈電路中4.A開關(guān)與a連接時,根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系U1U2=n1n2,可得副線圈兩端的電壓即電壓表的示數(shù)為U2=5V,A正確;開關(guān)與a連接時,根據(jù)U1U2=n1n2,可得副線圈兩端的電壓不變,即電壓表示數(shù)不變,與負(fù)載變化無關(guān),B錯誤;開關(guān)與b連接時,滑動變阻器的觸頭P向下移動,R接入電路的電阻減小,電流表示數(shù)變大,C錯誤;變阻器5.BD交流電源的頻率f=ω2π=100π2πHz=50Hz,變壓器不改變交流電頻率,選項(xiàng)A錯誤;燈泡的額定電壓為有效值,可知燈泡兩端的電壓峰值為1102V,選項(xiàng)B正確;由n1n3=U1U3,可得U3=55V,又U1I1=U2I2+U3I3,解得I3=7A,電動機(jī)的輸出功率為P出6.AC原線圈電壓的有效值為U1=1022V=10V,若只閉合開關(guān)S2,燈泡L2恰好正常發(fā)光,燈泡L2兩端電壓為額定電壓,故與燈泡L2相連的副線圈兩端的電壓U3=5V,則有n1n3=U1U3=10V5V=21;由于電流表示數(shù)為1.25A,則燈泡的額定電流為I3=n1n3I1=2.5A,燈泡L2的電阻為RL2=U3I3=52.5Ω=2Ω;若只閉合開關(guān)S1,電流表示數(shù)I'1=0.2A,則有U1I'1=I22RL1,解得I2=1A,燈泡L1消耗的功率為P1=I22RL1=12×2W=2W,根據(jù)I'1n1=I2n2,解得n1n2=51,所以n2∶n3=2∶5,A正確,B錯誤。若兩開關(guān)都閉合,根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知,兩個副線圈兩端電壓不變,燈泡中電流也不變,燈泡L1的功率P1=2W,燈泡L2的功率P7.BDS閉合后,副線圈2兩端的電壓不變,副線圈2消耗的功率增加,則電源的輸出功率增大,選項(xiàng)A錯誤,B正確;S閉合后,副線圈1中的電流不變,選項(xiàng)C錯誤;根據(jù)n1n2=U1U2,可得原線圈和副線圈1的匝數(shù)之比為8.D變壓器不改變交流電的頻率,原、副線圈中交流電的頻率之比為1∶1,A錯誤;由P=I2R得,原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比P1P2=I12I22=n22n12=149,B錯誤;電源電壓U=220V,假設(shè)原線圈電流I1=I,原線圈電壓U1=U-IR,則副線圈電流I2=7I,副線圈電壓U2=I2R=7IR,由U9.AC設(shè)原線圈的功率為P,則有Pa+P=32W,Pc+16W=P,Pa=Pc,聯(lián)立解得Pc=8W,選項(xiàng)A正確;小燈泡b消耗的功率為Pb=U22Rb,解得U2=PbRb=16×4V=8V,燈泡c的額定電流為Ic=PcU2=88A=1A,小燈泡b的額定電流為Ib=PbU2=168A=2A,由10.ACa、b間所接的交變電壓的有效值為U=Um2=16V,兩個燈泡均正常發(fā)光,則副線圈的電壓U2=4V,原線圈的電壓U1=U-UL1=16V-4V=12V,則原、副線圈的匝數(shù)之比為n1n2=U1U2=12V4V=31,電流表A1示數(shù)為I1=PL1UL1=3W4V=0.75A,副線圈中的電流I2=n1I1n2=2.25A,電流表A2的示數(shù)為I=I2-IL2=2.25A-0.75A=1.5A,A正確,B錯誤;設(shè)變壓器及副線圈連接的負(fù)載的等效電阻為R等效=U1I1,副線圈的總電阻為R副=U2I2,R等效=U1I1=n1n2·U2n2n1·I2=n1n22U2I2=n1n22導(dǎo)師點(diǎn)睛本題屬于理想變壓器動態(tài)問題,當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時,引起原、副線圈電流、電壓變化,可將變壓器及副線圈連接的負(fù)載等效為一個純電阻,R等效=U1I1=n1n2·U2n11.C根據(jù)電路連接情況可知U=U1+I1R1,根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)關(guān)系可知U1U2=n1n2,I1I2=n2n1,根據(jù)歐姆定律可知U2=I2R2,聯(lián)立可得U=I1R1+n12n22R2,保持R2不變,將觸頭P向上移動,則n1增大,根據(jù)上述推導(dǎo)可知I1變小,即A1的示數(shù)變小,A錯誤;保持R2不變,將觸頭P向下移動,n1減小,則I1增大,根據(jù)P=UI1可知,電源輸出的總功率變大,B錯誤;保持P的位置不動,增大R2,根據(jù)上述推導(dǎo)可知I1、I2變小,即A1和A12.B電壓互感器是把高電壓通過變壓器變?yōu)榈碗妷汉笤贉y量,通過匝數(shù)比可求高電壓的電壓數(shù)值,所以需要將電壓互感器并聯(lián)到電路中,且輸入端線圈匝數(shù)大于輸出端線圈匝數(shù),故選B。