（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（三十七）理想變壓器與遠距離輸電（含解析）.doc

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課時跟蹤檢測（三十七） 理想變壓器與遠距離輸電 [A級——基礎(chǔ)小題練熟練快] 1.(2019大連模擬)將u＝220sin(100πt)V的電壓輸入如圖所示的理想變壓器的原線圈，原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝55∶1，R＝10 Ω。下列說法正確的是(　　) A．該交流電的頻率為100 Hz B．閉合開關(guān)S后，電流表的讀數(shù)為0.22 A C．閉合開關(guān)S后，電阻消耗的電功率為1.6 W D．斷開開關(guān)S后，電流表的讀數(shù)為0.22 A 解析：選C　根據(jù)輸入電壓瞬時值表達式u＝220sin(100πt)V可知，輸入交流電的頻率f＝ Hz＝50 Hz，選項A錯誤；原線圈輸入電壓U1＝220 V，根據(jù)變壓器變壓公式，副線圈輸出電壓為U2＝4 V，閉合開關(guān)S后，電阻R中電流為I2＝＝0.4 A，電阻消耗電功率P＝U2I2＝40.4 W＝1.6 W，選項C正確；對于理想變壓器，輸入功率等于輸出功率，由P＝U1I1可得I1＝0.007 3 A，選項B錯誤；斷開開關(guān)S后，變壓器輸出功率為零，輸入功率為零，所以電流表讀數(shù)為零，選項D錯誤。 2．(多選)圖甲是遠距離輸電線路的示意圖，圖乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像，則(　　) A．發(fā)電機輸出交流電壓的有效值約為500 V B．用戶用電器上交變電流的頻率是100 Hz C．輸電線的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 D．當用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上損失的功率增大 解析：選AD　由正弦交流電最大值和有效值的關(guān)系可知，發(fā)電機輸出交流電壓的有效值約為500 V，選項A正確。正弦交流電的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，用戶用電器上交變電流的頻率是50 Hz，選項B錯誤。輸電線的電流由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和用戶用電器的總電阻決定，選項C錯誤。當用戶用電器的總電阻減小時，降壓變壓器輸出電流增大，輸電線上電流增大，輸電線上損失的功率增大，選項D正確。 3．(多選)如圖所示，R是一個光敏電阻，其阻值隨光照強度的增加而減小。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電壓表和電流表均為理想交流電表。從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝220sin(100πt)V，則(　　) A．電壓表的示數(shù)為22 V B．在天逐漸變黑的過程中，電流表 的示數(shù)變小 C．在天逐漸變黑的過程中，電流表 的示數(shù)變大 D．在天逐漸變黑的過程中，理想變壓器的輸入功率變小 解析：選BD　原線圈中的輸入電壓為220 V，由原、副線圈的匝數(shù)比可得，副線圈中電壓表的示數(shù)為22 V；在天逐漸變黑的過程中，光敏電阻的阻值變大，由于電壓不變，所以電流表 的示數(shù)變小，則原線圈中電流表的示數(shù)變小，輸入功率也變小。綜上分析可知，選項B、D正確。 4．(多選)一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1。原線圈輸入的正弦交變電壓如圖所示，副線圈接入一阻值為22 Ω的電阻。下列說法正確的是(　　) A．電阻中交變電流的方向每秒改變100次 B．原線圈中電流的有效值是0.14 A C．與電阻并聯(lián)的交流電壓表示數(shù)是22 V D．1 min內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量是2.64103 J 解析：選AC　由交變電流電壓圖像可知其頻率f＝50 Hz，而交變電流的方向在每個周期內(nèi)改變兩次，故A項正確；由題給圖像可知，原線圈中正弦交變電流電壓最大值為220 V，所以有效值為220 V，由理想變壓器變壓規(guī)律可知，副線圈兩端電壓有效值U2＝U1＝22 V，所以電壓表示數(shù)為22 V，C項正確；由歐姆定律可知，通過電阻的電流I2＝＝ 1 A，由理想變壓器的變流規(guī)律可知，I1＝＝0.1 A，B項錯誤；由焦耳定律可知，電阻在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝I22Rt＝1.32103 J，D項錯誤。 5．(2018大同二模)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0＝11 Ω的純電阻用電器供電。已知輸電線的總電阻R＝10 Ω，T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1，用電器兩端的電壓為u＝220sin(100πt)V，將T1、T2均視為理想變壓器。下列說法正確的是(　　) A．降壓變壓器的輸入功率為4 400 W B．升壓變壓器中電流的頻率為100 Hz C．輸電線消耗的功率為500 W D．