【狀元之路】2021高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)：10-2-變壓器-電能的輸送

開(kāi)卷速查規(guī)范特訓(xùn)課時(shí)作業(yè)實(shí)效精練開(kāi)卷速查(三十五)變壓器電能的輸送A組基礎(chǔ)鞏固1．(多選題)如圖35－1所示，在閉合鐵芯上圍著兩個(gè)線圈M和P，線圈P與電流表構(gòu)成閉合回路．若在t1至t2這段時(shí)間內(nèi)，觀看到通過(guò)電流表的電流方向自上向下(即由c經(jīng)電流表至d)，則可以推斷出線圈M兩端的電勢(shì)差uab隨時(shí)間t的變化狀況可能是圖35－2中的()圖35－1ABCD圖35－2解析：對(duì)A圖uab不變，A表中無(wú)電流，對(duì)B圖uab均勻增大，由安培定則知，M中有向上增加的磁場(chǎng)，P中有向下增加的磁通量，又由楞次定律和安培定則知，A表中電流方向由d經(jīng)電流表至c，故A、B錯(cuò)，同理分析得C、D正確．答案：CD2．(多選題)圖35－3為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示意圖．關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是()圖35－3A．增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于削減輸電過(guò)程中的電能損失B．高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減小電路的發(fā)熱損耗C．在輸送電壓肯定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程中的電能損失越小D．高壓輸電必需綜合考慮各種因素，不肯定是電壓越高越好解析：依據(jù)輸電原理，電路中的功率損耗ΔP＝I2R線，而R線＝ρeq\f(l,S)，增大輸電線的橫截面積，輸電線的電阻減小，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A正確；由P＝UI來(lái)看，在輸送功率肯定的狀況下，輸送電壓U越大，輸電電流越小，則功率損耗越小，B正確；若輸電電壓肯定，輸送功率越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C錯(cuò)誤；在輸電過(guò)程中，輸電電壓越高，對(duì)于平安和技術(shù)的要求越高，因此并不是輸電電壓越高越好，D正確．答案：ABD3．(多選題)[2022·山東卷]圖35－4甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖．轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖35－4乙所示的正弦交變電壓，并加在一抱負(fù)變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，V為溝通電壓表．當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w．以下推斷正確的是()甲乙圖35－4A．電壓表的示數(shù)等于5VB．電壓表的示數(shù)等于eq\f(5,\r(2))VC．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)＞1000D．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)＜1000解析：電壓表示數(shù)為電壓有效值，由題圖乙可得U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；副線圈電壓峰值為5000V時(shí)，eq\f(n2,n1)＝eq\f(Um2,Um1)＝1000，由于引發(fā)電火花的條件是副線圈電壓峰值大于5000V，故eq\f(n2,n1)＞1000，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．答案：BC圖35－54．(多選題)如圖35－5所示，當(dāng)導(dǎo)線MN沿?zé)o電阻的導(dǎo)軌做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器C被充電，上極板電勢(shì)高，MN的電阻為R，其他電阻不計(jì)，由此可推知導(dǎo)體MN的運(yùn)動(dòng)狀況是()A．向右勻速 B．向右加速C．向右減速 D．向左加速解析：當(dāng)MN向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生恒定電流，穿過(guò)左邊線圈的磁通量不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電容器C不會(huì)被充電．若MN向右減速，產(chǎn)生變?nèi)醯碾娏?，由右手定則知，電流方向?yàn)镸→N，由安培定則知，在右邊線圈中有向下方向的磁場(chǎng)，在左邊線圈中有向上的磁通量且減弱，由楞次定律知，在左邊線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使C上極板帶正電，所以C項(xiàng)正確，同理B項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．答案：CD5．如圖35－6所示為四種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220V40W”．當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)至20W時(shí)，哪種臺(tái)燈消耗的功率最小()ABCD圖35－6解析：臺(tái)燈的消耗功率是指包含燈泡和其他幫助器件的總功率．由A、B、C、D四選項(xiàng)分析可知：C選項(xiàng)中抱負(fù)變壓器功率損耗為零，電源輸出的總功率(臺(tái)燈消耗功率)只有燈泡的功率20W，而其他選項(xiàng)中，不論滑動(dòng)變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動(dòng)變阻器上總有功率損耗，臺(tái)燈的消耗功率都大于20W．故C選項(xiàng)正確．答案：C圖35－76．[2021·四川自貢一診]如圖35－7所示，M是一個(gè)小型抱負(fù)變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接一正弦交變電源，電壓u＝311sin100πtV．