方法技巧區(qū)分電壓互感器與電流互感器的三個標(biāo)志(1)測量儀器不同,電壓互感器用電壓表,電流互感器用電流表。(2)原、副線圈匝數(shù)關(guān)系不同,電壓互感器是降壓變壓器,n1>n2;電流互感器是升壓變壓器,n1<n2。(3)原線圈接線方式不同,前者接在火線和零線間,后者接在火線上。13.AC保持滑動變阻器連入電路的阻值不變,滑動觸頭P沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時,變壓器的原線圈的匝數(shù)不變,副線圈的匝數(shù)增大,故M、N兩端的電壓增大,總電流增大,滑動變阻器兩端的電壓增大,電流表的讀數(shù)變大,A正確,B錯誤。當(dāng)保持P的位置不動,即保持變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比不變,則M、N兩端的電壓不變,當(dāng)將滑動變阻器的滑動觸頭向下移動時,連入電路的電阻變小,因而總電流增大;R1所分的電壓增大,并聯(lián)支路的電壓即電壓表的示數(shù)減小,流過R2的電流變小,但總電流變大,所以電流表讀數(shù)變大,故C正確,D錯誤。專題強(qiáng)化練9交變電流與理想變壓器的綜合問題一、選擇題1.【經(jīng)典題】(2023湖北咸寧赤壁一中期中)如圖所示,R為定值電阻,A、B、C、D、E為五個完全相同的燈泡。當(dāng)燈泡正常發(fā)光時其阻值也為R,額定電壓為U,額定電流為I,額定功率為P。理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為k。若燈泡都正常發(fā)光,則下列說法中正確的是()A.交流電源的輸出功率為21PB.通過R的電流為4IC.交流電源的輸出電壓為6UD.若再把兩個相同燈泡串聯(lián)后并聯(lián)到副線圈上,為使所有燈泡正常發(fā)光,則需要交流電源輸出電壓變?yōu)?U2.(2023重慶巴蜀中學(xué)月考)如圖所示,矩形線圈abcd與理想變壓器的原線圈組成閉合電路,原線圈中的抽頭P置于最上端。矩形線圈abcd在有界勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動,且磁場只分布在bc邊的左側(cè),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,線圈面積為S,轉(zhuǎn)動的角速度為ω,匝數(shù)為N,線圈電阻不計,則下列說法正確的是(電容器對電流的阻礙作用大小可用XC=12πCf表示)(A.原線圈兩端電壓的有效值為22B.線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置時,矩形線圈的瞬時感應(yīng)電動勢最大C.將抽頭P下滑,燈泡變暗D.將電容器的電容C變大,燈泡將變亮3.【多選題】(2023河北滄州月考)脈沖點(diǎn)火器是利用脈沖原理產(chǎn)生連續(xù)性瞬間電火花,從而點(diǎn)燃燃?xì)饩呋鹧娴碾娮赢a(chǎn)品。某款家用燃?xì)庠畹碾娮狱c(diǎn)火器如圖甲所示,其內(nèi)部需要一節(jié)干電池供電,其工作原理如圖乙所示,轉(zhuǎn)換器可以將直流電壓轉(zhuǎn)化為如圖丙所示的脈沖電壓(波形可認(rèn)為按正弦規(guī)律變化),峰值為5V,將其加在理想升壓變壓器的原線圈兩端,當(dāng)變壓器副線圈兩端電壓的瞬時值大于5000V時,鋼針和金屬板就會產(chǎn)生電火花,進(jìn)而點(diǎn)燃燃?xì)庠?。下列說法正確的是()A.燃?xì)庠铧c(diǎn)火屬于尖端放電現(xiàn)象B.圖乙中理想電壓表的示數(shù)為2.5VC.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比應(yīng)滿足n1nD.點(diǎn)火器正常工作時,單位時間內(nèi)放電次數(shù)為14.【多選題】(2022河南名校聯(lián)盟大聯(lián)考)如圖所示,一個小型交流發(fā)電機(jī)輸出端連接在理想變壓器的原線圈上,副線圈所在電路中接有理想二極管、電容為C=2×10-4F的電容器和阻值為R=20Ω的電阻,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=1∶2。已知交流發(fā)電機(jī)內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,發(fā)電機(jī)線圈匝數(shù)N=10,內(nèi)阻不計且線圈面積是0.2m2,發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的角速度大小為25rad/s,電壓表是理想電表,下列說法正確的是()A.電壓表示數(shù)為10VB.電阻R的電功率等于10WC.電容器上的電荷量為22×10-3CD.電容器上的電荷量為4×10-3C5.