高考物理一輪復習第十一章交變電流傳感器微專題變壓器與遠距離輸電備考精煉

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1、 80 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于一用電器．副線圈在副線圈電路中相當于電源．(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、導線、降壓變壓器的原線圈相當于閉合回路的電源、電阻、用電器． 1．(多選)(2018·廣東東莞模擬)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＝220sin 100πt(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22 Ω

2、，電動機內阻為1 Ω，電流表示數(shù)為3 A，各用電器均正常工作．則(　　) 圖1 A．通過副線圈的電流頻率為5 Hz B．電壓表示數(shù)為22 V C．變壓器原線圈的輸入功率為66 W D．電動機的輸出功率為40 W 2．(2017·湖北武漢2月調考)如圖2所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1，a、b兩點間的電壓為u＝220sin 100πt(V)，R為可變電阻，P為額定電流1 A、用鉛銻合金制成的保險絲．為使保險絲中的電流不超過1 A，可變電阻R連入電路的最小阻值是(　　) 圖2 A．2.2 Ω B．2.2 Ω C．22 Ω D．22 Ω

3、3．如圖3所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，和均為理想電表，燈泡電阻RL＝6 Ω，AB端電壓u1＝12sin 100πt(V)．下列說法正確的是(　　) 圖3 A．電流頻率為100 Hz B.的讀數(shù)為24 V C.的讀數(shù)為0.5 A D．變壓器輸入功率為6 W 4．(多選)(2017·山東臨沂一模)如圖4所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電源相連，電源電壓有效值恒定，副線圈通過導線與燈泡L2和L3相連，三個燈泡規(guī)格完全相同．開始時開關S處于斷開狀態(tài)．當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光．下列說法中正確的是(　　) 圖4

4、A．閉合開關S后，燈泡L1和L2亮度相同 B．閉合開關S后，燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變 C．閉合開關S后，燈泡L2兩端的電壓變小 D．閉合開關S后，變壓器原線圈的輸入功率不變 5．(2017·山東濰坊一模) 如圖5所示，a、b兩端接在電壓有效值恒定的正弦交流電源上，L1、L2、L3是三個相同的燈泡，T為理想變壓器，開關S斷開時，燈泡L1、L2、L3亮度相同(未達到正常發(fā)光狀態(tài))，若閉合S，下列判斷正確的是(　　) 圖5 A．燈泡L1變亮 B．燈泡L2、L3變暗 C．原、副線圈兩端的電壓比為2∶1 D．原線圈中增加的電流大于副線圈中增加的電流 6．(2017·河北衡

5、水中學高三下期中)如圖6所示，電路中有四個完全相同的燈泡，額定電壓均為U，額定功率均為P，變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在四個燈泡都正常發(fā)光，則變壓器的匝數(shù)比n1∶n2以及電源電壓U1為(　　) 圖6 A．1∶2　2U B．2∶1　4U C．2∶1　2U D．1∶2　4U 7．(多選)(2017·陜西西安二檢)如圖7所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進行高壓輸電，接近用戶端時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖，圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表．設發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，并且電阻不變．變阻器R相當于用戶用電器的總電阻．當用電器增加時，相當于

6、R變小，則當用電進入高峰時(　　) 圖7 A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小 B．電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大 C．電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變 D．線路損耗功率增大 8．(多選)(2018·河北邢臺質檢)如圖8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，

7、則(　　) 圖8 A．從圖示位置開始計時，線圈轉動時產(chǎn)生感應電動勢的瞬時值表達式為e＝BSωsin ωt B．開關S處于閉合狀態(tài)，當減小光照強度時，電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)減小 C．開關S處于閉合狀態(tài)，當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．當開關S斷開、R2用黑紙包裹時，R2兩端電壓的有效值為 9．(2018·四川成都模擬)如圖9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＝220sin 100πt(V)的交流電源，圖中電表均為理想電表，閉合開關后，當滑動變阻器的滑動觸頭P從最上端滑到最下端的過

