（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 微專題78 變壓器與遠距離輸電加練半小時（含解析）

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1、變壓器與遠距離輸電 [方法點撥]　(1)變壓器聯(lián)系著兩個電路：原線圈電路、副線圈電路.原線圈在原線圈電路中相當(dāng)于一用電器.副線圈在副線圈電路中相當(dāng)于電源.(2)遠距離輸電示意圖中涉及三個電路，在中間的遠距離輸電線路中升壓變壓器的副線圈、導(dǎo)線、降壓變壓器的原線圈相當(dāng)于閉合回路的電源、電阻、用電器. 1.(多選)(2018·廣東省東莞市模擬)如圖1所示，理想變壓器的原線圈接在一個交變電源上，交變電壓瞬時值隨時間變化的規(guī)律為u＝220sin100πt (V)，副線圈所在電路中接有燈泡、電動機、理想交流電壓表和理想交流電流表.已知理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，燈泡的電阻為22Ω，電動機內(nèi)阻

2、為1Ω，電流表示數(shù)為3A，各用電器均正常工作.則(　　) 圖1 A.通過副線圈的電流頻率為5Hz B.電壓表示數(shù)為22V C.變壓器原線圈的輸入功率為66W D.電動機的輸出功率為40W 2.如圖2所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，原線圈接u＝220sin100πt (V)的交流電，電阻R1＝R2＝25Ω，D1、D2為兩只理想二極管，假設(shè)兩二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大，則副線圈電路中理想交流電流表的讀數(shù)為(　　) 圖2 A.1AB.2AC.AD.2A 3.(多選)(2018·山東省濰坊市一模)如圖3所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為T

3、，矩形線圈面積為0.08m2，匝數(shù)為10，電阻不計，通過電刷與理想變壓器原線圈相連.當(dāng)線圈繞垂直磁場的軸OO′以50πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動時，副線圈兩端的理想交流電壓表的示數(shù)為16V，則(　　) 圖3 A.在圖示位置時矩形線圈產(chǎn)生的電動勢為零 B.矩形線圈產(chǎn)生的交流電周期為0.02s C.矩形線圈產(chǎn)生的電動勢有效值為80V D.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為5∶1 4.(2018·天津市十二區(qū)聯(lián)考)如圖4所示，為遠距離輸電的示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比為k1，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為k2.升壓變壓器原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt

4、的交流電源，用戶的總電阻為R(可視為純電阻)，輸電線總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則用戶獲得的電壓U為(　　) 圖4 A. B. C. D. 5.(多選)(2018·河北省邢臺市質(zhì)檢)如圖5所示，一個面積為S的單匝金屬線圈(電阻不計)在勻強磁場B中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈兩端通過電刷與圖示的電路連接.其中電阻R1＝R，光敏電阻R2在無光照時其阻值也為R(有光照時其電阻減小)，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，則(　　) 圖5 A.從圖示位置開始計時，線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝BSωsinωt B.開關(guān)S處于閉合

5、狀態(tài)，當(dāng)減小光照強度時，電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)減小 C.開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，當(dāng)R2上端串聯(lián)理想二極管(正向電阻為零，反向電阻無窮大)時，電流表的示數(shù)不變 D.當(dāng)開關(guān)S斷開、R2用黑紙包裹時，R2兩端電壓的有效值為 6.(2019·廣東省東莞市質(zhì)檢)如圖6所示，甲圖是副線圈接有燈泡和理想交流電流表的理想變壓器，乙圖是輸出端電壓的U2－t圖象，已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電流表的示數(shù)為1A.則(　　) 圖6 A.電壓表V1的示數(shù)為220V B.電壓表V2的示數(shù)為28.2V C.變壓器原線圈電流的最大值為A D.燈泡實際消耗的功率為20W 7.(2018·四

6、川省成都市模擬)如圖7所示，一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝55∶1，原線圈接入電壓u＝220sin100πt(V)的交流電源，圖中電表均為理想電表，閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P從最上端滑到最下端的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖7 A.副線圈中交變電流的頻率為100Hz B.t＝0.02s時，電壓表的示數(shù)為0 C.電流表的示數(shù)先變小后變大 D.定值電阻R消耗的功率先變大后變小 8.(2018·河北省石家莊市質(zhì)檢)如圖8所示，理想變壓器三個線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中匝數(shù)為n1的原線圈接到220V的交流電源上，匝數(shù)為n2和n3的兩個

