物理大一輪復(fù)習(xí)課時規(guī)范訓(xùn)練第章第節(jié)變壓器遠距離輸電

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時規(guī)范訓(xùn)練[基礎(chǔ)鞏固題組]1．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．則接在副線圈兩端的理想電壓表的示數(shù)為()A．40V B．20VC．80V D．0解析：選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．有一理想變壓器,副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡．當(dāng)S斷開時，燈L1正常發(fā)光．S閉合后，下列說法正確的是（）A．燈L1、L2都能正常發(fā)光B．原線圈的輸入功率減小C．原、副線圈的電流比增大D．電阻R消耗的功率增大解析:選D.斷開S時,L1正常發(fā)光，當(dāng)閉合S后，總電阻減小，回路中總電流增大,R兩端電壓變大，燈泡兩端電壓減小，兩燈不能正常發(fā)光,A項錯誤．由P入＝P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R總)，且R總減小，U2不變，則P入變大,B項錯誤．由eq\f（I1,I2)＝eq\f(n2,n1）可知,因線圈匝數(shù)比不變,則原、副線圈的電流比不變，C項錯誤．電阻R的功率P＝I2R，因I變大，R不變,則P變大,D項正確．3．如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù),其他條件不變，則()A．小燈泡變亮B．小燈泡變暗C．原、副線圈兩端電壓的比值不變D．通過原、副線圈電流的比值不變解析:選B。變壓器接在家庭電路上，可知U1＝220V，因是降壓變壓器，則n1＞n2，當(dāng)減少相同匝數(shù)時有eq\f（n1－Δn,n2－Δn）＞eq\f(n1，n2).對理想變壓器有eq\f(U1，U2）＝eq\f（n1，n2)，eq\f（U1,U2′）＝eq\f(n1－Δn,n2－Δn)，所以U2′減小,小燈泡變暗，A錯誤，B正確．對于理想變壓器,電壓之比為匝數(shù)之比,所以原、副線圈兩端電壓之比變大，C錯誤．理想變壓器原、副線圈電流之比與匝數(shù)之比成反比，所以原、副線圈電流的比值變小，D錯誤．4．一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈．通過滑動觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈．在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時,c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中(）A．U2＞U1,U2降低 B．U2＞U1,U2升C．U2＜U1，U2降低 D．U2＜U1,U2升解析：選C.由圖可知，cd間的線圈為整個線圈的一部分，故其匝數(shù)比作為原線圈的整個線圈的匝數(shù)少，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知，U2＜U1，當(dāng)觸頭由M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中，cd間的線圈的匝數(shù)減少，所以輸出電壓降低，選項C正確．5．如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓，副線圈匝數(shù)可調(diào)，輸出電壓通過輸電線輸送給用戶(電燈等用電器），R表示輸電線的電阻，則(）A．用電器增加時，變壓器輸出電壓增大B．要提高用戶的電壓，滑動觸頭P應(yīng)向上滑C．用電器增加時，輸電線的熱損耗減小D．用電器增加時，變壓器的輸入功率減小解析：選B.由于變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變，而且輸入電壓不變，因此增加負載不會影響輸出電壓，選項A錯誤；根據(jù)變壓器原理可知輸出電壓U2＝eq\f（n2,n1)U1，當(dāng)滑動觸頭P向上滑時，n2增大，所以輸出電壓增大，用戶的電壓增大,選項B正確；由于用電器是并聯(lián)的,因此用電器增加時總電阻變小，輸出電壓不變,總電流增大,故輸電線的熱損耗增大，選項C錯誤；用電器增加時總電阻變小，總電流增大,輸出功率增大，所以輸入功率增大，選項D錯誤．6．如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表．下列說法正確的是()A．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大B．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大C．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大解析：選B。由題知，U1不變，eq\f(n1，n2)不變,故U2不變．當(dāng)P向上滑動時,R滑變大，R總變大，R兩端電壓即電壓表示數(shù)變大,UR1減小，IR1減小，則PR1減小,A錯誤，B正確．