【多選題】(2023福建泉州七中期中)某電磁感應(yīng)式無線充電系統(tǒng)原理如圖所示,當(dāng)下方送電線圈a、b兩端接上220V的正弦交變電流后,會在上方臨近的受電線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而實(shí)現(xiàn)充電器與用電裝置間的能量傳遞。若該裝置等效為一個無漏磁的理想變壓器:送電線圈的匝數(shù)為n1,受電線圈匝數(shù)為n2,且n1∶n2=3∶1。兩個線圈中所接的電阻R1、R2的阻值都為R,當(dāng)該裝置給手機(jī)充電時,測得R1兩端的電壓為c、d兩端電壓的三分之一,下列說法正確的是()A.受電線圈c、d兩端的輸出電壓為66VB.流過送電線圈、受電線圈的電流之比為1∶3C.電阻R1和R2所消耗的功率之比為1∶3D.a、b端輸入電壓不變,若減小R1的阻值,受電線圈的輸出電壓不受影響6.【經(jīng)典題】(2023湖南師大附中模擬)如圖所示,一理想自耦變壓器線圈AB繞在一個圓環(huán)形閉合鐵芯上,在A、B端輸入正弦交流電壓u=2202sin100πtV,L1和L2為相同的燈泡,其電阻R=110Ω且恒定不變,定值電阻的阻值R0為燈泡阻值的12。當(dāng)滑片P處于如圖所示位置時,A、B端與P、B端匝數(shù)比為3∶1;S1、S2閉合時,兩燈泡均正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.燈泡正常發(fā)光的電流為1AB.燈泡正常發(fā)光的電功率為55WC.S1、S2均閉合時,將P沿順時針方向轉(zhuǎn)動,L1一定變暗D.斷開S1,閉合S2,將P沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,定值電阻消耗的電功率一定變大二、非選擇題7.(2022江蘇南通期末)圖甲為某同學(xué)設(shè)計的充電裝置示意圖,線圈ab匝數(shù)為n=100,面積為S=10-3m2,勻強(qiáng)磁場方向垂直于線圈平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示。理想變壓器副線圈接充電器,已知額定電壓為6V的充電器恰能正常工作,不計線圈電阻。求:(1)線圈ab中的最大感應(yīng)電動勢Em;(2)變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2。甲乙

答案與分層梯度式解析專題強(qiáng)化練9交變電流與理想變壓器的綜合問題1.C2.D3.AD4.BD5.AB6.C1.C由于燈泡都能正常發(fā)光,則變壓器原線圈兩端的電壓為U,副線圈兩端的電壓為2U,原、副線圈匝數(shù)比k=12,通過副線圈的電流為2I,則原線圈中的電流為4I,通過電阻R的電流為5I,根據(jù)P=I2R可得電阻R的功率為25P,則交流電源的輸出功率為25P+5P=30P,A、B錯誤。交流電源的輸出電壓為U'=5IR+IR=6IR=6U,C正確。若再把兩個相同的燈泡串聯(lián)后并聯(lián)到副線圈上,為使所有燈泡正常發(fā)光,則變壓器原線圈兩端的電壓為U,副線圈兩端的電壓為2U,原、副線圈匝數(shù)比k=12,通過副線圈的電流為3I,則原線圈中的電流為6I,通過電阻R的電流為7I,則需要交流電源輸出電壓變?yōu)閁″=7IR+IR=7U+U=8U2.D矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω,在轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)有一半時間沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,設(shè)原線圈兩端電壓的有效值為U1,根據(jù)有效值的定義有(Em2)2R·T2=U12R·T,解得U1=Em2=NBSω2,A錯誤;矩形線圈轉(zhuǎn)動到圖示位置時,線圈平面與磁場垂直,磁通量最大,磁通量的變化率為0,矩形線圈的瞬時感應(yīng)電動勢為0,B錯誤;將抽頭P下滑,則n1減小,由理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系U1U2=n1n2,可知U2變大,則燈泡變亮3.AD由題意可知,燃?xì)庠铧c(diǎn)火屬于尖端放電現(xiàn)象,A正確;理想電壓表的示數(shù)為變壓器原線圈兩端電壓的有效值,設(shè)為U1,根據(jù)有效值定義可得Um22R×T4=U12RT,解得U1=524V,B錯誤;當(dāng)變壓器副線圈兩端電壓的瞬時值大于5000V時,鋼針和金屬板就會產(chǎn)生電火花,臨界情況為n1∶n2=5V∶5000V,故變壓器原、副線圈的匝數(shù)比應(yīng)滿足n1n2<11000,C錯誤4.BD發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的峰值Em=NBSω=10×0.2×0.2×25V=10V,電壓表示數(shù)為有效值,且E有=Em2=52V,即電壓表示數(shù)為52V,選項(xiàng)A錯誤;變壓器原線圈兩端電壓U1=E有=52V,電阻R兩端的電壓U2=n2n1U1=102V,故電阻R的電功率P=U22R=10W,選項(xiàng)B正確;由于二極管具有單向?qū)щ娦?