2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 基礎(chǔ)課2 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電訓(xùn)練(含解析)教科版

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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 基礎(chǔ)課2 變壓器 遠(yuǎn)距離輸電訓(xùn)練(含解析)教科版 選擇題(1~8題為單項(xiàng)選擇題,9~14題為多項(xiàng)選擇題) 1.如圖1所示的交流電路中,理想變壓器輸入電壓為u1=U1msin 100πt(V),輸入功率為P1,輸出功率為P2,電壓表讀數(shù)為U2,各交流電表均為理想電表。由此可知(  ) 圖1 A.燈泡中電流方向每秒鐘改變100次 B.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1m∶U2 C.當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向下移動時各個電表讀數(shù)均變大 D.當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向上移動時P1變大,且始終有P1=P2 解析 由u1=U1msin 100πt(V),

2、可知交變電流頻率為50 Hz,燈泡中電流方向每秒鐘改變100次,選項(xiàng)A正確;變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1m∶(U2),選項(xiàng)B錯誤;當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向下移動時,電流表讀數(shù)增大,變壓器輸出電流增大,電阻R1兩端電壓增大,電壓表讀數(shù)不變,選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向上移動時,變壓器輸出電流減小,輸出功率減小,根據(jù)變壓器功率的制約關(guān)系,P1變小,且始終有P1=P2,選項(xiàng)D錯誤。 答案 A 2.(2016·江西萍鄉(xiāng)二模)如圖2所示為汽車的點(diǎn)火裝置,此裝置的核心是一個變壓器,該變壓器的原線圈通過開關(guān)連接到12 V的蓄電池上,副線圈連接到火花塞的兩端,開關(guān)由機(jī)械控制,當(dāng)開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_

3、時,副線圈中產(chǎn)生10 000 V 以上的電壓,火花塞中產(chǎn)生火花。下列說法中正確的是 (  ) 圖2 A.變壓器的原線圈要用粗導(dǎo)線繞制,而副線圈可以用細(xì)導(dǎo)線繞制 B.若該點(diǎn)火裝置的開關(guān)始終閉合,火花塞的兩端會持續(xù)產(chǎn)生高壓 C.變壓器原線圈輸入的12 V電壓必須是交流電,否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓 D.該點(diǎn)火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須小于原線圈的匝數(shù) 解析 汽車的點(diǎn)火裝置是利用變壓器原理工作的,當(dāng)開關(guān)始終閉合時,通過原線圈的電流恒定,原線圈中產(chǎn)生的磁場恒定,則在副線圈上不會產(chǎn)生電壓,所以B錯誤;由題可知原線圈處接12 V的直流電源,當(dāng)斷開開關(guān)瞬間原線圈中電流迅速變化,會產(chǎn)

4、生變化的磁場,則在副線圈中可能產(chǎn)生高壓,所以C錯誤;由=可知,要在副線圈中產(chǎn)生高壓,則原線圈匝數(shù)必須小于副線圈的匝數(shù),所以D錯誤。故選A。 答案 A 3.如圖3,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2和R3均為定值電阻,V1和V2為理想電壓表,A1和A2為理想電流表。開關(guān)S閉合時,V1和V2讀數(shù)分別為U1和U2;A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2。若交流電源電壓不變,現(xiàn)斷開S,下列推斷中正確的是(  ) 圖3 A.U2可能變小、I2一定變小 B.U2一定不變、I2一定變小 C.I1一定變小、I2可能變大 D.I1可能變大、I2可能變大 解析 交流電源電壓不變

5、,U1數(shù)值不變,根據(jù)變壓器變壓公式可知,副線圈電壓只與原線圈電壓和變壓器原、副線圈匝數(shù)比有關(guān)?,F(xiàn)斷開S,U2不變,副線圈所接電路的等效電阻增大,電流表A2的讀數(shù)I2變小,選項(xiàng)A錯誤,B正確;變壓器輸出功率減小,導(dǎo)致變壓器輸入功率變小,I1變小,選項(xiàng)C、D錯誤。 答案 B 4.某單位一小型交流發(fā)電機(jī)由匝數(shù)為50、面積為S=0.5 m2的矩形閉合導(dǎo)線框組成,線框可繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸OO′以角速度ω=200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B= T,線框電阻不計(jì)。發(fā)電機(jī)正常工作時,從線框經(jīng)過中性面開始計(jì)時,產(chǎn)生的交流電經(jīng)一理想變壓器給一個小燈泡供電,如圖4所示,發(fā)電機(jī)沒有畫出。小燈泡

