高三人教版物理一輪復(fù)習(xí)練習(xí)第十一章第2節(jié)變壓器電能的輸送

第十一章第二課時[A級—基礎(chǔ)練]1．(08787138)如圖所示，半徑為L＝1m的金屬圓環(huán)，其半徑Oa是銅棒，兩者電阻均不計且接觸良好．今讓Oa以圓心O為軸，以角速度ω＝10rad/s勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)處于垂直于環(huán)面，磁感應(yīng)強度為B＝2T的勻強磁場中．從圓心O引出導(dǎo)線，從圓環(huán)上接出導(dǎo)線，并接到匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶4的理想變壓器原線圈兩端．A．40VB.20VC．80V D．0V解析：D[由于Oa以圓心O為軸，以角速度ω＝10rad/s勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，變壓器鐵芯中磁通量不變，接在副線圈兩端的理想電壓表的示數(shù)為0，選項D正確．]2．(08787139)如圖為一種變壓器的實物圖，根據(jù)其銘牌上所提供的信息，以下判斷錯誤的是()A．這是一個降壓變壓器B．原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多C．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V時，副線圈輸出直流電壓12VD．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V、副線圈接負(fù)載時，副線圈中電流比原線圈中電流大解析：C[根據(jù)銘牌上所提供的信息可知：變壓器的輸入電壓為220V，輸出電壓為12V，該變壓器為降壓變壓器，故選項A、B正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓，選項C錯誤；由理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓，故副線圈接負(fù)載時，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項D正確．]3．(08787140)在變電站里，經(jīng)常要用交流電表監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流．所用的器材叫電流互感器，如圖所示，能正確反映其工作原理的是()解析：A[電流互感器把大電流變成小電流，測量時更安全，據(jù)變壓器原理，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以要求線圈匝數(shù)n2＞n1，原線圈要接在火線上，故本題只有A正確．]4．(08787141)如圖所示的變壓器，接如圖甲所示的交流電時，燈泡正常發(fā)光，電容器能正常工作，現(xiàn)將電源換成如圖乙所示的交流電，則()A．由于乙交變電流的周期短，因此燈泡比第一次亮B．由于乙的頻率比甲的大，因此電容器有可能被擊穿C．無論接甲電源，還是接乙電源，若滑動觸頭P向上移動，燈泡都變暗D．若將原線圈n1的匝數(shù)增加，燈泡消耗的功率將變大解析：C[燈泡的亮度與周期無關(guān)，取決于有效值，故A錯誤；電容器的擊穿電壓取決于電壓的最大值，與頻率無關(guān)，故B錯誤；無論接哪個電源，輸入電壓相同，滑片向上移動時，接入電阻增大，則燈泡均變暗，故C正確；若將副線圈n1的匝數(shù)增加，則輸出電壓將減小，故燈泡消耗的功率將變小，故D錯誤．]5．(08787142)(2018·廣東珠海一模)交流發(fā)電機的電動勢表達(dá)式為e＝100eq\r(2)sin(100πt)V，內(nèi)阻不計，當(dāng)把該交流發(fā)電機接在如圖所示的理想變壓器的電路中時，已知該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，電流表是理想電表，負(fù)載電阻R的阻值為10Ω，則下列說法正確的是()A．電流表的示數(shù)為2eq\r(2)AB．負(fù)載電阻R兩端的電壓為20eq\r(2)VC．負(fù)載電阻R消耗的電功率為40WD．通過負(fù)載電阻R的電流的周期為T＝0.1s解析：C[由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得副線圈兩端的電壓U2＝20V，電流表的示數(shù)I＝eq\f(U2,R)＝2A，A、B錯誤；負(fù)載電阻上的電功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(202,10)W＝40W，C正確；變壓器不改變交流電的周期，T＝0.02s，D錯誤．]6．(08787143)(2018·江西南昌一模)如圖所示，甲圖中變壓器為理想變壓器，其原線圈接在u＝12eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，副線圈與阻值R1＝2Ω的電阻接成閉合電路，電流表為理想電流表．乙圖中阻值R2＝32Ω的電阻直接接到u＝12eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，結(jié)果電阻R1與R2消耗的電功率相等，則()A．通過電阻R1的交變電流的頻率為0.02HzB．