電容器只充電不放電,由變壓器的匝數(shù)比可知電阻R兩端的電壓最大值為20V,此即電容器兩端電壓最大值,故電容器上的電荷量Q=CU=2×105.AB根據(jù)理想變壓器變流比公式I1I2=n2n1,可得送電線圈、受電線圈(原、副線圈)的電流比為1∶3,B正確。根據(jù)P=I2R可知電阻R1和R2消耗的電功率之比為1∶9,C錯誤。設(shè)受電線圈兩端的電壓即c、d兩端的電壓U2=U,由U1U2=n1n2得U1=3U;由于R1兩端的電壓為c、d兩端電壓的三分之一,則有3U+U3=220V,得U=66V,即受電線圈c、d兩端的輸出電壓U2=66V,A正確。a、b端輸入電壓不變6.C關(guān)鍵點(diǎn)撥(1)將A、B間的自耦變壓器及其右端部分等效為一純電阻,RAB=U1I1=nn1n2(2)在原線圈上接有負(fù)載L1時,可以將L1的電阻等效為電源內(nèi)阻,借助閉合電路歐姆定律分析副線圈中功率變化問題,RAB與r越接近,等效電源輸出功率越大,當(dāng)RAB=r時,等效電源輸出功率最大。正弦交流電壓有效值U有效=22022V=220V,S1、S2閉合時,副線圈電路的阻值R副=R·R2R+R2=R3,則A、B間的等效電阻RAB=n1n22R副=3R,此時流過燈泡L1的電流(燈泡正常發(fā)光的電流)I=U有效R+RAB=0.5A,A錯誤;燈泡正常發(fā)光的電功率為P=I2R=27.5W,B錯誤;P順時針轉(zhuǎn)動,n2減小,則n1n2增大,RAB增大,則流過燈泡L1的電流減小,燈泡L1一定變暗,C正確;斷開S1,閉合S2,則A、B間的等效電阻RAB=n1n22R0,P逆時針轉(zhuǎn)動,n2增大,則n1n2變小,n1n2由3∶1變?yōu)?∶1,RAB由927.答案(1)2V(2)1∶6解析(1)由題圖乙可知磁場變化周期T=0.2s則ω=2πT又Em=nBmSω代入數(shù)據(jù)可得Em=2V(2)對理想變壓器,有U1U其中U1=Em2,U可得n1∶n2=1∶6

第三章交變電流4電能的輸送基礎(chǔ)過關(guān)練題組一高壓輸電分析及輸電損耗1.【經(jīng)典題】(2023山東濟(jì)南月考)我國已經(jīng)成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A地到B地原采用超高壓輸電,在保持輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下,當(dāng)換用電壓更高的特高壓輸電后,下列說法正確的是()A.輸電線兩端的電壓變大B.輸電線流過的電流變大C.輸電線損失的電功率變小D.輸送到B處的電功率變小2.(2023重慶八中模擬)2022年8月,重慶地區(qū)普遍高溫,生活、生產(chǎn)用電激增。在如圖所示的某地遠(yuǎn)距離輸電電路圖中,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,如果發(fā)電廠的輸出功率增大為原來的2倍,輸電線上損耗的功率將增大為原來的()A.1倍B.2倍C.4倍D.8倍3.(2022浙江余杭高中等三校聯(lián)考)某發(fā)電廠向工廠供電,輸送的功率為P,輸出的電壓為U,輸電線路的總電阻為r。若用原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10的理想升壓變壓器輸電,則工廠得到的功率為()A.P2rC.P-P2r100U4.某發(fā)電廠將11kV的電壓輸送到遠(yuǎn)處的用戶端,在用戶端為了能得到220V的電壓,安裝有一變壓器,若輸電線總電阻為110Ω,輸送電流為10A,則用戶端變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為()A.50∶1B.45∶1C.55∶2D.45∶2題組二電網(wǎng)輸電的分析與計算5.【經(jīng)典題】(2023江西撫州臨川一中月考)某電站用500kV電壓輸電給300km外的用戶使用,其輸出電功率是3×106kW,輸電線總電阻為2.5Ω,則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為3.0×105AB.輸電線上由電阻造成的電壓損失為15kVC.若改用5kV的電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108kWD.輸電線上損失的功率為ΔP=U2r,U為輸電電壓,6.(2023廣東信宜第二中學(xué)期中)如圖所示,某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=100kW,發(fā)電機(jī)輸出的電壓U1=400V,經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電,輸電線總電阻R線=4Ω,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知輸電線上損失的功率P線=2.5kW,假設(shè)變壓器均為理想變壓器,下列說法正確的是()A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=25AB.