因為IR1減小,eq\f(n1，n2)不變．由I1＝eq\f(n2，n1）IR1知I1減小,C錯誤．若閉合開關(guān)S，則總電阻減小，由IR1＝eq\f(U2,R總)知IR1增大，UR1增大,UR2減小，電流表A2的示數(shù)減小，D錯誤．7．圖為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為(）A。eq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)））eq\f（U\o\al(2，m），4r） B。eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f(n2，n1))）eq\f（U\o\al（2,m），4r)C．4eq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（n1,n2））)2eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（P，Um）））2r D．4eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1）））2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（P，Um)）)2r解析：選C.升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1＝eq\f（Um,\r(2））；由變壓關(guān)系可得eq\f(U1，U2）＝eq\f（n1，n2)，則U2＝eq\f(n2Um,\r(2）n1）；因為輸送電功率為P，輸電線中的電流為I2＝eq\f(P,U2）＝eq\f(\r(2)n1P,n2Um)，則輸電線上損失的電功率為ΔP＝Ieq\o\al（2,2）(2r）＝eq\f（4n\o\al(2，1)P2r,n\o\al(2,2)U\o\al（2,m）），故選項C正確．8．一臺該型號的柴油發(fā)電機給災(zāi)民臨時安置區(qū)供電，如圖所示．發(fā)電機到安置區(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，該型號導(dǎo)線單位長度的電阻為2.5×10－4Ω，安置區(qū)家用電器的總功率為44kW，當(dāng)這些額定電壓為220V的家用電器都正常工作時(）型號AED6500S輸出電壓范圍220～300V最大輸出功率60kWA.輸電線路中的電流為20AB．發(fā)電機的實際輸出電壓為300VC．在輸電線路上損失的電功率為8kWD．如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300V解析：選C.當(dāng)這些額定電壓為220V的家用電器都正常工作時，輸電線路中的電流為I＝eq\f（P，U)＝200A，A錯誤；導(dǎo)線電阻為R＝2。5×10－4×400×2Ω＝0。2Ω，則發(fā)電機的實際輸出電壓為U輸＝U＋IR＝260V，B錯誤;在輸電線路上損失的電功率為P損＝I2R＝8kW，C正確;如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓的最大值是Um＝eq\r(2）U輸＝368V，D錯誤．[綜合應(yīng)用題組］9．(多選）交流發(fā)電機和理想變壓器如圖連接,燈泡的額定電壓為U0,燈泡與定值電阻的阻值均為R。當(dāng)該發(fā)電機以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動時，電壓表示數(shù)為U，燈泡恰能正常發(fā)光．設(shè)電表均為理想電表，圖示位置時磁場恰與線圈平面垂直，則（)A．變壓器原副線圈匝數(shù)比為2U0∶UB．電流表的示數(shù)為eq\f(2U\o\al（2，0)，RU）C．在圖示位置時，發(fā)電機輸出電壓的瞬時值恰為零D．從圖示位置開始計時，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為e＝Usin2nπt解析：選BC。因燈泡正常發(fā)光，則其兩端電壓為額定電壓U0，又因燈泡與定值電阻的阻值相等,則定值電阻兩端電壓也為U0，故副線圈兩端電壓為2U0,因電壓表測原線圈兩端電壓，則原線圈兩端電壓為U,則eq\f（U1,U2）＝eq\f(n1，n2）可知,變壓器原副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1,n2）＝eq\f(U，2U0)，由eq\f（I1，I2）＝eq\f(n2，n1），可知eq\f(I1,I2)＝eq\f(2U0,U),又I2＝eq\f(U0,R），所以電流表示數(shù)為I1＝eq\f（2U\o\al(2,0），RU），B正確；圖中線框正處于中性面位置，產(chǎn)生的電壓瞬時值為零,所以C正確；從圖示位置開始計時，變壓器的輸入電壓的瞬時值表達式為e＝eq\r（2）Usin2nπt,所以D錯誤．10．（多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示．發(fā)電機的輸出電壓為220V，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，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4，變壓器均為理想變壓器．