電阻R1消耗的電功率為9WC．電流表的示數(shù)為6D．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1解析：D[由u＝12eq\r(2)sin100πt(V)可知：ω＝100π＝2πf，解得f＝50Hz，A錯誤；因為R1、R2消耗的功率相等，設(shè)R1兩端的電壓為U1，eq\f(U\o\al(2,1),R1)＝eq\f(U2,R2)，解得U1＝3V，由理想變壓器電壓與匝數(shù)成正比得變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1，D正確；R1上的電流I1＝eq\f(U1,R1)＝1.5A，電阻R1消耗的電功率P＝eq\f(U\o\al(2,1),R1)＝4.5W，B、C錯誤．]7．(08787144)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，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時()A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小B．電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)減小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．線路損耗功率不變解析：C[根據(jù)題意可知，電壓表V1、V2的示數(shù)不變，當(dāng)用電進(jìn)入高峰時，電阻R減小，電流表A3的讀數(shù)增大，電流表A2、A1的讀數(shù)都增大，R0兩端電壓增大，電壓表V3讀數(shù)減小，電壓表V4的讀數(shù)也減小，A、B均錯誤；電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值是R0的阻值，不變，C正確；線路損耗功率ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R0增大，D錯誤．]8．(08787145)(2018·安徽合肥二模)自耦變壓器鐵芯上只繞一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分，下圖為一降壓式自耦變壓器的示意圖，其副線圈可調(diào)．現(xiàn)將原線圈接入一正弦交變電壓，副線圈接入一可調(diào)電阻，電路中的、分別為理想交流電流表和理想交流電壓表．則下列說法正確的是()A．只將滑片P順時針旋轉(zhuǎn)，電壓表的示數(shù)變大B．只將滑片P逆時針旋轉(zhuǎn)，電流表的示數(shù)變大C．只將滑片Q向上移動，電壓表的示數(shù)變小D．只將滑片Q向下移動，電流表的示數(shù)變小解析：B[eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，只將滑片P順時針旋轉(zhuǎn)，U1、n1不變，n2減小，則U2減小，A錯誤；只將滑片P逆時針旋轉(zhuǎn)，n2增大，U2增大，由U1I1＝eq\f(U\o\al(2,2),R)得，電流表的示數(shù)增大，B正確；只將滑片Q上下移動，原、副線圈的匝數(shù)比不變，原、副線圈兩端的電壓不變，C錯誤；把滑片Q向下移動，可調(diào)電阻接入電路的阻值減小，副線圈的電流增大，而eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)不變，則原線圈的電流增大，D錯誤．][B級—能力練]9．(08787146)(2018·山東濰坊期末)如圖所示，邊長為L、匝數(shù)為N、電阻不計的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺交流發(fā)電機，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時，下列判斷正確的是()A．交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e＝NBωL2sinωtB．變壓器的輸入功率與輸出功率之比為2∶1C．電壓表V示數(shù)為NBωL2D．若將滑動變阻器的滑片向下滑動，電流表和電壓表示數(shù)均減小解析：C[從圖示位置開始計時，e＝Emcosωt＝NBL2ωcosωt，A錯誤；變壓器的輸入功率等于輸出功率，B錯誤；副線圈兩端電壓的最大值為2NBL2ω，電壓表的示數(shù)是R兩端電壓的有效值，設(shè)為U，eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2NBL2ω,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝NBL2ω，C正確；若將滑動變阻器的滑片向下移動，電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)減小，D錯誤．]10．(08787147)(多選)(2018·湖北武漢部分重點高中聯(lián)考)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，L1、L2、L3為三只規(guī)格均為“9V6W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，輸入端接入如圖乙所示的交變電壓，則以下說法中正確的是()A．