輸電線上的電流I線=625AC.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=195∶11D.用戶得到的電流I4=400A7.【多選題】(2022湖南岳陽二模)如圖為電能輸送示意圖,左側(cè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶3,連接兩變壓器的輸電線的總電阻為10Ω,右側(cè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1,輸電線上損失的功率為10W。已知降壓變壓器副線圈兩端的交變電壓的瞬時值表達(dá)式為u2=2202sin100πt(V),將變壓器視為理想變壓器,下列說法正確的是()A.負(fù)載電阻的阻值為440ΩB.升壓變壓器輸入功率為450WC.通過輸電線的電流為1AD.升壓變壓器輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為u1=150sin100πt(V)8.【多選題】如圖所示為電能輸送的示意圖,升壓、降壓變壓器均為理想變壓器,輸電線總電阻R為8Ω,升壓變壓器的輸入功率為100kW,用戶端得到的電壓為220V,得到的功率為95kW。下列說法正確的是()A.輸電線上損失的電壓為200VB.升壓變壓器輸出電壓為3800VC.降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為190D.用戶端負(fù)載增加,有利于減少遠(yuǎn)距離輸電的電能損失9.(2022江蘇淮安期中)如圖所示,交流電源與理想變壓器相連進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,交流電源電壓的瞬時值u=1102sin100πt(V),降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為50∶11,兩變壓器間輸電線路的總電阻為25Ω。降壓變壓器副線圈接入一臺額定電壓為220V、額定功率為1000W的電動機(jī),電動機(jī)恰好正常工作。圖中電表均為理想電表,下列說法正確的是()A.升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為22∶205B.電流表的示數(shù)為20AC.兩變壓器間輸電線消耗的功率為2.5WD.電壓表的示數(shù)為220V10.(2023黑龍江哈爾濱德強(qiáng)學(xué)校月考)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機(jī)的輸出功率為36kW,輸出電壓為500V,先后經(jīng)過升壓變壓器和降壓變壓器傳輸?shù)接脩簟ＴO(shè)輸電線的總電阻為10Ω,要求輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,用戶需要的電壓為220V,不計變壓器的能量損耗。試求:(1)升壓變壓器的輸出電壓;(2)升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。能力提升練題組一輸電線上電壓和功率損失的計算1.(2023湖北十堰月考)某特高壓交流線路工程進(jìn)行檢測,在輸送功率一定時,分別用500kV和1000kV對同一段線路輸電。下列說法正確的是()A.高壓輸電線輸送電流之比為1∶2B.輸電線路上的電壓損失之比為1∶4C.高壓輸電線路電阻損耗功率之比為4∶1D.用戶得到的功率之比為1∶22.(2023重慶九龍坡期末)某電站的電能輸送示意圖如圖所示,升壓變壓器與降壓變壓器間輸電線總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2=a,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n3n4=b,變壓器均為理想變壓器,若發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1,用戶輸入端電壓為U4,用戶消耗的電功率為PA.升壓變壓器原線圈中的電流為PB.輸電線上損失的電壓為U1-U4C.因輸電線發(fā)熱而損失的功率為PbD.電路的輸電效率為U4U3.(2023四川德陽廣漢中學(xué)月考)圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=1∶100,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n3∶n4=100∶1,遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻r=100Ω。