2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)48 變壓器 電能的輸送（含解析）

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1、作業(yè)48　變壓器 電能的輸送 8 一、選擇題 圖48－1 1．(2019年安徽安慶二測)如圖48－1所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光，下列說法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)之比為9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)之比為1∶9 C．此時a和b的電功率之比為9∶1 D．此時a和b的電功率之比為1∶10 解析：燈泡正常發(fā)光，則其電壓均為額定電壓U0，說明原線圈輸入電壓為9U0，輸出電壓為U0，原、副線圈匝數(shù)之比為9∶1，故A正確，B錯誤；根據(jù)公式＝，可得＝，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根

2、據(jù)公式P＝UI可得兩者的電功率之比為1∶9，故C、D錯誤． 答案：A 2. 圖48－2 (2016年高考·課標(biāo)全國卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖48－2所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定．當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為(　　) A．2　　　B．3　　　C．4　　　D．5 解析：設(shè)變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為k，則可知，開關(guān)斷開時，副線圈電流為kI，則根據(jù)理想變壓器原理可知＝k，同理可知＝k，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得U＝48I，代入第一式

3、可得k＝3，B對，選B. 答案：B 3．(2019年福建漳州八校第二次聯(lián)考)如圖48－3，一理想變壓器原線圈接正弦式交流電源，副線圈接有三盞相同的燈(不計燈絲電阻的變化)，燈上均標(biāo)有“36 V　6 W”字樣，此時L1恰好正常發(fā)光，圖中兩個電表均為理想電表，其中電流表的示數(shù)為0.5 A，下列說法正確的是(　　) 圖48－3 A．原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1 B．變壓器的輸入功率為12 W C．電壓表的示數(shù)為9 V D．若L3突然斷路，則L1變暗，L2變亮，輸入功率減小 解析：L1恰正常發(fā)光，其電流為I＝A＝A，燈泡的電阻R＝ Ω＝216 Ω，電壓表示數(shù)為IR＝18 V，根據(jù)輸入

4、功率等于輸出功率知U1×0.5 A＝(36＋18)× W＝9 W，解得U1＝18 V，原、副線圈匝數(shù)之比為18∶54＝1∶3，A、B、C錯誤；若L3突然斷路，則副線圈總電阻增大，電流減小，則L1變暗，分壓減小，L2分壓增大變亮，輸入功率減小，D正確． 答案：D 4．如圖48－4甲所示電路，理想變壓器原線圈輸入電壓如圖乙所示，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器，C為耐壓值為22 V的電容器，所有電表均為理想電表．下列說法正確的是(　　) 圖48－4 A．副線圈兩端電壓的變化頻率為0.5 Hz B．電流表的示數(shù)表示的是電流的瞬時值 C．滑動片P向下移時，電流表A1和

5、A2示數(shù)均增大 D．為保證電容器C不被擊穿，原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)小于10∶1 解析：由交變電壓圖象可知，原線圈輸入電壓最大值為311 V，周期T＝0.02 s，因此其有效值為220 V，頻率為50 Hz，因為變壓器不改變交變電壓的頻率，故副線圈兩端電壓的變化頻率為50 Hz，選項A錯誤；電流表的示數(shù)為交變電流的有效值，選項B錯誤；輸入電壓一定，變壓器原、副線圈匝數(shù)比不變，由＝知輸出電壓不變，滑片下移，副線圈電路總電阻減小，電流增大，故A2示數(shù)變大，由原、副線圈電流與匝數(shù)成反比，由＝可知A1示數(shù)增大，選項C正確；保證電容器不被擊穿，輸出電壓最大值為22 V，而輸入電壓最大值為311 V，故原、

6、副線圈匝數(shù)比應(yīng)大于10∶1，選項D錯誤． 答案：C 圖48－5 5．(2019年西安八校聯(lián)考)如圖48－5所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin100πt(V)的交流電，則(　　) A．交流電的頻率為100 Hz B．通過R2的電流為1 A C．通過R2的電流為 A D．變壓器的輸入功率為200 W 解析：由原線圈交流電瞬時值表達(dá)式可知，交變電流的頻率f＝＝＝50 Hz，A項錯；由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍?，交變電流每個周期只有一半時

7、間有電流通過R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，·＝·T?U＝U2＝25 V，由歐姆定律可知，通過R2的電流為 A，B項錯，C項正確；其功率P2＝UI＝50 W，而電阻R1的電功率P1＝＝100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為P＝P1＋P2＝150 W，D項錯． 答案：C 圖48－6 6．(2019年四川廣元二模)一理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為k，原線圈與阻值為4R0的電阻串聯(lián)后，接入有效值為25 V的正弦式交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，當(dāng)負(fù)載電阻的阻值R＝5R0時，理想電壓表的示數(shù)為5 V．保持變壓器輸入電流不變，現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值增大到R

