高考物理總復(fù)習(xí)專題12 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電（原卷版）

專題12變壓器遠(yuǎn)距離輸電【母題來源一】2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國Ⅱ卷）【母題原題】(2020·全國Ⅱ卷)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電,輸電線上損耗的電功率為ΔP,到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下,改用1100kV特高壓輸電,輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣',到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU'。不考慮其他因素的影響,則 ()A．?P′=?P B．?P′=?P C．?U′=?U D．?U′=?U【母題來源二】2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國Ⅲ卷）(2020·全國Ⅲ卷)在圖(a)所示的交流電路中,電源電壓的有效值為220V,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,R1、R2、R3均為固定電阻,R2=10Ω,R3=20Ω,各電表均為理想電表。已知電阻R2中電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖(b)所示。下列說法正確的是 ()A.所用交流電的頻率為50HzB.電壓表的示數(shù)為100VC.電流表的示數(shù)為1.0AD.變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W【母題來源三】2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（江蘇卷）(2020·江蘇高考)電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器,工作原理如圖所示。其原線圈匝數(shù)較少,串聯(lián)在電路中,副線圈匝數(shù)較多,兩端接在電流表上。則電流互感器 ()A.是一種降壓變壓器B.能測量直流電路的電流C.原、副線圈電流的頻率不同D.副線圈的電流小于原線圈的電流【母題來源四】2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（山東卷）(2020·山東等級考)圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=22∶3,輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω,額定電壓為24V。定值電阻R1=10Ω、R2=5Ω,滑動變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作,滑動變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為 ()A.1ΩB.5ΩC.6ΩD.8Ω【母題來源四】2020年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（浙江卷）(2020·浙江7月選考)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)的電壓U1=250V,經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電,輸電線總電阻R線=8Ω,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=5kW,假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器,下列說法正確的是 ()A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=40AB.輸電線上的電流I線=625AC.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=190∶11D.用戶得到的電流I4=455A【命題意圖】考查變壓器的工作原理、歐姆定律、閉合電路歐姆定律和電功率等知識，意在考查考生的理解能力和綜合分析能力?！究荚嚪较颉繉硐胱儔浩鞯膭討B(tài)分析的考查：一是負(fù)載不變，通過匝數(shù)變化求解原副線圈的各參量；二是匝數(shù)不變，負(fù)載變化，討論各量的變化?！镜梅忠c(diǎn)】1、電壓器的幾個(gè)常用關(guān)系：（1）電壓關(guān)系：或者或者（多個(gè)副線圈時(shí)），即原副線圈兩端電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比。（2）電流關(guān)系：根據(jù)P入=P出可求出，或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+…（有多個(gè)副線圈時(shí)）。（3）功率關(guān)系：P入＝P出，即I1U1＝I2U2（一個(gè)副線圈）或者I1U1＝I2U2+I3U3+I4U4+…（多個(gè)副線圈）。（4）各物理量之間的制約關(guān)系：輸入電壓U1決定輸出電壓U2；輸出功率P出決定輸入功率P入；輸出電流I2決定輸入電流I1。對于動態(tài)變化問題，求解思路是：通過某一電阻變化判斷整體電阻變化，據(jù)閉合電路歐姆定律判斷干路電流變化；再抓住“原線圈電壓決定副線圈電壓、副線圈電路決定原線圈電流、副線圈輸出功率決定輸入功率”這個(gè)結(jié)論。[來源:Z&xx&k.Com]2、解遠(yuǎn)距離輸電問題必備技巧（1）正確畫出輸電過程示意圖，并在圖上標(biāo)出各物理量。（2）抓住變壓器變壓前、后各量間關(guān)系，求出輸電線上的電流。（3）計(jì)算電路功率問題時(shí)常用關(guān)系式：，注意輸電線上的功率損失和電壓損失。（4）電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則，說明原線圈電流由副線圈電流決定。1．