（江蘇專版）2020版高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十五）變壓器 電能的輸送（含解析）.doc

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課時跟蹤檢測（三十五） 變壓器 電能的輸送 對點訓練：理想變壓器 1．[多選]如圖所示，匝數(shù)為200匝的矩形閉合導線框ABCD處于磁感應強度大小B＝ T的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.2 m2，線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈線接入一只“220 V　60 W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 A。下列說法中正確的是(　　) A．圖示位置穿過線框的磁通量為零 B．線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為400 V C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶11 D．允許變壓器輸出的最大功率為4 000 W 解析：選CD　題圖所示位置穿過的磁通量最大，A錯誤；線框中產(chǎn)生交變電壓的最大值為Em＝nBSω＝400 V，有效值為400 V，B錯誤；原副線圈匝數(shù)比＝＝＝，C正確；允許變壓器輸出的最大功率為P＝U1I＝4 000 W，D正確。 2．[多選](2018南京三模)如圖甲所示，不計電阻的矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，輸出交流電的電動勢圖像如圖乙所示，經(jīng)原、副線圈匝數(shù)比為1∶10 的理想變壓器給一燈泡供電，燈泡上標有“220 V　22 W”字樣，如圖丙所示，則(　　) A．t＝0.01 s時刻穿過線框回路的磁通量為零 B．燈泡中的電流方向每秒鐘改變100次 C．燈泡正常發(fā)光 D．電流表示數(shù)為 A 解析：選BC　由題圖乙可知，當t＝0.01 s時，感應電動勢為零，則此時穿過線框回路的磁通量最大，故A錯誤；由題圖乙可知，交流電的周期T＝0.02 s，則f＝＝50 Hz，所以燈泡中的電流方向每秒鐘改變100次，故B正確；原線圈輸入電壓的有效值為22 V，則副線圈的電壓為2210 V＝220 V，由P＝UI可知，副線圈電流I2＝0.1 A，則電流表示數(shù)I1＝1 A，燈泡正常發(fā)光，故C正確，D錯誤。 3．[多選](2019連云港一模)如圖，邊長為a的正方形導線框從A、C處斷開再用長度可忽略的絕緣物質(zhì)粘上，放置在磁感應強度為B的勻強磁場中。將C和C′分別接到一個理想變壓器的原線圈上，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，副線圈與阻值為R的電阻連接。當用外力使一導體棒從左端A以速度v勻速滑上正方形金屬框直至右端C(C′)的過程中，下列說法正確的是(除R外其他電阻均不計)(　　) A．電阻R中有交變電流通過 B．原線圈的電壓的最大值為Bav C．電阻R兩端的電壓的有效值為Bav D．該過程中通過R的電荷量為 解析：選BD　因為導體棒切割方向不變，所以產(chǎn)生的感應電動勢方向不變，故R中的電流方向恒定，不是交變電流，A錯誤；當導體棒切割長度最大時，產(chǎn)生的感應電動勢最大，即原線圈電壓最大，最大為Emax＝B(a)v＝Bav，B正確；因為該電流并非正弦式交變電流，所以原線圈中電壓有效值E≠＝Bav，故副線圈中電壓有效值不等于Bav，C錯誤；因為原副線圈匝數(shù)比為，所以通過副線圈的電荷量為q＝＝，D正確。 對點訓練：理想變壓器的動態(tài)分析 4.(2019蘇北一模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，原線圈接交流電u＝220 sin(100πt)V，保險絲的電阻為1 Ω，熔斷電流為2 A，電表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．電壓表V的示數(shù)為14.1 V B．電流表A1、A2的示數(shù)之比為2∶1 C．為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為4 Ω D．將滑動變阻器滑片向上移動，電流表A1的示數(shù)減小 解析：選D　原線圈電壓有效值為U1＝ V＝220 V，根據(jù)變壓器原理可得U2＝U1＝220 V＝110 V，故電壓表V的示數(shù)為110 V，A錯誤；根據(jù)變壓器原理可知，電流強度與匝數(shù)成反比，故電流表A1、A2的示數(shù)之比為1∶2，B錯誤；保險絲的電阻為1 Ω，熔斷電流為2 A，為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為Rmin＝－r保＝ Ω－1 Ω＝54 Ω，C錯誤；將滑動變阻器滑片向上移動，滑動變阻器接入電路的總電阻增大，副線圈電流強度減小，則原線圈的電流強度也減小，所以電流表A1的示數(shù)減小，D正確。 5．(2019南京模擬)如圖所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為U1，輸入功率為P1，輸出功率為P2，各交流電表均為理想電表。當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時(　　) A．