變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度上升而減小)，R1為肯定值電阻．下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)R2所在處消滅火警時(shí)，電阻R1的功率變小B．當(dāng)R2所在處消滅火警時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大C．當(dāng)R2所在處消滅火警時(shí)，電流表A的示數(shù)變小D．電壓表V1示數(shù)為22V解析：當(dāng)R2所在處消滅火警時(shí)，阻值減小，變壓器輸出電流增大，輸出功率增大，電阻R1兩端電壓增大，電阻R1的功率變大，電壓表V2的示數(shù)變小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由輸入功率等于輸出功率可知，當(dāng)R2所在處消滅火警時(shí)，電流表A的示數(shù)變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由變壓器變壓公式，變壓器輸出電壓為22V，電壓表V1示數(shù)為22V，選項(xiàng)D正確．答案：DB組力量提升7．(多選題)如圖35－8所示，導(dǎo)體棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別搭接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過(guò)電刷與導(dǎo)線c、d相接．c、d兩個(gè)端點(diǎn)接在匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動(dòng)變阻器R0.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為l(電阻不計(jì))，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．假如滑動(dòng)變阻器的阻值為R時(shí)，通過(guò)電流表的電流為I，則()圖35－8A．滑動(dòng)變阻器上消耗的功率為P＝100I2RB．變壓器原線圈兩端的電壓U1＝10IRC．取ab在環(huán)的最低端時(shí)t＝0，則導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i＝eq\r(2)IsinωtD．a(chǎn)b沿環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力F＝eq\r(2)BIl解析：由于電流表示數(shù)為有效值，由eq\f(I,I2)＝eq\f(n2,n1)可知I2＝10I，故P＝100I2R，選項(xiàng)A正確；變壓器原線圈兩端電壓為U1＝eq\f(n1,n2)×10IR＝100IR，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從最低點(diǎn)開(kāi)頭計(jì)時(shí)，則導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的瞬時(shí)值的表達(dá)式為i＝eq\r(2)Icosωt，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒中電流最大值為eq\r(2)I，所以F＝eq\r(2)BIl，選項(xiàng)D正確．答案：AD8．[2022·湖南高三聯(lián)考]如圖35－9所示，水平銅盤(pán)半徑為r，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，銅盤(pán)繞通過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，銅盤(pán)的邊緣及中心處分別通過(guò)滑動(dòng)變阻器R1與抱負(fù)變壓器的原線圈相連，該抱負(fù)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，變壓器的副線圈與電阻為R2的負(fù)載相連，則()圖35－9A．變壓器原線圈兩端的電壓為eq\f(Br2ω,2)B．若R1不變時(shí)，通過(guò)負(fù)載R2的電流強(qiáng)度為零C．若R1不變時(shí)，變壓器的副線圈磁通量為零D．若R1變化時(shí)，通過(guò)負(fù)載R2的電流強(qiáng)度為通過(guò)R1電流的eq\f(1,n)解析：水平銅盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電源．當(dāng)R1不變時(shí)變壓器原線圈所加的是恒定電壓，副線圈中的磁通量肯定，磁通量的變化量為零，故其輸出電壓為零，分析可知A、C錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)R1變化時(shí)，原線圈所加的不是溝通電壓，其原、副線圈的電流關(guān)系不確定，故D錯(cuò)．答案：B9．抱負(fù)變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1＝10匝和n2＝100匝，副線圈接有1000Ω的電阻，原線圈與電阻不計(jì)的導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路，其中圓形區(qū)域的面積為S＝eq\f(0.4,π)m2.在該圓形區(qū)域內(nèi)有如圖35－10所示的按正弦規(guī)律變化的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)，則內(nèi)阻不計(jì)的電流表的示數(shù)為(提示：B＝B0sinωt，則eq\f(ΔB,Δt)＝B0ωcosωt)()圖35－10A．14.1A B．0.14AC．1.41A D．2.00A解析：U1＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝B0ωcosωt·eq\f(0.4,π)，由圖象中讀出B0和ω，代入得U1＝20cosωtV，副線圈中U2的有效值為100eq\r(2)V，I2＝eq\f(U2,R)＝0.1·eq\r(2)A．依據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\r(2)A.答案：C圖35－1110．