2019年高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送练习

1、2n 第2讲变压器电能的输送 板块三限时规范特训 一、选择题（本题共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分。其中 16 为单选，710 为多选） 1 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 20 : 1，两个标有“ 12 V, 6 W的小灯泡并联在副线圈的两端。当 两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表 （可视为理想的）的示数分别是（ ） B. 240 V,0.025 A D. 240 V,0.05 A 答案 D Un Pin 解析 副线圈电压 12 V，由-=二得U= 240 V，副线圈中电流I 2= 2 -= 1 A，由J =二得I 1 = 0.05 A , D U n2 U 12

2、 n1 选项正确。 2. 如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为： u = 220 勺 sin 100 n t（V）的交流电源上，在副 线圈两端并联接入规格为“ 22 V 22 W”的灯泡 10 个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法 正确的是（ ） A. 变压器原、副线圈匝数比为 10 2 ： 1 B. 电流表示数为 1 A C. 电流表示数为 10 A D. 副线圈中电流的频率为 5 Hz 答案 B 解析 由U= 220 2sin 100 n t （V）可知，输入电压的有效值 联且正常发光，则知输出端电压的有效值 U = 22 V，贝 U m : n2= U :

3、-2= 10 : 1, A 选项错。灯泡正常发光时的 P 一 电流I = U= 1 A，输出端 10 个灯泡均正常发光，总电流 12= 10I = 10 A，根据11 : 12=住：n 1,得出电流表示 A. 120 V,0.10 A C. 120 V,0.05 A I I 时间：45 分钟 220 V，又知在输出端 10 个灯泡并 2n 数I 1= 1 A, B 选项对，C 选项错。变压器中输出电流的频率与输入电流的频率是一致的 f = 王 Hz = 50 Hz,3 D 选项错。 3. 2017 四川广元二模一理想降压变压器原、 畐U线圈匝数比为 k,原线圈与阻值为 4R)的电阻串联后，接入

4、 有效值为 25 V 的正弦式交流电源；畐U线圈电路中固定电阻的阻值为 R， 当负载电阻的阻值 R= 5R时，理想电 压表的示数为 5V。保持变压器输入电流不变， 现将负载电阻的阻值增大到 R 为 U,贝U ( ) 25 A. k = , U= 49 V 6 C. k = 4, U= 49 V 答案 C 副线圈电压 U2= 5RX6R)= 6 V,原线圈上的电压 U = kU2= 6k V,贝U U= U+ I1X4R),即卩 25= 6k +辛，解得k = 4; 保持变压器输入电流不变，则副线圈电流也不变，将负载电阻的阻值增大到 电压为 U= 1X (11R+ 民)=12 V,原线圈两端电压

5、 U= kU= 48 V,故 U = U+ I 1 4RD= 48 V+舟X4R) =49 V，故 C 正确，A、B、D 错误。 4. 2017 安徽十校联考在图甲所示的电路中，理想变压器原、畐 U 线圈匝数比为 2： 1。a、b两端电压与时间 的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管， 电表均为理想电表，电阻R= 10 Q,则下列说法正确的是( ) A. 电压表示数为 4.5 V B .电压表示数为 0 C.电流表示数为 0.9 A D .电路消耗功率为 16.2 W 答案 C =11R), 解析 变压器副线圈电路电流 IL 5 1 I 2= = =，此时变压器原线圈电路电流为 R 5R)

6、) I1= 1 kRZ 调整负载前，变压器 此时输入电压有效值 R = 11R，则变压器副线圈两端 D. k= 4, U= 48 V 4 C 正确；电路消耗的功率为 P= I2R= 8.1 W，故选项 D 错误。 5. 2017 福建宁德质检如图所示，理想变压器的副线圈接有一规格为“ 44 V 44 W”的灯泡和线圈电阻 r =解析原线圈电压的有效值为 二极管单向导电，故其读数为 U=旦=18 V,副线圈的电压为 一2 U2= 9 V,电压表为理想电表，电阻极大，由于 B错误；通过电R的电流有效值为|2= = 0.9 A，故选项 R 5 1 Q 的电动机，原线圈接 U= 220 2sin100

7、 n t V 的正弦式交变电流后灯泡和电动机都正常工作，且原线圈中 理想交流电流表的示数为 1A，则下列说法正确的是（ ） A. 理想变压器原、副线圈匝数之比为 4 ： 1 B. 电动机的输出功率为 176 W C. 电动机的热功率为 6 W D. 若电动机被卡住，灯泡仍正常工作，则电流表的示数变为 9 A 答案 D n 1 Ui 5 解析 原线圈两端的电压有效值 U = 220 V,根据题意灯泡两端的电压为 44 V,所以有一=讥=-,选项 A 错误； 门2 U2 I R 根据电流与匝数成反比可知副线圈中的电流 I 2= 511= 5 A，灯泡中的电流IL = -= 1 A，则电动机的电流为