若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示,輸入功率為P1=750kW。求:(1)輸電線路損耗的功率ΔP;(2)用戶端電壓U4。題組二遠(yuǎn)距離高壓輸電的動態(tài)分析4.(2023江蘇南京第一中學(xué)期末)如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,升壓變壓器和降壓變壓器為理想變壓器,發(fā)電機(jī)輸出電壓不變、輸出功率為P1,升壓變壓器輸出電壓為U2,輸電線損失功率為Pr,降壓變壓器輸出電壓為U4,當(dāng)并入電路的用電器增多時()A.P1不變B.U2變大C.Pr變大D.U4不變5.【經(jīng)典題】(2023重慶育才中學(xué)期中)如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電,接近用戶端時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖(圖中變壓器均可視為理想變壓器,圖中電表均為理想交流電表)。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定,兩條輸電線總電阻用R0表示,變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻,當(dāng)用電器增加時,R變小。則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時,下列說法錯誤的是()A.電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變,電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小B.電流表A1的讀數(shù)不變,電流表A2、A3的讀數(shù)均增大C.電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變D.輸電線路損耗的功率增大6.(2022河南焦作期末)某遠(yuǎn)距離輸電線路可簡化為如圖所示,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,輸電線總電阻為R,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n3、n4,電壓分別為U3、U4,變壓器為理想變壓器。現(xiàn)進(jìn)行輸電線路改造,改造后輸電線電阻R變小,發(fā)電廠輸出電壓U1、升壓變壓器匝數(shù)比、用戶電壓U4以及發(fā)電廠總功率保持不變,下列說法正確的是()A.改造后輸電電壓U2減小B.改造后U3減小C.改造后降壓變壓器的匝數(shù)比n3D.改造后降壓變壓器輸出功率變大7.(2023四川內(nèi)江第六中學(xué)月考)發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器給用戶供電,升壓變壓器輸出端滑片P位置可以調(diào)動,發(fā)電機(jī)組輸出交變電壓的有效值恒定,兩條輸電線總電阻r保持不變。在下列條件下,增加用戶端的用電器,則()A.若P位置不變,則用戶端電壓升高B.若P位置不變,則輸電線上損失功率變小C.若將P下移,則用戶端電壓可能不變D.若將P下移,則輸電線上損失的功率可能減小8.(2023天津一中月考)如圖為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖,升壓變壓器T1、降壓變壓器T2均為理想變壓器,T1、T2的原、副線圈匝數(shù)比分別為k1、k2。兩變壓器間輸電線的總電阻為R0,可變電阻R為用戶端負(fù)載。U1、I1分別表示電壓表V1、電流表A1的示數(shù),輸入電壓U保持不變,當(dāng)負(fù)載電阻R減小時,理想電壓表V2示數(shù)變化的絕對值為ΔU,理想電流表A2示數(shù)變化的絕對值為ΔI,下列說法正確的是()A.R0=UB.R0=ΔC.電壓表V1示數(shù)增大D.電流表A1的示數(shù)減小了Δ9.【經(jīng)典題】(2023河北全過程縱向評價聯(lián)考)如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖,發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,其中降壓變壓器的變壓比為n,圖中電表均為理想電表,兩變壓器間輸電線的總電阻為R。假如用戶設(shè)備發(fā)生變化,導(dǎo)致輸電線上的電壓增加了ΔU,下列說法正確的是()A.電壓表示數(shù)增大ΔB.輸電線上消耗的電功率增加(ΔC.用戶設(shè)備消耗的電功率減少(ΔD.電流表示數(shù)增大了nΔ