6、上標(biāo)有“220 V 60 W”字樣,且燈泡正常發(fā)光,圖中電壓表為理想交流電表,則下列說法不正確的是(  ) 圖4 A.變壓器輸入電壓的瞬時值為u=500sin 200t (V) B.電壓表的示數(shù)為500 V C.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為25∶11 D.線框在中性面位置時穿過線框的磁通量為零 解析 發(fā)電機(jī)輸出電壓最大值Um=nBSω=500 V,變壓器輸入電壓的瞬時值為u=500sin 200t(V),A正確;變壓器輸入電壓的有效值為U1=500 V,輸出電壓的有效值為U2=220 V,根據(jù)變壓比公式有==,B、C正確;線框在中性面位置時穿過線框的磁通量最大,磁通量的變化率為零,

7、D錯誤。 答案 D 5.如圖5甲為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶15,降壓變壓器的副線圈接有負(fù)載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的總電阻為10 Ω,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器原線圈中接入如圖乙所示的正弦式交變電壓,輸送功率為33 kW。下列說法正確的是(  ) 圖5 A.輸電線上交變電流的變化周期為0.01 s B.輸電線中電流為150 A C.降壓變壓器原線圈輸入電壓為3 200 V D.輸電線上功率損失為500 W 解析 由圖乙所示的正弦式交變電壓圖象可知周期T=2×10-2 s,變壓器不改變交變電流的周期,所以輸電線上交變電流的變化

8、周期為0.02 s,選項(xiàng)A錯誤;升壓變壓器原線圈電壓的最大值為311 V,有效值U1= V=220 V,由=得升壓變壓器副線圈的輸出電壓U2=U1=15×220 V=3 300 V,輸電線中電流為I2==10 A,選項(xiàng)B錯誤;輸電線電壓損失ΔU=I2R=100 V,降壓變壓器原線圈輸入電壓為U=U2-ΔU=3 200 V,選項(xiàng)C正確;輸電線上功率損失為P損=IR=1 000 W,選項(xiàng)D錯誤。 答案 C 6.(2016·天津理綜,5)如圖6所示,理想變壓器原線圈接在交流電源上,圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是(  ) 圖6 A.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,R1消耗的功

9、率變大 B.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電壓表V示數(shù)變大 C.當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,電流表A1示數(shù)變大 D.若閉合開關(guān)S,則電流表A1示數(shù)變大,A2示數(shù)變大 解析 當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,接入電路的阻值變大,變壓器副線圈兩端電壓不變,副線圈中的電流減小,則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小,故電壓表的示數(shù)變大,選項(xiàng)A錯誤,B正確;當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時,副線圈中的電流減小,則原線圈中的電流也減小,電流表A1示數(shù)變小,選項(xiàng)C錯誤;若閉合開關(guān)S,副線圈電路中總電阻減小,副線圈中的電流變大,R1兩端電壓變大,R2兩端電壓減小,電流表A2示數(shù)減小;原

10、線圈中的電流也變大,電流表A1示數(shù)變大,選項(xiàng)D錯誤。 答案 B 7.一臺該型號的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時安置區(qū)供電,如圖7所示。發(fā)電機(jī)到安置區(qū)的距離是400 m,輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線,該型號導(dǎo)線單位長度的電阻為2.5×10-4Ω,安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW,當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(  ) 圖7 型號 AED6500S 輸出電壓范圍 220~300 V 最大輸出功率 60 kW A.輸電線路中的電流為20 A B.發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為300 V C.在輸電線路上損失的電功率為8 kW D.如果該柴油發(fā)電機(jī)

11、發(fā)的電是正弦式交變電流,則其輸出電壓最大值是300 V 解析 當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時,輸電線路中的電流為I==200 A,A錯誤;導(dǎo)線電阻為R=2.5×10-4×400×2 Ω=0.2 Ω,則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為U輸=U+I(xiàn)R=260 V,B錯誤;在輸電線路上損失的電功率為P損=I2R=8 kW,C正確;如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流,則其輸出電壓的最大值是Um=U輸=368 V,D錯誤。 答案 C 8.如圖8甲所示的電路中,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”