(2020·云南昆明質(zhì)檢)如圖所示為一理想變壓器，其中a、b、c為三個(gè)額定電壓相同的燈泡，輸入電壓u＝Umsin(100πt)V．當(dāng)輸入電壓為燈泡額定電壓的8倍時(shí)，三個(gè)燈泡剛好都正常發(fā)光．下列說法正確的是()A．三個(gè)燈泡的額定電壓為Um/8B．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為9∶2C．此時(shí)燈泡a和b消耗的電功率之比為2∶7D．流過燈泡c的電流，每0.02s方向改變一次2．（2019·天津高考模擬）高壓輸電可大大節(jié)能，至2017年11月，我國已建成投運(yùn)8項(xiàng)1000kV特高壓交流工程和11項(xiàng)kV特高壓直流工程。中國全面掌握了特高壓核心技術(shù)，成為世界首個(gè)也是唯一成功掌握并實(shí)際應(yīng)用特高壓技術(shù)的國家。某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示，發(fā)電機(jī)輸出的電壓恒定，通過升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電，已知輸電線的總電阻為，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為4:1，它的副線圈兩端的交變電壓如圖乙所示，若將變壓器視為理想變壓器，則下列說法中正確的是A．降壓變壓器原線圈的輸入電壓為880VB．降壓變壓器的輸入功率與輸出功率之比為4:1C．當(dāng)用戶端用電量增大時(shí)，輸電線上損耗的功率減小D．當(dāng)用戶端用電量增大時(shí)，發(fā)電廠輸出的功率也增大3.(2020·年山西六校聯(lián)考)如圖甲所示，一阻值為R的電阻接在電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源兩端，電源的效率為94.1%；如圖乙所示，當(dāng)該阻值為R的電阻通過理想變壓器接在電壓有效值為E、內(nèi)阻為r的交流電源上時(shí)，變壓器原線圈兩端的電壓為eq\f(E,2)，則該變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為()A．4∶1 B．1∶4C．16∶1 D．1∶164.(多選)(2019·年海南瓊海模擬)如圖甲所示電路，理想變壓器原線圈輸入電壓如圖乙所示，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器，C為耐壓值為22V的電容器，所有電表均為理想電表．下列說法正確的是()A．副線圈兩端電壓的變化頻率為50HzB．電流表的示數(shù)表示的是電流的瞬時(shí)值C．原副線圈匝數(shù)比為10∶1時(shí)，可保證電容器C不被擊穿D．滑動片P向下移時(shí)，電流表A1和A2示數(shù)均增大5.（2020·年福建連城縣模擬）如圖所示，電阻不計(jì)的正方形導(dǎo)線框abcd處于勻強(qiáng)磁場中，線框繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，產(chǎn)生的電動勢e=200cos100πt(V)。線框的輸出端與理想變壓器原線圈相連，副線圈連接著一只“20V、8W”的燈泡，且燈泡能正常發(fā)光，電路中熔斷器熔斷電流為0.4A，熔斷器與輸電導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì)。下列判斷正確的是A．t=0s時(shí)刻的線框中磁通量變化率最大B．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1C．若副線圈兩端并聯(lián)多只“20V、8W”的燈泡，則最多不能超過10只D．若線框轉(zhuǎn)速減半，產(chǎn)生的電動勢e=100cos100πt(V)6．(2020·山東濰坊檢測)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，R為輸電線的等效電阻．保持交流發(fā)電機(jī)輸出電壓不變，若電壓表示數(shù)變小，下列判斷正確的是(D)A．電流表示數(shù)變小B．降壓變壓器原副線圈兩端的電壓之比變小C．升壓變壓器輸出電壓變小D．輸電線損失的功率變大7．（2019·內(nèi)蒙古集寧一中高二月考）如圖甲所示為理想變壓器，其原線圈匝數(shù)n1=50匝，副線圈匝數(shù)n2=100匝，電阻R1、R2的阻值均為100Ω。副線圈兩端的電壓U隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化，如圖乙所示，下列說法正確的是A．電流表的示數(shù)為B．原線圈中電流變化的頻率為25HzC．電阻的熱功率D．a(chǎn)、b間的輸入電壓的有效值8．（2019·浙江高二期末）如圖甲所示，在變壓器輸入端加上如圖乙所示的交變電壓，在副線圈的輸出端串接上一只理想整流二極管D和滑動變阻器R，則A．當(dāng)滑片P上移時(shí)，原線圈中的電流I1變大B．當(dāng)滑片P上移時(shí)，原線圈的輸入功率變小C．當(dāng)拿掉二極管后，副線圈中的交流電周期與原來相同D．保持滑片P不動，R上電流有效值是無二極管時(shí)的9.（2020·天津高三期末）在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)100匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時(shí)間按圖示正弦規(guī)律變化設(shè)線圈總電阻為，則A．時(shí)，線圈平面平行于磁感線B．時(shí)，線圈中的電流改變方向C．時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動勢最大D．一個(gè)周期內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為10.(2020·云南師大附中月考)(多選)如圖所示為模擬遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)驗(yàn)電路圖．兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4<n2