答案與分層梯度式解析第三章交變電流4電能的輸送基礎(chǔ)過關(guān)練1.C2.C3.C4.B5.B6.C7.BC8.AC9.A1.C根據(jù)P=UI,保持輸送的電功率不變,采用特高壓輸電,會降低輸電線上的電流I,由于輸電線電阻R不變,輸電線兩端的電壓U線=IR,會變小,輸電線損失的電功率P線=I2R,亦會減小,A、B錯誤,C正確;由于輸送功率不變,輸電線上損失的功率變小,輸送到B處的電功率PB=P-P線,可知會變大,D錯誤。故選C。2.C發(fā)電廠的輸出功率增大為原來的2倍,輸電電壓不變,根據(jù)P=UI可知,輸電電流增大為原來的2倍,輸電線損耗的功率是P損=I2R,輸電線損耗的功率變?yōu)樵瓉淼?倍,故選C。3.C發(fā)電廠輸出的電流為I1=PU,輸電線路上的電流為I2=n1n2I1=P10U,工廠得到的功率為P'=P-I24.B根據(jù)題意,畫出輸電示意圖如圖所示,輸電線上的電壓為ΔU=IR=10×110V=1100V,用戶端變壓器原線圈的電壓為U2=U1-ΔU=1.1×104V-1100V=9900V,用戶端變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n2n3=U2U35.B由P=UI得,輸電線上輸送的電流為I=PU=3×106×103500×103A=6×103A,A錯誤;輸電線路上的電壓損失ΔU=Ir=6×103×2.5V=15kV,B正確;輸電線上損失的功率不會大于電站的輸出功率,C錯誤;輸電線上損失的功率用ΔP=6.C發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=PU1=250A,選項(xiàng)A錯誤;輸電線上的電流I線=P線R線=25A,選項(xiàng)B錯誤;在用戶端,有P-P線=U4I4,而對于理想變壓器有n3∶n4=I4∶I3,I3=I線,解得I4=487511A,n3∶n7.BC輸電線上損失的功率P損=I32r=10W,解得I3=1A,C正確;降壓變壓器副線圈中的電流I4=n3n4I3,解得I4=2A,負(fù)載電阻的阻值為R=U4I4=2202Ω=110Ω,選項(xiàng)A錯誤;降壓變壓器原線圈兩端電壓U3=n3n4U4=440V,升壓變壓器輸入功率為P1=P3+P損=U3I3+P損=450W,選項(xiàng)B正確;升壓變壓器副線圈兩端電壓U2=U3+I3r=450V,又U1U2=n1n8.AC由題意可得,輸電線消耗的功率為P損=P入-P用=100kW-95kW=5kW,由P=I2R知輸電線上的電流I=P損R=50008A=25A,輸電線上損失的電壓為ΔU=IR=200V,A正確;升壓變壓器的輸出功率等于輸入功率,即P出=100kW,升壓變壓器的輸出電壓U2=P出I=100×10325V=4000V,B錯誤;降壓變壓器的輸入電壓U3=U2-ΔU=3800V,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3800V∶220V=190∶11,C正確;用戶端負(fù)載增加,降壓變壓器的副線圈的電流增大,根據(jù)理想變壓器的電流與匝數(shù)關(guān)系可知降壓變壓器的原線圈的電流增大,由9.A根據(jù)U3U4=n3n4,代入數(shù)據(jù)可得U3220V=5011,求得U3=1000V,在降壓變壓器的輸入端,輸入功率P3=1000W,由P3=U3I3,可得I3=1A,即電流表讀數(shù)為1A,選項(xiàng)B錯誤;由P損=I32r得輸電線上損失功率為P損=25W,選項(xiàng)C錯誤;電壓表的示數(shù)為有效值,為U1=1102V2=110V,選項(xiàng)D錯誤;升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2=U3+I10.答案(1)3000V(2)16解析(1)輸電線損失的功率ΔP=4%P出=4%×36kW=1440W,設(shè)輸電線上的電流為I2,根據(jù)ΔP=I22可得I2=12A,升壓變壓器的輸出電壓U2=P出(2)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=U1輸電線上損失的電壓ΔU=I2r=120V,降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3=U2-ΔU=2880V,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n3n4=U3

能力提升練1.C2.C4.C5.B6.D7.C8.B9.D1.C根據(jù)P=UI,輸送功率一定時,輸送電流之比I1I2=U2U1=21,A錯誤;輸電線路上的電壓損失之比為ΔU1ΔU2=I1RI2R=21,B錯誤2.C依題意,用戶消耗的電功率為P,由于輸電線路上有功率損耗,所以升壓變壓器輸入端的功率一定大于P,則理想升壓變壓器輸入端的電流I1>PU1,A錯誤;根據(jù)理想變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)比關(guān)系可得U3U4=n3n4=b,降壓變壓器輸入端的電壓為U3=bU4,升壓變壓器原、副線圈的電壓比為U1U2=n1n2=a,則U2=U1a,可得輸電線上損失的電壓為ΔU=U2-U3=U1a-bU4,故B錯誤;用戶消耗的電功率為P,可得降壓變壓器副線圈中的電流為I4=PU4,根據(jù)原、副線圈的電流與匝數(shù)比關(guān)系可得I3I4=n4n3=1b,輸電線路上的電流為I3=I4b=PbU4,則因輸電線發(fā)熱而損失的功率為P損=I32r=PbU42r,3.