12、的相同燈泡,各電表均為理想交流電表,開關(guān)K原來是閉合的。以下說法正確的是(  ) 圖8 A.a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時值表達(dá)式為Uab=27sin 100πt(V) B.a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab=18 W C.電流表的示數(shù)為2 A,且四只燈泡均能正常發(fā)光 D.?dāng)嚅_開關(guān)K,電壓表V的讀數(shù)將變小 解析 圖乙為變壓器cd端輸入電壓的圖象,由圖可知其電壓有效值Ucd=27 V,故變壓器輸出電壓為U=Ucd=9 V,燈泡L2、L3、L4均正常發(fā)光,通過每個燈泡的電流為I0== A= A,變壓器輸出電流為3I0=2 A,由理想變壓器原、副線圈的電流關(guān)系得變壓器輸入電流為I1=I2=I0,故通過燈

13、泡L1的電流使其正常發(fā)光,C選項(xiàng)正確;ab輸入電壓的有效值Uab=9 V+Ucd=36 V,故ab端輸入電壓的瞬時值Uab=36sin 100πt(V),A選項(xiàng)錯誤;ab端的輸入功率等于四個燈泡的總功率,即Pab=4×6 W=24 W,選項(xiàng)B錯誤;斷開開關(guān)K,則變壓器輸出電流減小,輸入電流也隨之減小,L1兩端電壓減小,則電壓表示數(shù)(變壓器輸入電壓)增大,D選項(xiàng)錯誤。 答案 C 9.(2016·四川成都一診)如圖9所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2,原線圈的兩端a、b接正弦式交流電源,電壓表V的示數(shù)為220 V,負(fù)載電阻R1=66 Ω,R2=33 Ω,電流表A1的示數(shù)為0.4 A

14、。則下列判斷中正確的是(  ) 圖9 A.原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10 B.原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1 C.電流表A2的示數(shù)為2 A D.電流表A2的示數(shù)為0.4 A 解析 負(fù)載電阻R1=66 Ω,R2=33 Ω,并聯(lián)后的電阻為R=22 Ω,變壓器輸入功率P1=U1I1=P2=IR,所以電流表A2的示數(shù)為I2==2 A,C正確,D錯誤;原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=I2∶I1=5∶1,A錯誤,B正確。 答案 BC 10.(2016·深圳一調(diào))如圖10甲所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=10∶1,原線圈輸入的交流電壓如圖乙所示,副線圈電路接有滑動變阻器R和額定電壓

15、為12 V、工作時內(nèi)阻為2 Ω的電動機(jī)。閉合開關(guān),電動機(jī)正常工作,電流表示數(shù)為1 A,則 (  ) 圖10 A.副線圈兩端電壓為22 V B.電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為12 W C.通過電動機(jī)的交流電頻率為50 Hz D.突然卡住電動機(jī),原線圈輸入功率變小 解析 由圖乙可知U1=220 V,又知n1∶n2=10∶1,則由=,得副線圈兩端電壓U2=22 V,A項(xiàng)正確;電動機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)=P總-P內(nèi)=IU-I2r=1×12 W-12×2 W=10 W,B項(xiàng)錯誤;由圖乙可知,T=0.02 s,則f==50 Hz,C項(xiàng)正確;當(dāng)卡住電動機(jī),則副線圈回路總電阻減小,電流變大,再由P入=P

16、出=I2U2,可知原線圈輸入功率變大,D項(xiàng)錯誤。 答案 AC 11.(2015·廣東理綜,15)如圖11為氣流加熱裝置的示意圖,使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管,視變壓器為理想變壓器,原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變,調(diào)節(jié)觸頭P,使輸出電壓有效值由220 V降至110 V,調(diào)節(jié)前后(  ) 圖11 A.副線圈中的電流比為1∶2 B.副線圈輸出功率比為2∶1 C.副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1 D.原線圈輸入功率比為4∶1 解析 在輸入電壓U1和原線圈匝數(shù)n1不變的情況下,使輸出電壓U2有效值由220 V降至110 V,由=知,副線圈接入匝數(shù)應(yīng)該減為原來的一半,故副線圈的接入匝