要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則(）A。eq\f(n2,n1)＞eq\f（n3，n4）B.eq\f(n2,n1）＜eq\f(n3，n4)C．要減小線路的損耗,應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f（n1，n2），同時減小降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f（n3,n4)D．要減小線路的損耗,應(yīng)減小升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n1，n2),同時增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f（n3,n4)解析：選AD。根據(jù)變壓器工作原理可知eq\f（n1,n2）＝eq\f(220V，U2），eq\f(n3,n4）＝eq\f(U3，220V)，由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，即U2〉U3，所以eq\f(n2,n1)〉eq\f(n3，n4），A正確，B錯誤;要減小線路的損耗，應(yīng)減小升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)，使輸電線上電流減小，由于用戶獲得的電壓不變，所以應(yīng)同時增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f（n3,n4）,D正確．11．(多選)如圖所示，甲圖是一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為100∶1。若向原線圈輸入圖乙所示的正弦交變電流，圖中Rt為熱敏電阻（阻值隨溫度升高而變小),R1為可變電阻，電壓表和電流表均為理想電表，下列說法中正確的是（)A．在t＝0。005s時，電壓表的示數(shù)約為50。9VB．變壓器原、副線圈中的電流之比為100∶1C．Rt溫度降低時,適當(dāng)增大R1可保持Rt兩端的電壓不變D．Rt溫度升高時，電壓表的示數(shù)不變、電流表的示數(shù)變大解析：選CD.由圖甲可知電壓表顯示的是變壓器原線圈兩端電壓的有效值，再由圖乙可知其示數(shù)為36V，則A錯．變壓器原、副線圈中的電流之比為eq\f（I1,I2)＝eq\f（n2，n1)＝eq\f（1,100)，則B錯．因副線圈兩端電壓U2不變，且URt＋UR1＝U2，eq\f(URt,UR1）＝eq\f(Rt，R1)，則當(dāng)R1溫度降低時，其阻值增大，為了使URt不變，應(yīng)增大R1，則C正確．Rt溫度升高時，其阻值下降，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大,則D正確．12．(多選）如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1,原線圈接交流電源和交流電壓表，副線圈接有“220V440W”的熱水器、“220V220W"的抽油煙機．如果副線圈電壓按圖乙所示規(guī)律變化,則下列說法正確的是（)A．副線圈兩端電壓的瞬時值為u＝220eq\r(2）sin100πt（V）B．交流電壓表的示數(shù)為1100eq\r(2）VC．1min內(nèi)變壓器輸出的電能為3。96×104JD．熱水器的發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍解析：選AC。由圖乙可知，交變電流的峰值是220eq\r（2）V，ω＝100πrad/s，則副線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u＝220eq\r（2)sin100πt(V)，故A正確;電壓與匝數(shù)成正比，有U1＝eq\f(n1,n2)U2＝1100V，則電壓表示數(shù)為1100V,故B錯誤;輸入功率等于輸出功率，1min內(nèi)變壓器輸出的電能為W＝Pt＝（220W＋440W)×60s＝3.96×104J,故C正確；熱水器的發(fā)熱功率為440W，而抽油煙機的發(fā)熱功率小于220W,故D錯誤．13．圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭,原線圈輸入正弦式交變電壓的u－t圖象如圖乙所示．若只在ce間接一只Rce＝400Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為P＝80W.（1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式；(2)求只在ce間接400Ω電阻時，原線圈中的電流I1；（3）求ce和de間線圈的匝數(shù)比eq\f（nce,nde)。解析:（1)由題圖乙知周期T＝0。01s，uab最大值為Um＝400V,所以角速度ω＝eq\f（2π，T)＝200πrad/s電壓瞬時值uab＝400sin200πt（V）(2）電壓有效值U1＝eq\f(Um,\r（2)）＝200eq\r(2)V理想變壓器輸入功率P1＝P原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1）解得I1＝eq\f（\r（2）,