7、副線圈分別與電阻R2、R3組成閉合回路.已知通過電阻R3的電流I3＝2A，電阻R2＝110Ω，則通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1分別是(　　) 圖8 A.10A,12A B.10A,20A C.1A,0.7A D.1A,3A 9.(2018·重慶一中月考)調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖9所示，線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，CD之間加上輸入電壓，當(dāng)滑動觸頭P轉(zhuǎn)動時，改變了副線圈匝數(shù)，從而調(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兩端接恒壓交流電源，變壓器可視為理想變壓器，則(　　) 圖9 A.當(dāng)滑

8、動變阻器滑片向下滑動時，電壓表讀數(shù)變大 B.當(dāng)滑動變阻器滑片向下滑動時，電流表讀數(shù)變小 C.當(dāng)變壓器滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時，M、N之間的電壓變大 D.當(dāng)變壓器滑動觸頭P順時針轉(zhuǎn)動時，變壓器輸出功率變大 10.(多選)(2018·云南師大附中月考)如圖10所示為模擬遠距離輸電的實驗電路圖.兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4＜n2＝n3，模擬輸電線上的四個電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL＞2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化.在A、B端接入輸出電壓為U的低壓交流電源，下列說法正確的是(　　) 圖10 A.A1的示數(shù)

9、I1＝ B.燈泡L1比燈泡L2亮 C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D.R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓 11.(2018·廣西桂林、百色、崇左聯(lián)考)如圖11所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路.線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度大小為B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，匝數(shù)為N，線圈電阻不計.下列說法正確的是(　　) 圖11 A.電容器的電容C變小時，燈泡變亮 B.將原線圈滑動觸頭P向下滑動時，燈泡變暗 C.若線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?ω，燈泡變亮 D.線圈處于圖示位置時，電壓表讀數(shù)為零 12.如圖12所示，一理想變壓器的原線圈接在電壓

10、有效值為220V的正弦式交流電源上，兩副線圈匝數(shù)分別為n2＝16，n3＝144，通過理想二極管(具有單向?qū)щ娦?、單刀雙擲開關(guān)與一只“36V　18W”的燈泡相連(燈泡電阻不變)，當(dāng)開關(guān)接1時，燈泡正常發(fā)光，則下列說法中不正確的是(　　) 圖12 A.原線圈的匝數(shù)為880 B.當(dāng)開關(guān)接2時，燈泡兩端電壓的有效值為20V C.當(dāng)開關(guān)接2時，燈泡消耗的功率約為18W D.當(dāng)開關(guān)接2時，燈泡消耗的功率為W 答案精析 1.BD　[由u＝220sin100πt (V)知交變電流的頻率f＝＝50Hz，變壓器不改變交變電流的頻率，A錯誤；由理想變壓器的變壓規(guī)律＝，可知U2＝U1＝22V，

11、故電壓表的示數(shù)為22V，B正確；變壓器原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，為P＝U2I2＝66W，C錯誤；流過小燈泡的電流I＝＝1A，故流過電動機的電流IM＝2A，電動機的輸出功率P出＝U2IM－IM2r＝40W，D正確.] 2.B　[由于二極管具有單向?qū)щ娦?，在一個周期內(nèi)相當(dāng)于只有一個電阻能夠正常工作，由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50V，所以電流表讀數(shù)I＝A＝2A，故B正確.] 3.AD　[在題圖所示位置時，穿過矩形線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的電動勢為零，故A正確；矩形線圈產(chǎn)生的交流電周期為T＝＝＝0.04s，故B錯誤；矩形線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為Emax＝NBSω＝10××

12、0.08×50πV＝80V，矩形線圈產(chǎn)生的電動勢有效值為E有＝＝80V，故C錯誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為＝＝＝5∶1，故D正確.] 4.D　[設(shè)用戶用電的總功率為P，流過用戶電阻的電流為I4＝，故在輸電線路上的電流為I3＝＝；升壓變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U1＝；輸電線路上損失的電壓為ΔU＝I3·2r；升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝，故降壓變壓器原線圈兩端電壓為U3＝U2－ΔU，又因為U3＝k2U＝k2I4·R，聯(lián)立解得U＝，故選D.] 5.BD　[從題圖所示位置開始計時，線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝BSωcosωt，故選項A錯誤；減小光照強度時，R2電阻增大，