(多選題)[2021·江蘇常州模擬]如圖35－11所示，抱負(fù)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100eq\r(2)sin50πt(V)，在副線圈中串接有抱負(fù)電流表和定值電阻R，電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻阻值R＝10Ω，關(guān)于電路分析，下列說(shuō)法中正確的是()A．電流表示數(shù)是1AB．電流表示數(shù)是eq\r(2)AC．電阻R消耗的電功率為10WD．電容器的耐壓值至少是10eq\r(2)V解析：由變壓公式，副線圈輸出電壓為10V，由于交變電流可以通過(guò)并聯(lián)在電阻R兩端的電容器，所以不能應(yīng)用歐姆定律計(jì)算電流表示數(shù)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電阻R消耗的電功率為P＝100/10W＝10W，選項(xiàng)C正確；副線圈輸出電壓最大值為10eq\r(2)V，電容器的耐壓值至少是10eq\r(2)V，選項(xiàng)D正確．答案：CD11．發(fā)電機(jī)的端電壓為220V，輸出功率為44kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，假如用原、副線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供應(yīng)用戶．(1)畫(huà)出全過(guò)程的線路示意圖；(2)求用戶得到的電壓和功率；(3)若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓．解析：(1)線路圖如圖35－12所示．圖35－12(2)升壓變壓器副線圈的輸出電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(10,1)×220V＝2200V.升壓變壓器副線圈輸出電流為I2＝eq\f(n1,n2)I1，升壓變壓器原線圈輸入電流由P＝I1U1，得I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(44×103,220)A＝200A，所以I2＝eq\f(n1,n2)I1＝20A.輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為UR＝I2R＝20×0.2V＝4V，PR＝Ieq\o\al(2,2)R＝202×0.2W＝80W＝0.08kW.加到降壓變壓器的原線圈上的輸入電流和電壓為I3＝I2＝20A，U3＝U2－UR＝2200V－4V＝2196V.降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流分別為U4＝eq\f(n4U3,n3)＝eq\f(1,10)×2196V＝219.6V，I4＝eq\f(n3,n4)I3＝10×20A＝200A，用戶得到的功率P4＝U4I4＝43.92kW.(3)若不接受高壓輸電，線路損失電壓為UR′＝I1R＝200×0.2V＝40V.用戶得到的電壓U′＝U1－UR′＝220V－40V＝180V.用戶得到的功率為P′＝I1U′＝200×180W＝36kW.答案：(1)如圖35－11所示(2)219.6V43.92kW(3)36kW180V12．三峽水利電力樞紐工程是長(zhǎng)江流域治理開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重大舉措，又是全世界已建、在建的最大規(guī)模的水利樞紐工程．樞紐把握流域面積1.0×106km2，占長(zhǎng)江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q＝4.51×1011m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面．在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機(jī)組26臺(tái)，總裝機(jī)容量(指26臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作時(shí)的總發(fā)電功率)為P＝1.82×107kW，年平均發(fā)電量約為W＝8.40×1010閱讀上述材料，解答以下問(wèn)題(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10m/s(1)假如三峽電站上、下游水位差按H＝100m計(jì)算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的表達(dá)式，并計(jì)算效率η的數(shù)值；(2)若26臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部建成并發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間為多少天？(3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸電功率為P1＝4.5×106kW，接受超高壓輸電，輸電電壓為U＝500kV，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓為U0＝18kV，要使輸電線上損耗的功率為輸電總功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻．解析：(1)電站將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的表達(dá)式：η＝eq\f(E電,E重力)＝eq\f(W年發(fā)電,M年gH)＝eq\f(W,ρQgH)代入數(shù)據(jù)，得η＝eq\f(8.40×1010×103×3600,1.0×103×4.51×1011×10×100)×100%≈67.1%.(2)依據(jù)公式P＝eq\f(W,t)得t＝eq\f(W,P)＝eq\f(8.40×1010,1.82×107×24)天≈192.3天．(3)升壓變壓器的變壓比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U0,U)＝eq\f(18,500)＝eq\f(9,250)輸電線中的電流I＝eq\f(P1,U)＝eq\f(4.5×106,500)A＝9.0×103A輸電線上損耗的電功率P損＝50%P1＝I2R線輸電線路的總電阻R線＝eq\f(0.05P1,I2)＝eq\f(0.05×4.5×106×103,9.0×1032)Ω＝