【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)38 變壓器電能的傳輸

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十八)　變壓器　電能的傳輸 高考?？碱}型：選擇題＋計(jì)算題 1．(2013·洛陽(yáng)聯(lián)考)如圖1所示，理想變壓器的原副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1∶5，原線(xiàn)圈兩端的交變電壓為u＝20sin 100πt V，氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開(kāi)始發(fā)光，下列說(shuō)法中正確的有(　　) 圖1 A．開(kāi)關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50 Hz B．開(kāi)關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電壓表的示數(shù)變大 D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，變壓器的輸出功率不變 2．為保證用戶(hù)電壓穩(wěn)定在220 V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，圖2甲為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出

2、電壓。某次檢測(cè)得到用戶(hù)電壓u2 隨時(shí)間t變化的曲線(xiàn)如圖乙所示。以下正確的是(　　) 圖2 A．u2＝190sin (50πt) V B．u2＝190 sin(100πt) V C．為使用戶(hù)電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)下移 D．為使用戶(hù)電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)上移 3.如圖3所示，一理想自耦變壓器的原線(xiàn)圈接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線(xiàn)圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線(xiàn)圈始終接觸良好，下列判斷正確的是(　　) A．若通過(guò)電路中A、C兩處的電流分別為IA、IC，則IA>IC B．若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，則電阻R消耗的電功率增大 C．若僅使電阻R增大，則原線(xiàn)圈的輸

3、入電功率增大 圖3 D．若在使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向A端滑動(dòng)，則通過(guò)A處的電流增大 4．(2012·宿州一模)如圖4所示為含有理想變壓器的電路，圖中的三個(gè)燈泡L1、L2、L3都標(biāo)有“5 V　5 W”字樣，L4標(biāo)有“5 V　10 W”字樣，若它們都能正常發(fā)光，不考慮導(dǎo)線(xiàn)的能耗，則該電路的輸入功率Pab和輸入電壓為Uab應(yīng)為(　　) 圖4 A．20 W,25 V　　　　　　　 B．20 W,20 V C．25 W,25 V D．25 W,20 V 5．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖5所示。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200 V，輸電線(xiàn)總電阻為r

4、，升壓變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為n1、n2。降壓變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)。要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則(　　) 圖5 A.> B.< C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 6．(2012·南京二模)如圖6所示，理想變壓器原線(xiàn)圈匝數(shù)n1＝1 210，副線(xiàn)圈匝數(shù)n2＝121，原線(xiàn)圈電壓u＝311sin 100πt V，負(fù)載電阻R＝44 Ω，不計(jì)電表對(duì)電路的影響，各電表的讀數(shù)應(yīng)為(　　) 圖6 A．讀數(shù)為0.05 A B．讀數(shù)為311 V C．讀數(shù)為0.5

5、A D．讀數(shù)為31.1 V 7. (2011·浙江高考)如圖7所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù) n1 ＝800和 n2 ＝200 的兩個(gè)線(xiàn)圈，上線(xiàn)圈兩端與u ＝51sin314t V的交流電源相連，將下線(xiàn)圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是 (　　) A．2.0 V　　　　　 B．9.0 V C．12.7 V D．144.0 V 圖7 8．(2012·江蘇高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖8所示，鐵芯左側(cè)線(xiàn)圈L1由火線(xiàn)和零線(xiàn)并行繞成。當(dāng)右側(cè)線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生電流時(shí)，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)K，從而切斷家庭電路。僅考慮

6、L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的有(　　) 圖8 A．家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時(shí)，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起 9．一理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為10∶1，原線(xiàn)圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖9甲所示，副線(xiàn)圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A．副線(xiàn)圈輸出電壓的頻率為50 Hz B．副線(xiàn)圈輸出電壓的有效值為31 V C．P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線(xiàn)圈的電流比減小 D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出

7、功率增加 10．(2012·重慶高考)如圖10所示，理想變壓器的原線(xiàn)圈接入u＝11 000sin (100πt) V的交變電壓，副線(xiàn)圈通過(guò)電阻r＝6 Ω的導(dǎo)線(xiàn)對(duì)“220 V　880 W”的電器RL供電，該電器正常工作。由此可知(　　) A．原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為50∶1 圖10 B．交變電壓的頻率為100 Hz C．副線(xiàn)圈中電流的有效值為4 A D．變壓器的輸入功率為880 W 11．某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW，輸電線(xiàn)總電阻為6 Ω。 (1)若采用380 V輸電，求輸電線(xiàn)路損耗的功率。 (2)若改用5

8、000 V高壓輸電，用戶(hù)端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶(hù)得到的電壓。 12. 11897年，舉世聞名的“尼亞加拉”水電站在美麗的尼亞加拉瀑布(如圖11)建成，現(xiàn)已使用100多年。當(dāng)時(shí)世界各地都在使用著費(fèi)用高昂的直流電(因?yàn)槭褂弥绷麟姇r(shí)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(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離供電。若其中某一發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)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(hù) 圖1 需要的電壓為U2＝220 V，輸電線(xiàn)電阻為R＝10 Ω，若輸電線(xiàn)中因生熱而損失的功率為輸送功率的4%。 (1)畫(huà)出

9、此輸電線(xiàn)路的示意圖。 (2)求在輸電線(xiàn)路中設(shè)置的升壓變壓器的原、副線(xiàn)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)) 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十八) 變壓器　電能的傳輸 1．選B　由u＝20sin 100πt V可知，交流電壓頻率為50 Hz，在一個(gè)周期內(nèi)，交變電流兩次超過(guò)100 V電壓，所以氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器輸入電壓有效值為U1＝20 V，輸出電壓有效值U2＝U1＝5×20 V＝100 V，開(kāi)關(guān)接通與斷開(kāi)后，電壓表的示數(shù)均為100 V，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，氖泡不發(fā)光，消耗電能變小，變壓器的輸出功率變小，選項(xiàng)D錯(cuò)