8、程中，下列說法正確的是(　　) 圖9 A．副線圈中交變電流的頻率為100 Hz B．t＝0.02 s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 10．(多選)如圖10甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關，定值電阻R1、R2均為10 Ω.在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，下列說法正確的是(　　) 圖10 A．當S與a連接后，理想電流表示數(shù)為2.2 A B．當S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11 V C．當S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz

9、 D．當S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍 11．(多選)(2017·湖南株洲一模)某同學在實驗室中研究遠距離輸電．由于輸電線太長，他將每100米導線卷成一卷，共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用)．第一次直接將輸電線與學生電源及用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P1.第二次采用如圖11所示的電路輸電，其中理想變壓器T1與電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，理想變壓器T2與用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P2.下列說法正確的是(　　) 圖11 A．前后兩次實驗都可用于研究遠距離直流輸電 B．實驗可以證明，減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失

10、 C．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n12∶n22 D．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n1∶n2 12．如圖12為遠距離輸電示意圖，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝k∶1，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為n3∶n4＝1∶k，在T1的原線圈兩端接入一內阻為k2r、電動勢e＝Emsin ωt的交流電源，兩條輸電線的總電阻為r，假設用戶處的總電阻為R，不考慮其他因素的影響，兩變壓器均為理想變壓器，則輸電線上損失的電功率為(　　) 圖12 A. B. C. D. 答案精析 1．BD　[由u＝220sin 100πt(V)知交變電流的頻率f＝＝50 Hz，變壓

11、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＝22 V，故電壓表的示數(shù)為22 V，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＝66 W，C錯誤；流過小燈泡的電流I＝＝1 A，故流過電動機的電流IM＝2 A，電動機的輸出功率P出＝U2IM－I M2r＝40 W，D正確．] 2．A 3．D　[由ω＝100π＝2πf得f＝50 Hz，A錯；由題知：Um1＝12 V，則有效值U1＝＝12 V．由＝得U2＝6 V，I2＝＝1 A，B、C錯；由能量守恒得P1＝P2＝U2I2＝6 W，D對．] 4．AC　5.D 6．B　[設燈泡正常發(fā)光時，額定電流

12、為I0.由題圖可知，原線圈中電流I原＝I0，副線圈中兩燈并聯(lián)，副線圈中電流I副＝2I0，U副＝U，根據(jù)理想變壓器的基本規(guī)律：I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原∶U副＝n1∶n2得U原＝2U，所以U1＝4U，B正確．] 7．BCD 8．BD　[從題圖所示位置開始計時，線圈轉動時產(chǎn)生感應電動勢的瞬時值表達式為e＝BSωcos ωt，故選項A錯誤；減小光照強度時，R2電阻增大，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導電性，在一個周期內有·＋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

13、減小，故選項C錯誤；開關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．] 9．C　[由電壓公式知ω＝100π rad/s，f＝＝ Hz＝50 Hz，A項錯誤；原線圈兩端的輸入電壓有效值為220 V，由電壓與匝數(shù)成正比知，＝，所以副線圈兩端電壓為：U2＝·U1＝×220 V＝4 V(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P位于中間位置時，并聯(lián)電阻的電阻值最大，所以當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

14、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．] 10．AD 11．BC　[變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實驗只能研究遠距離交流輸電，故A錯誤；實驗可以證明，減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失，故B正確；第一次實驗輸電線上的電流I＝，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝R，第二次實驗，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝U1，輸電線上的電流I′＝，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝R，所以：＝＝，故C正確，D錯誤．] 12．A　[由題意可知降壓變壓器原線圈有＝＝R＝，同理，升壓變壓器原線圈有＝＝R＋k2r，又＝＝－k2r，聯(lián)立解得輸電線上的電流I2＝，則輸電線上損失的電功率Pr＝Ir＝，A正確．] 7