8、′＝11R0，此時輸入電壓有效值為U′，則(　　) A．k＝，U′＝49 V　　　　　 B．k＝，U′＝48 V C．k＝4，U′＝49 V D．k＝4，U′＝48 V 解析：變壓器副線圈電路電流I2＝＝＝，此時變壓器原線圈電路電流為I1＝；調(diào)整負(fù)載前，變壓器副線圈電壓U2＝×6R0＝6 V，原線圈上的電壓U1＝kU2＝6k V，則U＝U1＋I(xiàn)1×4R0，即25＝6k＋，解得k＝4；保持變壓器輸入電流不變，則副線圈電流也不變，將負(fù)載電阻的阻值增大到R′＝11R0，則變壓器副線圈兩端電壓為U2′＝×(11R0＋R0)＝12 V，原線圈兩端電壓U1′＝kU2′＝48 V，故U′＝U1

9、′＋I(xiàn)1·4R0＝48 V＋×4R0＝49 V，故C正確，A、B、D錯誤． 答案：C 7．(2019年河北保定調(diào)研)(多選)如圖48－7所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10，原線圈接通正弦交流電源，理想電壓表V示數(shù)為22 V，理想電流表A1示數(shù)為5 A，副線圈串聯(lián)了電阻可忽略的熔斷器、理想電流表A2以及虛線框內(nèi)的某用電器，電路處于正常工作狀態(tài)，則下列說法正確的是(　　) 圖48－7 A．熔斷器的熔斷電流應(yīng)該大于0.5 A B．原、副線圈的電流頻率之比為1∶10 C．若虛線框內(nèi)接入電容器，電容器的耐壓值至少是220V D．若虛線框內(nèi)接入電動機(jī)且正常工作，可知電動機(jī)內(nèi)阻為4

10、40 Ω，電流表A2示數(shù)為0.5 A 解析：根據(jù)＝，可知副線圈中電流為0.5 A，則選項A正確；原、副線圈的電流頻率相等，選項B錯誤；根據(jù)＝，可知副線圈兩端電壓為220 V，最大值為220 V，選項C正確；電動機(jī)為非純電阻電器，若電動機(jī)內(nèi)阻為440 Ω，則副線圈電流小于0.5 A，選項D錯誤． 答案：AC 8．(2019年西安質(zhì)檢)(多選)如圖48－8甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1＝10匝、n2＝100匝，副線圈接有R＝1 000 Ω的電阻，原線圈與電阻不計的導(dǎo)線圈構(gòu)成閉合回路，其中圓形區(qū)域的面積為S＝m2.在該圓形區(qū)域內(nèi)有如圖乙所示的按正弦規(guī)律變化的磁場垂直穿過，不計電流

11、表內(nèi)阻，下列說法正確的是(　　) 圖48－8 A．導(dǎo)線圈的電動勢為20 V B．導(dǎo)線圈的電動勢為10 V C．負(fù)載電阻R的電流為 A D．電流表的示數(shù)為 A 解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，電動勢最大值Em＝＝S＝B0ωS＝B0S，代入數(shù)據(jù)可得Em＝20 V，電動勢有效值E＝10 V，B正確，A錯誤；電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器副線圈電壓U2＝10E＝100 V，變壓器副線圈電流I2＝＝ A，電流與匝數(shù)成反比，所以原線圈電流I1＝10I2＝ A，C錯誤，D正確． 答案：BD 圖48－9 9．(多選)一臺理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，原線圈接入電壓為220 V的

12、正弦交流電，一只理想二極管和一個滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖48－9所示．電壓表和電流表均為理想交流電表，則下列說法正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為55 V B．原線圈中的輸入功率等于副線圈中的輸出功率 C．若將滑動變阻器的滑片向下滑動，則電流表的示數(shù)變小 D．若滑動變阻器接入電路的阻值為30 Ω，則1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為6 050 J 解析：原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，故副線圈兩端的電壓U2＝55 V，由P入＝P出，即U1I1＝U2I2，B項正確；由有效值的定義知電壓表的示數(shù)小于55 V，A項錯誤；將滑動變阻器的滑片向下滑動，接入電路中的阻值變大，但對原、副線圈兩端的

13、電壓無影響，即電壓表的示數(shù)不變，副線圈中的電流變小，則電流表的示數(shù)變小，C項正確；由功率計算可知產(chǎn)生的熱量為3 025 J，D項錯誤． 答案：BC 10．(多選)如圖48－10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(guān)，定值電阻R＝10 Ω.從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說法中正確的是 (　　) 圖48－10 A．當(dāng)S與a連接后，理想電流表的示數(shù)為2.2 A B．當(dāng)S與a連接后，t＝0.01 s時理想電流表示數(shù)為零 C．當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍 D．當(dāng)S由a撥到b