10、誤。 2．選BD　根據(jù)圖乙可知交流電的最大值Um＝190 V和周期T＝0.02 s(ω＝＝100π rad/s)，結(jié)合正弦交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝Um sinωt，可知B正確，A錯(cuò)；根據(jù)變壓器的變壓比＝，U1、n2不變，提高U2只能減小n1，所以P應(yīng)上移，D正確，C錯(cuò)。 3．選B　自耦變壓器是指它的繞組是初級(jí)和次級(jí)在同一繞組上的變壓器。通過(guò)改變初、次級(jí)的線(xiàn)圈匝數(shù)比的關(guān)系來(lái)改變初、次級(jí)線(xiàn)圈兩端電壓，實(shí)現(xiàn)電壓的變換。原、副線(xiàn)圈兩端電壓與其匝數(shù)成正比。理想自耦變壓器的原線(xiàn)圈接有正弦交變電壓，若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，電阻R兩端的壓電增大，則電阻R消耗的電功率增大，選項(xiàng)B正確。 4．選C　輸入電

11、流I入＝＝＝1 A，輸出電流I出＝＝＝2 A，輸出電壓U出＝U4＋U并＝10 V，Pab＝P1＋P出＝5 W＋U出×I出＝25 W，Uab＝＝25 V，選項(xiàng)C正確。 5．選AD　根據(jù)變壓器工作原理可知＝，＝，由于輸電線(xiàn)上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有U2>U3，所以>，A正確，B、C不正確；升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線(xiàn)損失功率，D正確。 6．選AC　各表的讀數(shù)均為有效值，故○V1的讀數(shù)U1＝220 V；由U2＝U1知，○V2的讀數(shù)為22 V；由I2＝知，○A2 的讀數(shù)為0.5 A；I1＝I2知，○A1的讀數(shù)為0.05 A，選項(xiàng)A、

12、C正確。 7．選A　由題意知原線(xiàn)圈的有效值為U1＝V，若磁通量無(wú)損失，則根據(jù)＝得U2＝× V＝9.0 V。因鐵芯不是閉合的，考慮到漏磁的影響，n2 線(xiàn)圈兩端電壓的有效值應(yīng)小于 9 V，故只有選項(xiàng)A正確。 8．選ABD　當(dāng)家庭電路正常工作時(shí)，火線(xiàn)和零線(xiàn)中的電流大小始終相等，方向始終相反，由于采用雙線(xiàn)繞成，當(dāng)電路正常工作時(shí)，火線(xiàn)和零線(xiàn)在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等，方向相反，所以?xún)?nèi)部的磁通量為零，A正確；當(dāng)電路中的電器增多時(shí)，火線(xiàn)和零線(xiàn)中的電流都增大了，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，即L2中的磁通量不變，B正確；當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，電流不經(jīng)用電器，火線(xiàn)和零線(xiàn)中電流很大，但大

13、小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，L2不產(chǎn)生感應(yīng)電流，開(kāi)關(guān)K不會(huì)被電磁鐵吸起，C錯(cuò)誤；當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，電流經(jīng)人體流向地面，不經(jīng)過(guò)零線(xiàn)，所以火線(xiàn)和零線(xiàn)中的電流大小不等，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁通量不為零，L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，開(kāi)關(guān)K被電磁鐵吸起，D正確。 9．選AD　由原線(xiàn)圈輸入電壓的變化規(guī)律可知，輸入交變電壓的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，所以副線(xiàn)圈輸出電壓的頻率為50 Hz，選項(xiàng)A正確；原線(xiàn)圈輸入電壓的最大值為310 V，有效值為220 V，根據(jù)變壓公式，副線(xiàn)圈輸出電壓的有效值為22 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由變壓器變流公式知，原、副線(xiàn)圈的電流比只與匝數(shù)比有關(guān)，選項(xiàng)C

14、錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)，電阻減小，副線(xiàn)圈輸出電流增大，輸出功率增加，選項(xiàng)D正確。 10．選C　根據(jù)接入電壓u＝11 000 sin (100πt)，輸入電壓有效值為11 000 V，要使“220 V　880 W”的電器正常工作，則通過(guò)用電器的電流為I＝＝4 A，副線(xiàn)圈輸出電壓為U出＝Ir＋U＝4×6 V＋220 V＝244 V，原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比等于輸入電壓與輸出電壓之比，為2 750∶61，A錯(cuò)誤，C正確；交流電的頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，B錯(cuò)誤；變壓器的輸出功率P出＝PRL＋Pr＝880 W＋42× 6 W＝976 W，D錯(cuò)誤。 11．解析：(1)輸電線(xiàn)上的電流為 I＝

15、＝ A≈52.63 A 輸電線(xiàn)路損耗的功率為 P損＝I2R＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW。 (2)改用高壓輸電后，輸電線(xiàn)上的電流為 I′＝＝ A＝4 A 用戶(hù)端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6)V＝4 976 V 根據(jù)＝，用戶(hù)得到的電壓為 U2＝U1＝×4976 V≈226.18 V。 答案：(1)16.62 kW　(2)226.18 V 12．解析：(1)電路示意圖如圖所示。 (2)輸電過(guò)程中損失的功率：P損＝ηP 通過(guò)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(xiàn)圈匝數(shù)比：＝＝ ·＝× ＝。 (3)用戶(hù)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(jiàn)解析　(2)1∶20　(3)436 A 7