2019-2020年高考物理一輪復習 課時提升練30 變壓器 電能的輸送.doc
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2019-2020年高考物理一輪復習 課時提升練30 變壓器 電能的輸送 題組一 變壓器基本關系的應用 1．(xx海南高考)理想變壓器上接有三個完全相同的燈泡，其中一個與該變壓器的原線圈串聯(lián)后接入交流電源，另外兩個并聯(lián)后接在副線圈兩端．已知三個燈泡均正常發(fā)光．該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為( ) A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D.3∶2 【解析】 設燈泡正常發(fā)光時的電流為I，由題意可知，通過原線圈的電流I1＝I，通過副線圈的電流I2＝2I，根據(jù)變壓器的電流關系＝＝. 【答案】 B 2．(xx陜西渭南質(zhì)檢(一))如圖10221所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，電壓表V和電流表A均為理想電表，燈泡電阻RL＝12 Ω，AB端電壓u1＝24 sin 100πt(V)．下列說法正確的是( ) 圖10221 A．電流頻率為100 Hz B．電壓表V的讀數(shù)為96 V C．電流表A的讀數(shù)為0.5 A D．變壓器輸入功率為6 W 【解析】 由u1＝24sin 100πt(V)可知交流電的頻率為50 Hz，A錯誤；原線圈輸入的電壓有效值為24 V，由于n1∶n2＝U1∶U2，可知，U2＝6 V，即電壓表的示數(shù)為6 V，B錯誤；電流表的示數(shù)I＝＝ A＝0.5 A，C正確；燈泡消耗的功率P＝U2I＝3 W，而變壓器為理想變壓器，本身不消耗能量，因此變壓器輸入功率也為3 W，D錯誤． 【答案】 C 3．(xx昆明一中模擬)如圖10222所示，理想變壓器初級線圈的匝數(shù)為n1，次級線圈的匝數(shù)為n2，初級線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表V的示數(shù)為220 V，負載電阻R＝44 Ω，電流表A1的示數(shù)為0.20 A．下列判斷中正確的是( ) 圖10222 A．初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為2∶1 B．初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為5∶1 C．電流表A2的示數(shù)為1.0 A D．電流表A2的示數(shù)為0.4 A 【解析】 對于理想變壓器，P1＝U1I1＝2200.20 W＝44 W，則負載電阻消耗的功率P2＝P1＝44 W，據(jù)P2＝，得U2＝＝ V＝44 V，則＝＝＝5，故B正確、A錯誤；A2的讀數(shù)I2＝＝ A＝1 A，故C正確、D錯誤． 【答案】 BC 題組二 變壓器的動態(tài)分析 4．(xx山東威海一模)利用如圖10223所示的理想變壓器給用電器供電．在原線圈ab端接交變電壓u＝1 000sin 100πt(V)，原線圈匝數(shù)n1＝1 000匝，副線圈匝數(shù)n2＝50匝．下列說法正確的是( ) 圖10223 A．通過原副線圈的交流電的頻率均為100 Hz B．副線圈兩端電壓為U2＝50 V C．通過原副線圈的電流之比為I1∶I2＝20∶1 D．閉合電鍵K，變壓器輸入功率增加 【解析】 由交流電壓的表達式U＝1 000sin 100πt(V)知，原副線圈交流電的頻率均為50 Hz，A項錯；副線圈兩端的電壓U2＝U1＝25 A，B項錯；原副線圈的電流之比為＝＝，C項錯；閉合電鍵K，負載電阻R減小，輸出功率P2＝增加，輸入功率P1＝P2增加，D項對． 【答案】 D 5．(xx河北邯鄲質(zhì)檢)如圖10224是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖，變壓器輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓，不會有很大的波動，可以認為輸入電壓是不變的．輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，輸電線的電阻用R0表示，變阻器只表示用戶用電器的總電阻，當滑動變阻器觸頭P向下移時( ) 圖10224 A．A2表的示數(shù)隨A1表的示數(shù)的增大而增大 B．V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大 C．變壓器的輸入功率在增大 D．相當于在減少用電器的數(shù)目 【解析】 理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的，雖然滑動變阻器觸頭P向下移動，但由于輸入電壓和匝數(shù)比不變，所以副線圈的輸出的電壓也不變，即B錯誤；V2的示數(shù)不變，副線圈的電阻減小了，由歐姆定律知A2的示數(shù)變大，由P＝UI知輸出功率變大了，由于變壓器的輸入功率和輸出功率相等，所以原線圈的輸入的功率也要變大，C正確；原線圈的輸入的功率變大，因為輸入的電壓不變，所以輸入的電流要變大，即A1的示數(shù)變大，是A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大，故A錯誤；D項當滑動變阻器觸頭P向下移動時，導致總電阻減小，由于用電器是并聯(lián)接入電路，所以電阻減小相當于用電器數(shù)目增加，故D錯誤． 【答案】 C 6．圖10225甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖10225乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是( ) 甲 乙 圖10225 A．輸入電壓u的表達式u＝20sin 50πt(V) B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大 D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W 【解析】 由圖乙知周期為0.02 s，因此輸入電壓的表達式u＝20sin 100πt (V)，A錯；只斷開S2，L1、L2兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，B錯；只斷開S2，負載電阻變大，功率變小，C錯；S1換接到2后，據(jù)P＝和＝得R消耗的功率為0.8 W，故選D. 