當用電器的電阻減小時，輸電線消耗的功率減小 解析：選A　由題可知，用電器兩端電壓有效值為220 V，交流電頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，由電功率公式可知，降壓變壓器輸出功率P2＝＝4 400 W，理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，故A項正確；理想變壓器不改變交變電流的頻率，B項錯誤；由變壓規(guī)律＝，可知降壓變壓器輸入電壓為880 V，由電功率定義式P＝UI可知，降壓變壓器輸入電流為I＝5 A，由焦耳定律可知，輸電線電阻消耗的功率P＝I2R＝250 W，C項錯誤；當用電器的電阻減小時，輸出功率增大，故降壓變壓器輸入功率增大，從而輸入電流增大，再由P＝I2R可知，輸電線R消耗的功率增大，D項錯誤。 6．(多選)國家電網(wǎng)公司推進智能電網(wǎng)推廣項目建設(shè)，擬新建智能變電站1 400座。變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，如圖所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u＝200sin(100πt)V，電壓表、電流表都為理想電表。下列判斷正確的是(　　) A．輸入電壓有效值為200 V，電流頻率為50 Hz B．S打到a處，當變阻器的滑片向下滑動時，兩電壓表的示數(shù)都增大 C．S打到a處，當變阻器的滑片向下滑動時，兩電流表的示數(shù)都減小 D．若變阻器的滑片不動，S由a處打到b處，電壓表V2和電流表A1的示數(shù)都減小 解析：選AD　輸入電壓的最大值U1m＝200 V，有效值U1＝ V＝200 V，由瞬時值表達式知，角速度ω＝100π rad/s，頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，故A正確；S打到a處，滑片向下滑動，原線圈電壓不變，原、副線圈匝數(shù)比不變，副線圈電壓不變，副線圈電阻減小，電流增大，電流表A2示數(shù)增大，故B、C錯誤；若變阻器的滑片不動，S由a處打到b處，副線圈匝數(shù)減少，輸入電壓不變，輸出電壓減小，電壓表V2示數(shù)減小，輸出功率P2＝減小，根據(jù)輸入功率等于輸出功率，P1＝U1I1減小，U1不變，則I1減小，即電流表A1的示數(shù)減小，故D正確。 [B級——保分題目練通抓牢] 7.(2019滄州聯(lián)考)如圖所示，將理想變壓器原線圈接入電壓隨時間變化規(guī)律為u＝220sin(100πt)V的交流電源上，在副線圈兩端并聯(lián)接入規(guī)格為“22 V,22 W”的燈泡10個，燈泡均正常發(fā)光。除燈泡外的電阻均不計，下列說法正確的是(　　) A．變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1 B．電流表示數(shù)為1 A C．電流表示數(shù)為10 A D．副線圈中電流的頻率為5 Hz 解析：選B　由原線圈電壓瞬時值表達式可知，原線圈輸入電壓有效值為220 V，交變電流的頻率f＝＝＝50 Hz，D項錯誤；副線圈上燈泡正常發(fā)光，說明副線圈輸出電壓有效值為22 V，由理想變壓器變壓規(guī)律可知，＝＝10，A項錯誤；由燈泡電功率P＝UI可知，通過每只燈泡的電流為1 A，故副線圈輸出電流為10 A，由理想變壓器變流規(guī)律可知，＝10，所以原線圈中電流的有效值為1 A，B項正確，C項錯誤。 8．(多選)如圖甲所示電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩個小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A．輸入電壓u的表達式u＝20 sin(50πt)V B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率減小 D．若將S1換接到2，R消耗的電功率為0.8 W 解析：選CD　交變電流的瞬時表達式u＝Umsin ωt，由題圖乙可以看出Um＝20 V，周期T＝0.02 s，ω＝＝100π rad/s，即u＝20sin(100πt)V，A項錯誤；根據(jù)題中條件S1接1、S2閉合時L2正常發(fā)光，可以推出能使燈L2正常發(fā)光的額定電壓為4 V，如果S1接1，斷開S2，則每個燈泡兩端電壓為2 V，兩個燈泡不能正常發(fā)光，B錯誤；理想變壓器輸入功率由輸出功率決定，而輸出功率P出＝，在輸出電壓不變的情況下，負載電阻R0增大，輸出功率減小，則原線圈的輸入功率減小，C正確；當S1接2時，U＝4 V，R＝20 Ω，則P＝＝0.8 W，D正確。 9．(多選)(2016海南高考)如圖(a)所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示。下列說法正確的是(　　) A．變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1 B．變壓器原、副線圈中的電流強度之比為1∶4 C．u隨t變化的規(guī)律為u＝51sin(50πt)(國際單位制) D．若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大 解析：選BD　由題意，理想變壓器輸入、輸出功率之比為1∶1，選項A錯誤；變壓器原、副線圈中的電流強度與匝數(shù)成反比，即＝＝，故選項B正確；由題圖(b)可知交流電壓最大值Um＝51 V，周期T＝0.02 s，角速度ω＝100π rad/s，則可得u＝51sin(100πt)V，故選項C錯誤；RT的溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，故選項D正確。 