（江苏专用）2019高考物理一轮复习 第十一章 交变电流传感器 课时80 变压器与远距离输电加练半小时.docx

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80 变压器与远距离输电 [方法点拨]　(1)变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中相当于一用电器．副线圈在副线圈电路中相当于电源．(2)远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器． 1．(多选)(2018广东东莞模拟)如图1所示，理想变压器的原线圈接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u＝220sin 100πt(V)，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表．已知理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，灯泡的电阻为22 Ω，电动机内阻为1 Ω，电流表示数为3 A，各用电器均正常工作．则(　　) 图1 A．通过副线圈的电流频率为5 Hz B．电压表示数为22 V C．变压器原线圈的输入功率为66 W D．电动机的输出功率为40 W 2．(2017湖北武汉2月调考)如图2所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，a、b两点间的电压为u＝220sin 100πt(V)，R为可变电阻，P为额定电流1 A、用铅锑合金制成的保险丝．为使保险丝中的电流不超过1 A，可变电阻R连入电路的最小阻值是(　　) 图2 A．2.2 Ω B．2.2 Ω C．22 Ω D．22 Ω 3．如图3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB端电压u1＝12sin 100πt(V)．下列说法正确的是(　　) 图3 A．电流频率为100 Hz B.的读数为24 V C.的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W 4．(多选)(2017山东临沂一模)如图4所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压有效值恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同．开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光．下列说法中正确的是(　　) 图4 A．闭合开关S后，灯泡L1和L2亮度相同 B．闭合开关S后，灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变 C．闭合开关S后，灯泡L2两端的电压变小 D．闭合开关S后，变压器原线圈的输入功率不变 5．(2017山东潍坊一模)如图5所示，a、b两端接在电压有效值恒定的正弦交流电源上，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，T为理想变压器，开关S断开时，灯泡L1、L2、L3亮度相同(未达到正常发光状态)，若闭合S，下列判断正确的是(　　) 图5 A．灯泡L1变亮 B．灯泡L2、L3变暗 C．原、副线圈两端的电压比为2∶1 D．原线圈中增加的电流大于副线圈中增加的电流 6．(2017河北衡水中学高三下期中)如图6所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2以及电源电压U1为(　　) 图6 A．1∶2　2U B．2∶1　4U C．2∶1　2U D．1∶2　4U 7．(多选)(2017陕西西安二检)如图7所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表．设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变．变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时(　　) 图7 A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小 B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大 C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变 D．线路损耗功率增大 8．(多选)(2018河北邢台质检)如图8所示，一个面积为S的单匝金属线圈(电阻不计)在匀强磁场B中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接．其中电阻R1＝R，光敏电阻R2在无光照时其阻值也为R(有光照时其电阻减小)，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，则(　　) 图8 A．从图示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为e＝BSωsinωt B．开关S处于闭合状态，当减小光照强度时，电压表的示数不变，电流表的示数减小 C．开关S处于闭合状态，当R2上端串联理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)时，电流表的示数不变 D．当开关S断开、R2用黑纸包裹时，R2两端电压的有效值为 9．(2018四川成都模拟)如图9所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝55∶1，原线圈接入电压u＝220sin 100πt(V)的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是(　　) 图9 A．副线圈中交变电流的频率为100 Hz B．t＝0.02 s时，电压表的示数为0 C．电流表的示数先变小后变大 D．定值电阻R消耗的功率先变大后变小 10．(多选)如图10甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R1、R2均为10 Ω.在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是(　　) 图10 A．当S与a连接后，理想电流表示数为2.2 A B．当S与a连接后，理想电压表示数为11 V C．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 Hz D．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍 11．(多选)(2017湖南株洲一模)某同学在实验室中研究远距离输电．由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)．第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1.第二次采用如图11所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1∶n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2.下列说法正确的是(　　) 图11 A．前后两次实验都可用于研究远距离直流输电 B．实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失 C．若输送功率一定，则P2∶P1＝n12∶n22 D．若输送功率一定，则P2∶P1＝n1∶n2 12．如图12为远距离输电示意图，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为n1∶n2＝k∶1，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为n3∶n4＝1∶k，在T1的原线圈两端接入一内阻为k2r、电动势e＝Emsinωt的交流电源，两条输电线的总电阻为r，假设用户处的总电阻为R，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，则输电线上损失的电功率为(　　) 图12 A. B. C. D. 答案精析 1．BD　[由u＝220sin 100πt(V)知交变电流的频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交变电流的频率，A错误；由理想变压器的变压规律＝，可知U2＝U1＝22 V，故电压表的示数为22 V，B正确；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为P＝U2I2＝66 W，C错误；流过小灯泡的电流I＝＝1 A，故流过电动机的电流IM＝2 A，电动机的输出功率P出＝U2IM－I M2r＝40 W，D正确．] 2．A 3．D　[由ω＝100π＝2πf得f＝50 Hz，A错；由题知：Um1＝12 V，则有效值U1＝＝12 V．由＝得U2＝6 V，I2＝＝1 A，B、C错；由能量守恒得P1＝P2＝U2I2＝6 W，D对．] 4．AC　5.D 6．B　[设灯泡正常发光时，额定电流为I0.由题图可知，原线圈中电流I原＝I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流I副＝2I0，U副＝U，根据理想变压器的基本规律：I原n1＝I副n2得n1∶n2＝2∶1；U原∶U副＝n1∶n2得U原＝2U，所以U1＝4U，B正确．] 7．BCD 8．BD　[从题图所示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为e＝BSωcosωt，故选项A错误；减小光照强度时，R2电阻增大，副线圈的电压由匝数和输入电压决定，电压表的示数不变，通过R2的电流减小，电流表示数减小，故选项B正确；由于理想二极管具有单向导电性，在一个周期内有＋0＝T，电阻消耗的功率减小，原线圈输入功率减小，电流表示数将减小，故选项C错误；开关S断开时，电阻R1和理想变压器串联，根据串联电路规律有：U1′＝－I1′R1，＝n，＝，I2′＝，联立解得：I1′＝，U2′＝，故选项D正确．] 9．C　[由电压公式知ω＝100π rad/s，f＝＝ Hz＝50 Hz，A项错误；原线圈两端的输入电压有效值为220 V，由电压与匝数成正比知，＝，所以副线圈两端电压为：U2＝U1＝220 V＝4 V(即为电压表的读数)，B项错误；由题图可知，滑动变阻器的上、下两部分并联后与R串联，根据串并联电路的特点可知，当P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流先减小后增大，定值电阻R消耗功率将先减小后增大．变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，C项正确，D项错误．] 10．AD 11．BC　[变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A错误；实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失，故B正确；第一次实验输电线上的电流I＝，输电线上损失的功率P1＝I2R＝R，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压U2＝U1，输电线上的电流I′＝，输电线上损失的功率P2＝I′2R＝R，所以：＝＝，故C正确，D错误．] 12．A　[由题意可知降压变压器原线圈有＝＝R＝，同理，升压变压器原线圈有＝＝R＋k2r，又＝＝－k2r，联立解得输电线上的电流I2＝，则输电线上损失的电功率Pr＝Ir＝，A正确．]