燈L變亮 B．各個電表讀數(shù)均變大 C．因為 U1不變，所以P1不變 D．P1變大，且始終有P1＝P2 解析：選D　理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定，輸入電壓不變，所以輸出電壓也不會變，輸入功率和輸出功率始終相等。當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時，滑動變阻器的電阻減小，副線圈電路的總電阻減小，所以副線圈電路的總電流會變大，消耗的功率將變大，R0上的電壓變大，所以燈L的電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，所以燈L變暗。由于總的電流變大，燈L的電流變小，所以電流表的示數(shù)將變大。 6.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，除R以外其余電阻不計。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。下列說法中正確的是(　　) A．t＝ s時，電壓表的示數(shù)為220 V B．t＝ s時，a、c兩點間電壓瞬時值為110 V C．滑動變阻器滑片向上移，電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)減小 D．單刀雙擲開關由a扳向b，電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)減小 解析：選C　原線圈兩端電壓有效值為220 V，由理想變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比可得，副線圈兩端電壓有效值為 22 V，理想交流電壓表測量的是有效值即22 V，故A錯誤；t＝ s 時，a、c兩點間電壓瞬時值為110 V，故B錯誤；滑動變阻器滑片向上移，接入電阻變大，副線圈兩端電壓由匝數(shù)比和輸入電壓決定，電壓表的示數(shù)不變，電流表示數(shù)減小，故C正確；單刀雙擲開關由a扳向b，原、副線圈的匝數(shù)比變小，匝數(shù)與電壓成正比，所以電壓表和電流表的示數(shù)均變大，故D錯誤。 7．[多選](2019東海高級中學調(diào)研)如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R為定值電阻。若發(fā)電機向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電。下列說法中正確的是(　　) A．變壓器副線圈的交流電壓的表達式為u＝9sin(100πt)V B．Rt溫度升高時，電流表和電壓表示數(shù)均變大 C．Rt溫度升高時，變壓器的輸入功率變大 D．t＝0.01 s時，穿過線圈的磁通量最小 解析：選AC　由題圖乙可知交流電壓最大值Um＝36 V，周期T＝0.02 s，可由周期求出角速度ω＝ rad/s＝100π rad/s，則可得交流電壓u的表達式U＝36sin(100πt)V，因原副線圈的匝數(shù)比為4∶1可知，變壓器副線圈的交流電壓的表達式為u＝9sin(100πt)V，故A正確；Rt處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，R上的電壓變大，因變壓器副線圈電壓不變，則電壓表示數(shù)減小，根據(jù)P＝IU可知，副線圈功率變大，則變壓器輸入功率變大，故B錯誤，C正確；t＝0.01 s時，電壓瞬時值為零，發(fā)電機的線圈平面與磁場方向垂直，磁通量最大，故D錯誤。 對點訓練：遠距離輸電 8．[多選]如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖，發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則(　　) A．用戶端的電壓為 B．輸電線上的電壓降為U－U1 C．理想變壓器的輸入功率為I12r D．輸電線路上損失的電功率為I12r 解析：選ABD　由于輸電線與用戶間連有一理想變壓器，設用戶端的電壓是U2，則U1I1＝U2I2，得U2＝，A正確；輸電線上的電壓降為ΔU＝U－U1，B正確；輸入功率P＝U1I1，C錯誤；損失的功率P損＝I12r，D正確。 9．如圖所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說法正確的是(　　) A．當用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大 B．當用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小 C．輸電線上損失的功率為ΔP＝ D．要減小線路的損耗，應增大升壓變壓器的匝數(shù)比，同時應增大降壓變壓器的匝數(shù)比 解析：選D　交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，匝數(shù)比沒變，根據(jù)＝，知U2不變，故A錯誤；當用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率ΔP＝，輸電線上損失的電壓U損小于U2，故C錯誤；輸送功率一定時，根據(jù)P＝UI和P損＝I2R知，要減小線路的損耗，應增大輸送電壓，又U1一定，根據(jù)＝，可知應增大升壓變壓器的匝數(shù)比，U3＝U2－IR，U2增大，I減小，所以U3增大，用戶電壓U4不變，根據(jù)＝知，應增大降壓變壓器的匝數(shù)比，故D正確。 