2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 交變電流 傳感器 課時作業(yè)33 變壓器 電能的輸送.doc

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課時作業(yè)（三十三）變壓器 電能的輸送 [基礎(chǔ)小題練] 1．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，以下判斷正確的是(　　) A．這是一個升壓變壓器 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220 V時，副線圈輸出直流電壓12 V D．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220 V、副線圈接負(fù)載時，副線圈中電流比原線圈中電流小 【解析】　根據(jù)銘牌上所提供的信息可知：變壓器的輸入電壓為220 V，輸出電壓為12 V，該變壓器為降壓變壓器，故選項A錯誤、選項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錯誤． 【答案】　B 2．如圖所示，半徑為L＝1 m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＝10 rad/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＝2 T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．40 V B．20 V C.80 V D．0 V 【解析】　由于Oa以圓心O為軸，以角速度ω＝10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢，變壓器原線圈兩端的電壓恒定不變，因此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)為零，選項D正確． 【答案】　D 3．如圖，理想變壓器原線圈輸入電壓u＝Umsin ωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器．V1和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；A1和A2是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示．下列說法正確的是(　　) A．I1和I2表示電流的瞬時值 B．U1和U2表示電壓的最大值 C．滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大 D．滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小 【解析】　交流電表的示數(shù)表示交流電的有效值，A、B兩項錯誤；滑片P向下滑動過程中，原、副線圈的匝數(shù)n1、n2不變，U1不變，則U2＝不變；R連入電路的電阻變小，則流過副線圈的電流I2＝變大，根據(jù)U1I1＝U2I2，可知I1變大，C項正確，D項錯誤． 【答案】　C 4．如圖所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝3∶1，在原副線圈中電路分別接有阻值相同的電阻R1，R2.交變電壓的大小為U，則下列說法正確的是(　　) A．電阻R1，R2兩端的電壓之比為3∶1 B．電阻R1，R2上消耗的電功率之比為1∶1 C．電阻R1，R2兩端的電壓均為 D．電阻R1，R2上消耗的電功率之比為1∶9 【解析】　由變壓器電壓、電流、功率的比例關(guān)系可知：通過R1、R2的電流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶3，故兩電阻上電壓之比U1∶U2＝I1R∶I2R＝1∶3；兩電阻消耗的電功率之比P1∶P2＝IR∶IR＝1∶9.選項D正確． 【答案】　D 5.如圖，一理想變壓器的原線圈接在電壓為220 V的正弦交流電源上，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“36 V,18 W”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，則下列說法中正確的是(　　) 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20 V C．當(dāng)開關(guān)接2時，原線圈的輸入功率約為18 W D．當(dāng)開關(guān)接2時，原線圈的輸入功率約為11 W 【解析】　由＝得n1＝880，選項A正確；當(dāng)開關(guān)接2時，有＝，解得U＝40 V，設(shè)交流電周期為T，＝T，U′＝20 V，選項B正確；燈泡電阻為R＝＝72 Ω，燈泡消耗的實際功率為P＝＝ W≈11 W，選項C錯誤，D正確． 【答案】　ABD 6．如圖甲所示的遠(yuǎn)距離輸電示意圖中，變壓器均為理想變壓器．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω.降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時其阻值變?。妷罕鞻顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)．未出現(xiàn)火情時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW.下列說法正確的是(　　) A．降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz B．輸電線中的電流為60 A C．輸電線路損耗功率為90 kW D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，電壓表V的示數(shù)變大 【解析】　由圖乙知交變電流的周期T＝0.02 s，所以降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為f＝50 Hz，選項A正確；由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A，選項B錯誤；輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30100 V＝3 000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW，選項C正確；當(dāng)出現(xiàn)火情時，傳感器R2阻值減小，降壓變壓器副線圈兩端電壓看作不變，副線圈中電流增大，定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)變小，選項D錯誤． 【答案】　AC [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．科技應(yīng)用——變壓器原理在醫(yī)療器械中及應(yīng)用 心電圖儀是將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其部分電路可簡化為大電阻R1與交流電源串聯(lián)，該電源輸出的電壓恒為U0，如圖所示．