【答案】 D 題組三 遠距離輸電 7．(xx浙江高考)如圖10226所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖．發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2.則( ) 圖10226 A．用戶端的電壓為 B．輸電線上的電壓降為U C．理想變壓器的輸入功率為Ir D．輸電線路上損失的電功率為I1U 【解析】 根據(jù)理想變壓器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用戶端的電壓U2＝，選項A正確；輸電線上的電壓降為U′＝I1r＝U－U1，選項B錯誤；變壓器的輸入功率P1＝I1U－Ir＝I1U1，選項C錯誤；輸電線路上損失的功率P′＝Ir＝I1(U－U1)，選項D錯誤． 【答案】 A 8．(多選)一臺發(fā)電機最大輸出功率為4 000 kW，電壓為4 000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠方輸電．輸電線路總電阻為R＝1 kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負載為多個正常發(fā)光的燈泡(220 V 60 W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負荷工作狀態(tài)，則( ) A．T1原、副線圈電流分別為103 A和20 A B．T2原、副線圈電壓分別為1.8105 V和220 V C．T1和T2的變壓比分別為1∶50和40∶1 D．有6104盞燈泡(220 V 60 W)正常發(fā)光 【解析】 遠距離輸電的模型如圖所示． T1原線圈的電流為I1＝＝ A＝1103 A，輸電線上損失的功率為P損＝IR＝10%P1，所以I2＝ ＝ A＝20 A，選項A正確；T1的匝數(shù)比為＝＝＝，T1上副線圈的電壓為U2＝50U1＝2105 V，T2原線圈的電壓為U3＝U2－I2R＝2105 V－20103 V＝1.8105 V，選項B正確；T2上原、副線圈的變壓比為＝＝＝，選項C錯誤；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：N＝＝6104，選項D正確． 【答案】 ABD B組 深化訓練——提升應考能力 9．(多選)(xx河南六市一聯(lián))如圖10227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“220 V 440 W”的熱水器、“220 V 220 W”的抽油煙機．如果副線圈電壓按圖10227乙所示規(guī)律變化，則下列說法正確的是( ) 甲 乙 圖10227 A．副線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u＝220sin 100πt(V) B．交流電壓表的示數(shù)為1 100 V C．1 min內(nèi)變壓器輸出的電能為3.96104 J D．熱水器的發(fā)熱功率是抽油煙機發(fā)熱功率的2倍 【解析】 由圖乙可知，T＝0.02 s，U2m＝220 V，而ω＝＝100π rad/s，副線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u＝220sin 100πt(V)，A項正確；交流電壓表的示數(shù)為有效值U1，由＝，得U1＝U2＝220 V＝1 100 V，所以B項錯誤；因輸出端電壓有效值為U2＝220 V，則熱水器和抽油煙機均正常工作，則熱水器正常工作時的電流I1＝＝ A＝2 A，抽油煙機正常工作時的電流I2＝＝ A＝1 A，所以1 min內(nèi)變壓器輸出的電能W＝U2(I1＋I2)t＝220360 J＝3.96104 J，故C項正確；因為抽油煙機的內(nèi)阻和機械功率未知，故無法求它的發(fā)熱功率，所以無法比較兩個用電器的發(fā)熱功率的大小，故D項錯誤． 【答案】 AC 10．(多選) (xx貴陽二中模擬)如圖10228所示的電路中變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關，P是滑動變阻器R的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流．下列說法正確的是( ) 圖10228 A．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小 B．保持P的位置及U1不變，S由a切換到b，則I2減小 C．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則I1增大 D．保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動，則I1減小 【解析】 設理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，根據(jù)理想變壓器的原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，可得：＝.保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，n2變大，U2變大，由歐姆定律可知I2變大，R上消耗的功率變大，I1變大，A錯誤、C正確；同理，保持P的位置及U1不變，S由a切換到b，I2變小，B正確；保持U1不變，S接在b端，則U2不變，P向上滑動，R變小，由歐姆定律可知I2變大，則I1也變大，D錯誤． 【答案】 BC 11. (14分)如圖10229所示，交流發(fā)電機電動勢的有效值E＝20 V，內(nèi)阻不計，它通過一個R＝6 Ω的指示燈連接變壓器．變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡，每只燈泡都是“6 V 0.25 W”，燈泡都正常發(fā)光，導線電阻不計．求： 圖10229 (1)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比； (2)發(fā)電機的輸出功率． 【解析】 (1)彩色小燈泡額定電流IL＝＝ A，副線圈總電流I2＝24IL＝1 A. 變壓器輸入功率等于U1I1＝U2I2＝6 W 變壓器原線圈電路中，利用歐姆定律可得 E＝U1＋I1R＝＋I1R＝＋6I1， 代入E值解得I1＝A(I1＝3 A應舍去，根據(jù)題意是降壓變壓器，應I1
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