對點訓練：兩種特殊的變壓器 10．[多選](2018鹽城適應性考試)如圖甲所示為一理想自耦變壓器，A、B端輸入電壓如圖乙所示，A1、V1和A2、V2分別是接入原線圈和副線圈中的理想交流電流表和電壓表，其示數(shù)分別用I1、U1、I2、U2表示，R為定值電阻，現(xiàn)將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在P轉(zhuǎn)動過程中，電流表和電壓表示數(shù)均未超過其量程，下列選項中能正確反映I1、I2、U1、U2變化規(guī)律的是(　　) 解析：選AC　將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動的過程中，原線圈輸入電壓不變，電壓表V1示數(shù)U1不變，副線圈匝數(shù)均勻增大，根據(jù)變壓比公式，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電壓表V2示數(shù)U2均勻增大，選項A、C正確。電流表測量的是電流有效值，將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動的過程中，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電阻R中電流均勻增大，電流表A2示數(shù)I2均勻增大，選項D錯誤。根據(jù)輸出功率等于輸入功率，可知輸入電流增大，電流表A1示數(shù)I1增大，或者根據(jù)電流表A1示數(shù)I1為電流有效值，不可能呈正弦變化，選項B錯誤。 11.[多選]如圖所示，在某一輸電線路的起始端接入兩個互感器，原、副線圈的匝數(shù)比分別為100∶1和1∶100，圖中a、b表示電壓表或電流表，已知電壓表的示數(shù)為22 V，電流表的示數(shù)為1 A，則(　　) A．a(chǎn)為電流表，b為電壓表 B．a(chǎn)為電壓表，b為電流表 C．線路輸送電功率是220 kW D．輸電線路總電阻為22 Ω 解析：選BC　左側(cè)的互感器原線圈并聯(lián)在輸電線路上，測量的是輸電電壓，所以a為電壓表；右側(cè)的互感器原線圈串聯(lián)在輸電線路上，測量的是輸電電流，b為電流表，選項B正確，A錯誤。電壓表的示數(shù)為22 V，根據(jù)變壓公式，＝＝100，輸電電壓為U1＝10022 V＝2 200 V；電流表的示數(shù)為1 A，根據(jù)變流公式，＝＝100，輸電電流為I1＝1001 A ＝100 A，線路輸送電功率為P＝U1I1＝220 kW，選項C正確。根據(jù)題述條件，不能求出輸電線路總電阻，選項D錯誤。 考點綜合訓練 12．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝3∶1，L1、L2為兩相同燈泡，R、L、D和C分別為定值電阻、理想線圈、理想二極管和電容器，其中C＝10 μF。當原線圈兩端接如圖乙所示的正弦交流電壓時，下列說法中正確的是(　　) A．燈泡L1一定比L2暗 B．電容器C所帶電荷量的最大值為6103C C．電容器C充電周期為210－2 s D．副線圈兩端的電壓有效值為12 V 解析：選C　原線圈有正弦交流電，則副線圈中也有正弦式交流電。由于L1與電阻相串聯(lián)，而L2與電感器相串聯(lián)，燈泡L1與L2的亮度，取決于電感和電阻的阻礙作用，本題未給條件無法判斷，故A錯誤；電容器與二極管串聯(lián)，含有電容的支路經(jīng)1.010－2 s充電后處于斷路狀態(tài)，再經(jīng)過1.010－2 s再次充電，則周期為2.010－2 s，故C正確；由題意可知，原線圈的電壓的最大值為36 V，由于原、副線圈的匝數(shù)比 n1∶n2＝3∶1，所以副線圈的電壓最大值為12 V，則有效值為12 V，故D錯誤；二極管具有單向?qū)щ娦裕娙萜鲀啥穗妷旱淖畲笾禐?2 V，所以電容器帶電荷量的最大值為Q＝CU＝1010－612 C＝1.210－4C，故B錯誤。 13．如圖所示，兩根平行的光滑金屬導軌MN和PQ水平放置，導軌右端接理想變壓器的原線圈，變壓器副線圈與理想電流表、定值電阻構成一閉合電路。質(zhì)量為m的導體棒ab放在導軌上，在水平外力F的作用下從t＝0時刻開始在圖示兩虛線范圍內(nèi)往復運動，其速度隨時間的變化規(guī)律為v＝v0sin ωt。導軌的寬度為L，垂直于導軌平面的勻強磁場的磁感應強度大小為B，定值電阻為R，變壓器線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝1∶2，導體棒和導軌的電阻均不計。求： (1)從t＝0到t＝時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量Q； (2)從t＝0到t＝時間內(nèi)外力F所做的功W。 解析：(1)ab棒產(chǎn)生的瞬時電動勢為 E1＝BLv＝BLv0sin ωt① 其有效值為U1＝BLv0② 由＝可得U2＝U1＝BLv0③ 從t＝0到t＝時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為 Q＝t＝。④ (2)從t＝0到t＝時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為 Q1＝Q＝⑤ 從t＝0到t＝時間內(nèi)ab棒動能增加ΔEk＝mv02⑥ 由功能關系可知，外力F所做的功 W＝Q1＋ΔEk＝＋mv02。 答案：(1)　(2)＋mv02