14、后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz 解析：S與a連接后，由＝，又知U1＝V＝220 V，得U2＝22 V，則理想電壓表的示數(shù)為22 V，又知定值電阻R＝10 Ω，可得理想電流表示數(shù)為I＝ ＝2.2 A，故A選項對、B選項錯．S由a撥到b后，n1∶n2＝5∶1，則U1∶U2′＝5∶1，得U2′＝2U2，據(jù)P＝得功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故C選項對．輸出電壓頻率不變，仍為50 Hz，故D選項錯． 答案：AC 11．(多選)在遠(yuǎn)距離送電時，輸送的電功率為P，輸送電壓為U，所用導(dǎo)線的電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則P′、P用的關(guān)系式正確的是

15、 (　　) A．P′＝ B．P′＝ C．P用＝P－ D．P用＝P 解析：輸電線損失的電功率P′＝I2R，用戶得到的電功率P用＝P－P′，輸電線電阻R＝ρ，輸電電流I＝，故輸電線上損失的電功率為：P′＝I2R＝ρ＝，B選項正確．用戶得到的功率為：P用＝P－P′＝P，D選項正確． 答案：BD 12．(2019年山西晉城期末)(多選)圖48－11甲所示的變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，圖乙是該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象，L1、L2、L3、L4為四只規(guī)格均為“9 V　6 W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，以下說法不正確的是(　　) 圖48－11 A．a(chǎn)b輸

16、入端電壓的瞬時值表達(dá)式為uab＝27sin100πt(V) B．電流表的示數(shù)為2 A，且四只燈泡均能正常發(fā)光 C．流過燈L2的電流每秒鐘方向改變50次 D．a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab＝18 W 解析：變壓器副線圈兩端的電壓U2＝9 V，副線圈中的三只燈泡均正常發(fā)光，副線圈中的電流I2＝3×＝2 A，原線圈中的電流為I1，＝，解得I1＝A，燈L4正常發(fā)光，電壓為9 V，ab輸入端電壓的瞬時值表達(dá)式uab＝36sin100πt(V)，A錯誤，B正確；交流電的頻率為50 Hz，所以流過每只燈泡的電流每秒方向改變100次，C錯誤；ab輸入端輸入功率P＝UabI1＝36× W＝24 W，D錯誤．

17、 答案：ACD 二、非選擇題 13．(2019年太原階段檢測)如圖48－12甲所示，理想變壓器原線圈通有正弦式交變電流，副線圈接有3個電阻和一個電容器．已知R1＝R3＝20 Ω，R2＝40 Ω，原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈的輸入功率為P＝35 W，已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示．求： 圖48－12 (1)原線圈輸入電壓； (2)電阻R2的電功率； (3)電容器C流過的電流． 解析：(1)由題圖乙可知，副線圈上通過R1的電流最大值為A，故副線圈上的電壓最大值為U2max＝20 V，由變壓器原、副線圈的電壓關(guān)系可得，原線圈的電壓最大值為U1max＝10×20 V＝2

18、00 V，有效值為200 V. (2)電阻R2的兩端電壓為U2＝＝20 V，電功率P2＝＝10 W. (3)因為電阻R1的電功率為P1＝＝20 W；故電阻R3支路上消耗的電功率為P3＝35 W－10 W－20 W＝5 W，故通過電容器的電流為I＝＝A＝0.25 A. 答案：(1)200 V　(2)10 W　(3)0.25 A 14．某水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，發(fā)電機(jī)的電壓為250 V．通過升壓變壓器升高電壓向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V．要求在輸電線上損失的功率控制為5 kW(即用戶得到的功率為95 kW.)請你設(shè)計兩個變壓器的匝

19、數(shù)比．為此，請你計算： (1)降壓變壓器輸出的電流是多少？輸電線上通過的電流是多少？ (2)輸電線上損失的電壓是多少？升壓變壓器輸出的電壓是多少？ (3)兩個變壓器上的匝數(shù)比各應(yīng)等于多少？ 解析：如圖48－13為輸送電路圖． (1)降壓變壓器輸出電流I4，也就是用戶得到的電流I4＝＝A≈4.32×102 A，輸電線上通過的電流為I2. 圖48－13 因為P線＝IR，所以I2＝＝A＝25 A. (2)輸電線上損失的電壓U線，U線＝I2R＝25×8 V＝200 V，因為升壓變壓器為理想變壓器，輸入功率等于輸出功率，所以升壓變壓器輸出的電壓U2計算如下：因為P2＝I2U2＝P1，所以 U2＝＝V＝4×103 V. (3)升壓變壓器的匝數(shù)比：＝＝＝， 降壓變壓器的匝數(shù)比： ＝＝＝＝. 答案：(1)4.32×102 A　25 A　(2)200 V　4×103 V (3)　 　　　　　　　　　　　 9