13、副線圈的電壓由匝數(shù)和輸入電壓決定，電壓表的示數(shù)不變，通過R2的電流減小，電流表示數(shù)減小，故選項B正確；由于理想二極管具有單向?qū)щ娦?，在一個周期內(nèi)有·＋0＝·T，電阻消耗的功率減小，原線圈輸入功率減小，電流表示數(shù)將減小，故選項C錯誤；開關(guān)S斷開時，電阻R1和理想變壓器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律有：U1′＝－I1′R1，＝n，＝，I2′＝，聯(lián)立解得：I1′＝，U2′＝，故選項D正確.] 6.C　[電表的示數(shù)均為有效值，故電壓表V2的示數(shù)為20V，因原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1，故電壓表V1的示數(shù)為U1＝20×10V＝200V，故A、B錯誤；電流表的示數(shù)為1A，根據(jù)電流大小與匝數(shù)成反比得原線圈電流I1

14、＝×1A＝0.1A，原線圈的最大電流為A，故C正確；由P＝UI可知，燈泡實際消耗的功率為P＝20×1W＝20W，故D錯誤.] 7.C　[由電壓公式知ω＝100πrad/s，f＝＝Hz＝50Hz，A項錯誤；原線圈兩端的輸入電壓有效值為220V，由電壓與匝數(shù)成正比知，＝，所以副線圈兩端電壓為：U2＝·U1＝×220V＝4V(即為電壓表的讀數(shù))，B項錯誤；由題圖可知，滑動變阻器的上、下兩部分并聯(lián)后與R串聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點可知，當(dāng)P位于中間位置時，并聯(lián)電阻的電阻值最大，所以當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P從最上端滑到最下端的過程中，電路中的總電阻先增大后減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的電流先減

15、小后增大，定值電阻R消耗功率將先減小后增大.變壓器的輸出電流先減小后增大，則輸入的電流也是先減小后增大，即電流表的示數(shù)先變小后變大，C項正確，D項錯誤.] 8.C　[由于＝＝，且n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，U1＝220V，解得U2＝110V，U3＝22V，根據(jù)歐姆定律得I2＝＝A＝1A，根據(jù)理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等可得U1I1＝U2I2＋U3I3，代入數(shù)據(jù)得I1＝0.7A，故C正確，A、B、D錯誤.] 9.C　[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，將滑片向下移動時，連入電路的電阻的阻值變小，因而總電流增大，R1分得的電壓增大，并聯(lián)

16、支路的電壓即電壓表的示數(shù)減小，R2中電流減小，R3中電流變大，即電流表讀數(shù)變大，故A、B錯誤；保持滑動變阻器連入電路的阻值不變，將P沿逆時針方向移動時，變壓器的原線圈的匝數(shù)不變，副線圈的匝數(shù)增大，M、N兩端的電壓變大，C正確；將P沿順時針方向移動時，變壓器的原線圈的匝數(shù)不變，副線圈的匝數(shù)減少，M、N兩端的電壓減小，總電流減小，則變壓器輸出功率變小，D錯誤.] 10.BD　[根據(jù)＝，＝＝，∶＝，聯(lián)立解得L1兩端電壓UL1＝U4＝，A1的示數(shù)為I1＝＝，將U4代入可知A錯誤；L2所在回路中，由歐姆定律可知電流I′＝，L2兩端電壓UL2＝I′RL＝＜UL1，由P＝可得燈泡L1比燈泡L2亮，B正確；

17、電阻消耗功率P＝I2R，由過程分析知I＜I′，所以P1＜P3，C錯誤；因I＜I′，又根據(jù)歐姆定律U＝IR得，R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓，D正確.] 11.C　[電容器的電容C變小時，其容抗變大，故副線圈回路中電流減小，燈泡變暗，故A錯誤；將原線圈滑動觸頭P向下滑動時，原線圈匝數(shù)減小，根據(jù)＝，知輸出電壓變大，故燈泡會變亮，故B錯誤；若線圈轉(zhuǎn)動角速度變?yōu)?ω，根據(jù)公式Em＝NBSω，電動勢最大值增加為原來的2倍，根據(jù)有效值U＝以及＝可知，輸出電壓變大，所以燈泡會變亮，故C正確；線圈處于題圖所示位置時，是中性面位置，感應(yīng)電動勢的瞬時值為零，但電壓表讀數(shù)為有效值，不為零，故D錯誤.] 12.C　[由＝得n1＝880，所以選項A正確；當(dāng)開關(guān)接2時，有＝，解得U＝40V，設(shè)交流電的周期為T，由·＝T，可得燈泡兩端電壓的有效值U′＝20V，燈泡電阻為RL＝＝72Ω，燈泡消耗的實際功率為P＝＝W，即選項C錯誤，B、D正確.] 9