電流表的示數(shù)為2B．電壓表的示數(shù)為27eq\r(2)VC．副線圈兩端接入耐壓值為8V的電容器能正常工作D．變壓器副線圈中交變電流的頻率為50Hz解析：AD[由輸入端交變電壓u-t圖象知，輸入電壓的有效值為eq\f(27\r(2),\r(2))V＝27V，由原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1，可得原、副線圈的電壓之比為3∶1，電流之比為1∶3，設(shè)燈泡兩端電壓為U，所以U＝9V，副線圈兩端電壓的有效值為9V，三只燈泡均能正常發(fā)光，電流表的讀數(shù)I＝3×eq\f(6,9)A＝2A，A正確；電壓表的示數(shù)為有效值27V，B錯誤；副線圈兩端電壓的最大值為9eq\r(2)V，C錯誤；變壓器副線圈兩端交變電流的頻率為50Hz，D正確．]11．(08787148)(多選)(2018·山東德州期末)如圖為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電．已知輸電線的總電阻R＝10Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，副線圈與用電器R0組成閉合電路．若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u＝220eq\r(2)sin100πtV，當(dāng)用電器電阻R0＝11Ω時()A．通過用電器R0的電流有效值是20B．當(dāng)用電器的電阻R0減小時，輸電線損耗的功率也隨著減小C．發(fā)電機中的電流變化頻率為100HzD．升壓變壓器的輸入功率為4650W解析：AD[通過用電器R0的電流有效值I＝eq\f(U,R0)＝eq\f(220,11)A＝20A，A正確；當(dāng)用電器的電阻R0減小時，由于電壓不變，電流增大，輸電線上的電流也增大，輸電線上損失的功率增大，B錯誤；變壓器不改變交流電的頻率，f＝50Hz，C錯誤；降壓變壓器的輸出功率為P1＝UI＝220×20W＝4400W，由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比，得輸電線上的電流為I′＝5A，輸電線上損失的功率ΔP＝I′2R＝25×10W＝250W，升壓變壓器的輸入功率P＝P1＋ΔP＝4650W，D正確．]12．(08787149)(多選)(2018·河北張家口模擬)如圖所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.5m2，線框電阻不計，線框平面與磁感線垂直，以此時刻為計時起點，線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝200rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V60W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10A，A．圖示位置穿過線框的磁通量變化率不為零B．線框中交變電壓的表達(dá)式為e＝500eq\r(2)sin200t(V)C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為50∶11D．允許變壓器輸出的最大功率為5000W解析：BD[圖示位置穿過線框的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A錯誤；產(chǎn)生的交流電的最大值Em＝NBSω＝500eq\r(2)V，從圖示位置計時，電動勢的瞬時值表達(dá)式e＝500eq\r(2)sin200t(V)，B正確；變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(500,220)＝eq\f(25,11)，C錯誤；變壓器允許輸出的最大功率P＝U1I1max＝500×10W＝5000W，D正確．]13．(08787150)(2018·武漢模擬)在遠(yuǎn)距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失．有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率為P＝500kW，當(dāng)使用U＝5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800kW·h.求：(1)輸電效率η和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？解析：(1)輸送功率P＝500kW，一晝夜輸送電能E＝Pt＝12000kW·h由題知輸電線上損失的電能ΔE＝4800kW·h終點得到的電能E′＝E－ΔE＝7200kW·h所以輸電效率η＝eq\f(E′,E)×100%＝60%.輸電線上的電流I＝eq\f(P,U)＝100A輸電線損耗功率Pr＝I2r，其中Pr＝eq\f(ΔE,t)＝200kW得r＝20Ω.(2)輸電線上損耗功率Pr＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2r∝eq\f(1,U2)原來Pr＝200kW，現(xiàn)在要求Pr′＝10kW，代入數(shù)據(jù)解得輸電