答案(1)90kW(2)220V解析(1)由題圖乙可知,升壓變壓器的輸入電壓為U1=Um2=250V,根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比,可得U1U2=n1n2,解得U2=25000V,又P1=P2=U2I2,解得副線圈電流I2(2)輸電線路損耗的電壓ΔU=U2-U3,又ΔU=I2r,解得U3=22000V,根據(jù)U3U4=n3n4.C當(dāng)并入電路的用電器增多時,用戶消耗功率增大,輸送功率增大,P1變大,發(fā)電機(jī)輸出電壓U1不變,則升壓變壓器原線圈中的電流增大,根據(jù)變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系可知,輸電線的輸送電流增大,輸電線損失功率是Pr=I2r,會增大,發(fā)電機(jī)輸出電壓U1不變,則升壓變壓器輸出電壓U2=n2n1U1不變,降壓變壓器的輸入電壓是U3=U2-Ir,會減小,降壓變壓器的輸出電壓U4=n4n3U3,5.B發(fā)電廠的輸出電壓一定,可知升壓變壓器原線圈兩端的電壓不變,即V1不變,由U1U2=n1n2可知升壓變壓器副線圈兩端的電壓不變,即電壓表V2的示數(shù)不變,因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比都不變,用電高峰期,用電器總電阻減小,電流增大,A3的讀數(shù)增大,根據(jù)電流與匝數(shù)的關(guān)系知線路電流都增大,電流表A1、A2的讀數(shù)均增大,輸電線上的電壓損失增大,故電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小,A正確,B錯誤;電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值等于輸電線的電阻值,不會變化,C正確;輸電線路損耗的功率P損=I線2R6.D由n1n2=U1U2,可得U2=n2n1U1,可知改造后輸電電壓U2不變,選項(xiàng)A錯誤;由發(fā)電廠總功率P1=P2=U2I2可得I2不變,輸電線上的電壓降為U=I2R,由于改造后輸電線電阻R變小,可知輸電線上的電壓降減小,改造后降壓變壓器原線圈兩端電壓U3=U2-U增大,選項(xiàng)B錯誤;由n3n4=U3U4可知改造后降壓變壓器的匝數(shù)比n3n7.C增加用戶端的用電器,即并入電路的用電器增多,用戶端的總電阻減小,導(dǎo)致電路總電流增大,對應(yīng)的輸電線電流增大,發(fā)電站的輸出電流也增大。由U=Ir可得,輸電線分壓增大,即電壓損失增多,降壓變壓器原線圈電壓降低,對應(yīng)的副線圈電壓也降低,即用戶獲得的電壓降低,故A錯誤;輸電線電流增大,由P=I2r可知,輸電線上損失的功率變大,故B錯誤;若將滑片P下移,升壓變壓器副線圈匝數(shù)增加,則升壓變壓器次級電壓U2增大,增加用戶端用電器,則用戶端電阻減小,這樣會導(dǎo)致輸電線電流I變大,根據(jù)P=I2r可知,輸電線上的功率損失一定變大,由U=Ir可得輸電線上的電壓損失變大,而降壓變壓器初級電壓U3=U2-Ir,可知降壓變壓器初級電壓可能不變,即用戶得到的電壓可能不變,故C正確,D錯誤。8.B設(shè)降壓變壓器T2原線圈電壓為U3,副線圈電壓為U2,電阻R0兩端的電壓UR0=U1-U3,則R0=U1?U3I1,A錯誤;設(shè)降壓變壓器T2原線圈電壓變化量為ΔU3,則ΔU3ΔU=k2,設(shè)降壓變壓器T2原線圈電流變化量為ΔI3,則ΔI3ΔI=1k2,可得ΔI3=ΔIk2,當(dāng)負(fù)載電阻R減小時,電流表A1的示數(shù)增加了ΔIk2,D錯誤;根據(jù)歐姆定律可得ΔU3=ΔI3R0,即k2ΔU=ΔIk2R0,解得R9.D如圖所示:發(fā)電機(jī)輸出電壓恒定,升壓變壓器的輸出電壓U2不變,輸電線上電壓增加ΔU,所以降壓變壓器的原線圈電壓U3減小ΔU,則降壓變壓器的副線圈電壓U4減少ΔUn,A錯誤;輸電線的總電阻R不變,電壓增加ΔU,輸電線上電流增加ΔI=ΔUR,輸電線的損耗功率為P損=I2R,輸電線的損耗功率增加ΔP=(I+ΔI)2R-I2R≠(ΔI)2R=(ΔU)2R,B、C錯誤;若降壓變壓器原、副線圈電流分別為I3、I4,則nI3=I4,變壓比n不變,所以nΔI3=ΔI4,輸電線上電流I3增加ΔI=ΔUR,所以降壓變壓器輸出電流I專題強(qiáng)化練10遠(yuǎn)距離輸電的綜合分析一、選擇題1.(2022江蘇天一中學(xué)期末)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙所示。輸電線總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,降