17、數(shù)之比為2∶1,故C正確;副線圈電壓減半,電阻不變,電流也隨之減半,所以電流之比為2∶1,故A錯誤;由P=UI知,輸出功率之比為4∶1,故B錯誤;副線圈輸出功率等于原線圈輸入功率,所以原線圈輸入功率之比為4∶1,故D正確。 答案 CD 12.如圖12所示,矩形線框的面積為60 cm2,匝數(shù)為100匝,轉(zhuǎn)速為25 r/s,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T,線框的電阻不計(jì)。L1、L2是兩個標(biāo)有“6 V 1 A”的燈泡,開關(guān)S斷開時,燈泡L1正常發(fā)光,那么(  ) 圖12 A.從圖示位置開始計(jì)時,線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時值為e=60cos 50πt(V) B.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20

18、∶1 C.開關(guān)S斷開時,電流表示數(shù)是0.1 A D.開關(guān)S閉合后,燈泡L1將變暗 解析 由于從垂直中性面的位置開始計(jì)時,所以線框內(nèi)產(chǎn)生的交變電壓的瞬時值為e=nBSωcosωt=60cos 50πt(V),選項(xiàng)A正確;原線圈兩端電壓的有效值為60 V,副線圈兩端電壓為6 V,根據(jù)變壓比,可知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,選項(xiàng)B錯誤;開關(guān)S斷開時,由變流比知電流表示數(shù)是0.1 A,選項(xiàng)C正確;開關(guān)S閉合后,燈泡L1兩端電壓不變,亮度不變,選項(xiàng)D錯誤。 答案 AC 13.如圖13所示,某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V,輸出的電功率為50 kW,用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)

19、處送電,要求輸電線上損失的功率為輸電功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器,到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個變壓器均為理想變壓器)。對整個送電過程,下列說法正確的是(  ) 圖13 A.輸電線上損失的功率為300 W B.升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100 C.輸電線上的電流為10 A D.降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V 解析 根據(jù)P損=0.6%P=IR,得輸電線上損失的功率為P損=300 W,輸電線上的電流為I2=10 A,選項(xiàng)A、C正確;升壓變壓器原線圈的輸入電流為I1== A=100 A,則升壓變壓器的匝數(shù)之比為===,選項(xiàng)B錯誤;升壓變壓器的輸

20、出電壓為U2=U1=5 000 V,輸電線上損失的電壓為ΔU=I2R=10×3 V=30 V,則降壓變壓器的輸入電壓為U3=U2-ΔU=5 000 V-30 V=4 970 V,選項(xiàng)D正確。 答案 ACD 14.(2017·山東濰坊統(tǒng)考)如圖14所示,邊長為L、匝數(shù)為N、電阻不計(jì)的正方形線圈abcd,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,軸OO′'垂直于磁感線,制成一臺交流發(fā)電機(jī),它與理想變壓器的原線圈連接,變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2,二極管的正向電阻為零,反向電阻無窮大,從正方形線圈處于圖示位置開始計(jì)時,下列判斷正確的是(  ) 圖14 A.交流發(fā)電

21、機(jī)的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=NBωL2cos ωt B.變壓器的輸入功率與輸出功率之比為2∶1 C.電壓表V示數(shù)為NBωL2 D.若將滑動變阻器的滑片向下滑動,電流表和電壓表示數(shù)均變小 解析 題中圖示線圈位置是與中性面垂直的位置,從圖示位置開始計(jì)時,感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=NBωL2cos ωt,選項(xiàng)A正確;理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等,選項(xiàng)B錯誤;原線圈電壓的有效值U1=NBωL2,由=得U2=NBωL2,由于二極管的單向?qū)щ娦?,副線圈中只有半個周期內(nèi)有電流,設(shè)電壓表示數(shù)為U,根據(jù)有效值的定義得·=·T,所以電壓表的示數(shù)U=NBωL2,選項(xiàng)C正確;若滑動變阻器的滑片向下滑動,副線圈的總阻值增大,原線圈電壓不變,副線圈電壓也不變,電壓表示數(shù)不變,由歐姆定律得副線圈的電流變小,原線圈中的電流也變小,電流表示數(shù)變小,選項(xiàng)D錯誤。 答案 AC

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