心電圖儀與一個理想變壓器的初級線圈相連，一個揚聲器(可等效為一個定值電阻R2)與該變壓器的次級線圈相連．若R2從變壓器得到的功率此時最大，下列說法錯誤的是(　　) A．大電阻R1兩端電壓為 B．理想變壓器初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比值為 C．交流電源的輸出功率為 D．通過揚聲器的電流為 【解析】　設(shè)理想變壓器初級線圈和次級線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，初級線圈和次級線圈中的電流分別為I1、I2，根據(jù)理想變壓器的初級和次級線圈的電流和電壓關(guān)系可得I1n1＝I2n2，＝，設(shè)R2的功率為P，聯(lián)立則有P＝IR2＝－IR1＋I(xiàn)1U0，由于揚聲器有最大功率，則I1＝、I2＝，選項D正確；大電阻R1兩端電壓I1R1＝，選項A正確；理想變壓器的初級和次級線圈的匝數(shù)比值為＝＝，選項B錯誤；交流電源的輸出功率為I1U0＝，選項C正確．故本題選B. 【答案】　B 8．負(fù)載電阻含熱敏(光敏)電阻元件的理想變壓器的動態(tài)分析問題 如圖甲所示的電路中，S為單刀雙擲開關(guān)，電表為理想電表，Rt為熱敏電阻(阻值隨溫度的升高而減小)，理想變壓器原線圈接圖乙所示的正弦交流電．則(　　) A．變壓器原線圈中交流電壓u的表達(dá)式 u＝110sin 100πt(V) B．S接在a端，Rt溫度升高時，變壓器的輸入功率變小 C．S接在a端，Rt溫度升高時，電壓表和電流表的示數(shù)均變大 D．S由a切換到b，Rt消耗的功率變大 【解析】　由題圖乙可知，電壓的最大值為110 V，周期為0.02 s，所以ω＝100π rad/s，A項正確；副線圈的輸出電壓由變壓器的變壓比和輸入電壓決定，故電壓表的示數(shù)不變，C項錯誤；溫度升高時，Rt的阻值減小，由P＝可知，變壓器的輸出功率增大，故其輸入功率也隨之增大，B項錯誤；S由a切換到b，副線圈匝數(shù)減少，故輸出電壓減小，Rt電阻不變，由P＝知，Rt消耗的功率減小，D項錯誤． 【答案】　A 9．變壓器的實際應(yīng)用——電子滅蟲器的工作原理 電子滅蟲器由兩種主要部件組成：誘蟲的黑光燈和殺蟲的電網(wǎng)．黑光燈發(fā)出的紫外線能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后再利用黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)將其“擊斃”．如圖所示是電網(wǎng)的工作電路示意圖，理想變壓器將有效值為220 V的交變電壓變壓，輸送到電網(wǎng)，電網(wǎng)相鄰兩平行板電極間距為0.5 cm，空氣在常溫下被擊穿的臨界電場強度為6 220 V/cm.為防止兩極間空氣擊穿而造成短路，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)應(yīng)滿足一定條件，則下列說法正確的是(　　) A．變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比：＞10 B．變壓器的副、原線圈的匝數(shù)比：<10 C．此變壓器為降壓變壓器 D．此變壓器為升壓變壓器 【解析】　電網(wǎng)相鄰兩電極間的最高電壓為：U2＝Ed＝6 2200.5 V＝3 110 V．理想變壓器輸入電壓的最大值為：U1＝220 V＝311 V，故應(yīng)滿足的條件是：<＝＝，此變壓器為升壓器，選項B、D正確． 【答案】　BD 10．綜合應(yīng)用——考查交變電路中含電容器的問題 如圖所示，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，磁場只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強度大小為B，線圈面積為S，轉(zhuǎn)動角速度為ω，匝數(shù)為N，線圈電阻不計．下列說法正確的是(　　) A．將原線圈抽頭P向上滑動時，燈泡變暗 B．電容器的電容C變大時，燈泡變暗 C．圖示位置時，矩形線圈中瞬時感應(yīng)電動勢最大 D．若線圈abcd轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?ω，則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSω 【解析】　矩形線圈abcd中產(chǎn)生交變電流，將原線圈抽頭P向上滑動時，原線圈匝數(shù)變大，根據(jù)變壓比公式＝，輸出電壓減小，故燈泡變暗，A正確；電容器電容變大時，容抗減小電流變大，燈泡變亮，B錯誤；圖示位置時，線圈中的瞬時感應(yīng)電動勢為零，C錯誤；若線圈轉(zhuǎn)動角速度加倍 ，則變壓器原線圈電壓有效值也加倍，Em＝NBS2ω＝2＝T，得E＝NBSω，故D正確． 【答案】　AD [綜合提升練] 11．如圖所示的理想變壓器原線圈Ⅰ接到220 V的交流電源上，副線圈有兩個，副線圈Ⅱ的匝數(shù)n2＝30匝，與一個標(biāo)有“12 V,12 W”的燈泡L組成閉合電路，且燈L正常發(fā)光，副線圈Ⅲ的輸出電壓U3＝110 V，與電阻R組成閉合回路，通過電阻R的電流強度為0.4 A，則副線圈Ⅲ的匝數(shù)n3是多少？原線圈Ⅰ中的電流強度I1是多大？ 【解析】　由于n2的匝數(shù)是30匝，電壓為12 V，n3的電壓是110 V， 根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可得＝， 所以匝數(shù)n3＝n2＝275匝； 根據(jù)變壓器的輸入的功率和輸出的功率相等可得，U1I1＝P2＋P3，即220I1＝12＋1000.4， 所以I1＝0.26 A. 【答案】　275　0.26 12．1897年，舉世聞名的“尼亞加拉”水電站在美麗的尼亞加拉瀑布(如右圖)建成，現(xiàn)已使用100多年．當(dāng)時世界各地都在使用著費用高昂的直流電(因為使用直流電時必須每隔一公里建設(shè)一套發(fā)電機(jī)組)．而尼亞加拉水電站采用了特斯拉發(fā)明的交流電供、輸電技術(shù)，用高壓電實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離供電．若其中某一發(fā)電機(jī)組設(shè)計為：發(fā)電機(jī)最大輸出功率為P＝100 kW，輸出電壓為U1＝250 V，用戶需要的電壓為U2＝220 V，輸電線電阻為R＝10 Ω，若輸電線中因生熱而損失的功率為輸送功率的4%. (1)畫出此輸電線路的示意圖； (2)求在輸電線路中設(shè)置的升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比； (3)求降壓變壓器的最大輸出電流I2.(保留整數(shù)) 【解析】　(1)電路示意圖如圖所示． (2)輸電過程中損失的功率：P損＝ηP 通過R的電流：I2＝ 發(fā)電機(jī)的輸出電流：I1＝ 升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比：＝＝ ＝ ＝. (3)用戶得到的最大功率：P用＝P(1－η)，降壓變壓器的輸出最大電流 I2′＝＝＝ A≈436 A. 【答案】　(1)見解析　(2)1∶20　(3)436 A