10.(2019成都調(diào)研)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示。設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則(　　) A．U＝66 V，k＝　　　　 B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 解析：選A　設(shè)原、副線圈中的電流分別為I1、I2，則＝＝，故k＝＝。設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則＝＝，故U1＝3U，而原線圈上電阻分擔的電壓為U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V。選項A正確。 11.如圖所示為理想變壓器，三個燈泡L1、L2、L3都標有“6 V，6 W”，L4標有“6 V,12 W”。若它們都能正常發(fā)光，則變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2和ab間電壓分別為(　　) A．2∶1,24 V B．2∶1,30 V C．1∶2,24 V D．1∶2,30 V 解析：選B　L2、L3并聯(lián)后與L4串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，說明副線圈電壓為U2＝12 V；副線圈功率為P2＝6 W＋6 W＋12 W＝24 W，根據(jù)P2＝U2I2得I2＝2 A。根據(jù)變壓器的輸入功率和輸出功率相等，P2＝P1＝U1I1，而I2＝2I1，所以U1＝24 V；根據(jù)變壓器變壓公式，電壓與匝數(shù)成正比，得n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，所以Uab＝U1＋UL1＝24 V＋6 V＝30 V，選項B正確。 12．(多選)如圖為遠距離輸電示意圖，發(fā)電機的輸出電壓U1、輸電線的電阻和理想變壓器匝數(shù)均不變，且n1∶n2＝n4∶n3。當用戶消耗的功率增大時，下列表述正確的是(　　) A．用戶的總電阻增大 B．用戶兩端的電壓U4減小 C．U1∶U2＝U4∶U3 D．用戶端增加的功率等于升壓變壓器多輸入的功率 解析：選BC　當用戶消耗的功率增大時，并聯(lián)的用電器增多，用戶的總電阻減小，選項A錯誤；當用戶消耗的功率增大時，降壓變壓器的輸出電流增大，則輸電線上的電流增大，可知輸電線上的電壓損失增大，發(fā)電機的輸出電壓U1不變，則U2不變，可知降壓變壓器輸入電壓U3減小，用戶兩端的電壓U4減小，選項B正確；因為原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)之比，則U1∶U2＝n1∶n2，U3∶U4＝n3∶n4，又n1∶n2＝n4∶n3，所以U1∶U2＝U4∶U3，選項C正確；用戶消耗的功率增大時，輸電線中電流增大，輸電線損失功率增大，用戶端增加的功率加上輸電線多損失的功率等于升壓變壓器多輸入的功率，選項D錯誤。 [C級——難度題目適情選做] 13．(2019長春三校聯(lián)考)如圖所示，為了浴室用電安全，某同學(xué)用理想變壓器給浴室降壓供電，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈輸入交變電壓u＝311sin(100πt)V。已知照明燈額定功率為44 W，排氣扇電動機內(nèi)阻為1 Ω，電流表示數(shù)為2 A，各用電器均正常工作，電表均為理想表。則(　　) A．電壓表示數(shù)為62 V B．變壓器的輸入功率為186 W C．排氣扇輸出功率為43 W D．保險絲熔斷電流不得低于2 A 解析：選C　原線圈輸入電壓最大值為Um＝311 V，原線圈輸入電壓為U1＝220 V，根據(jù)變壓器變壓公式，U1∶U2＝5∶1，可知副線圈輸出電壓U2＝44 V，選項A錯誤；變壓器的輸出功率為P出＝U2I2＝442 W＝88 W，根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，可知變壓器輸入功率為P入＝88 W，選項B錯誤；由P出＝P燈＋P＝44 W＋P＝88 W可得，P＝44 W，照明燈中電流I燈＝＝1 A，排氣扇中電流I＝I2－I燈＝1 A，排氣扇內(nèi)阻發(fā)熱功率為P內(nèi)＝I2r＝1 W，由P＝P內(nèi)＋P出′可得排氣扇輸出功率為P出′＝43 W，選項C正確；由P入＝U1I1，解得保險絲中電流I1＝0.4 A，即保險絲熔斷電流不得低于0.4 A，選項D錯誤。 14．(2017浙江4月選考)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗，必須要選用的是________(多選)。 A．有閉合鐵芯的原副線圈； B．無鐵芯的原副線圈； C．交流電源； D．直流電源； E．多用電表(交流電壓檔)； F．多用電表(交流電流檔)； 用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表， Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(填na或nb)。 解析：為了完成探究“變壓器的線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系實驗”，需要使用交流電源，多用電表(交流電壓檔)，為了讓變壓效果明顯需要有閉合鐵芯的原副線圈，因此正確答案為A、C、E。 由于有漏磁，所以副線圈測量電壓略小于理論變壓值，可得nb為輸入端，na為輸出端。 答案：ACE　nb