8、 IM =4 A，电动机的热功率 P热=iMr = 16 W,则电动机输出功率 P出=U2IM- I Mr = 160 W,选项 B、C 错误；若电动 机被卡住，电灯正常发光。则通过电动机的电流 IM= 44 A，此时变压器副线圈电流为 45 A，则原线圈电流 11 = 12 =9 A，所以电流表的示数变为 9 A，选项 D 正确。 n1 6如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则 （ ） A. 用户用电器上交流电的频率是 100 Hz B. 发电机输出交流电的电压有效值是 500 V C. 输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D. 当用户用电

9、器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D 1 解析 由图乙知，交流电的周期为 0.02 s，所以频率f =50 Hz, A 选项错误。发电机输出交流电的电压最 - rL -出 发 Qg 6 用户电路有关，C 选项错误。当用户用电器总电阻增大时， P用减小，I用减小，I线减小，输电线上损失的电功 率P损=I线R线减小，D 选项正确。 7如图甲所示，理想变压器的原线圈输入如图乙所示的交变电流，则下列判断正确的是大值为-m= 500 V ,故有效值 U= I线与R线及 选项错误。输电线电流 可见 7 &如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 ni : n2= 10： 1, b是原

10、线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关, 定值电阻 R= 10 Q。从某时刻开始在原线圈 c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是 A.灯泡中的电流变化周期为 2 s B.原线圈输入电流的有效值小于 -2 A C. 01 s 和 12 s 流过灯泡的电流方向相同 前 2s 内铁芯中磁通量的变化率恒定 D. 答案 BCD 解析由题图乙知I的变化周期为 4 s，选项 、亠 为正弦交变电流时，I有效=于 A，由图易知， A 错误；作出正弦交变电流的图线如图中虚线所示，当输入电流 电流的有效值要小于 -2 A，选项 B 正确；由楞次定律可知 01 s 和 12 s 流过灯泡的电流方向相同，

11、选项 的磁通量的变化率也是恒定的，选项 D 正确。 C 正确；由图象可知在前 2s 内电流I的变化率恒定，由此产生 8 A. 当 S 与a连接后，理想电流表的示数为 22 A B. 当 S 与a连接后，t = 0.01 s时理想电流表示数为零 C. 当 S 由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的 4 倍 D. 当 S 由a拨到b后，畐U线圈输出电压的频率变为 25 Hz 答案 AC II n 22L y2 解析 S 与a连接后，由rr=，又知U =斗 V = 220 V，得U2= 22 V,则理想电压表的示数为 22 V,又知 U n2 2 U2 定值电阻R= 10 Q,可得理想电流表示数为

12、 I =豪=2.2 A，故 A 选项对、B 选项错。S 由a拨到b后，n 1 : n2 =5 : 1，则U : U2= 5 : 1，得U= 2 出据 P= 得功率变为原来的 4 倍，故 C 选项对。输出电压频率不变， R 仍为 50 Hz，故 D 选项错。 9.图甲为某恒温装置的电路原理图，理想变压器原、副线圈匝数比为 5 : 1, F0为定值电阻，R为半导体热敏 电阻（阻值随温度的升高而减小），D 为理想二极管，R为电阻恒定的电热丝， AB间电压变化情况如图乙所示。 A. AB间电压的有效值为 44 V B. 原线圈两端电压的有效值为 220 V C. R处温度升高时，F消耗的电功率减小 D

13、. 理想变压器原、副线圈中的电流之比为 1 : 5 答案 BC 解析 根据电流的热效应有 T= 亍，得AB间的电压有效值为 UB= 22 2 V ;由于二极管的单向导电 R 2 R 性，原、副线圈的电流之比不再与匝数成反比，故 A、D 错误。由题图乙知副线圈电压的有效值为 44 V,根据 电压与匝数成正比可得原线圈电压的有效值为 220 V,故 B 正确。温度升高时， R减小，丨2增大，R）分压变大， 答案 BD 解析 输电线损失的电功率 P= |2R用户得到的电功率 P用=P P,输电线电阻 R= 输电电流i 故输电线上损失的电功率为: P = I2R= ） p S= Pu2sL, B 选项

14、正确。用户得到的功率为: P 用=P- P R分压减小，故功率也减小， C 正确。 10.在远距离送电时，输送的电功率为 L, A. C. 输电线损失的电功率为 P,=L pL Js P 用=P p L P,输送电压为 P,用户得到的电功率为 B. D. U,所用导线的电阻率为 p，横截面积为 P用贝y P、P用的关系式正确的是 F2 p L S,总长度为 P，= U2s Pp L P 用= P1 PM 9 副线圈上通过的电流 3 P 800 x 10 I = 厂 A = 200 A。 U 4X10 电压损失 5损=Ir = 200X 1 V = 200 V。 (4)损失的电功率占输电总功率的

15、百分比为 F损 U损I 200 V x 200 A 3 x 100%= 5%= 800X 10 W (1) 请在次级线圈中画出如何连接的示意图； (2) 计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小。 答案 (1)图见解析 (2)0.012 A 解析(1)由电压和匝数的关系知 U m U 世 =仁，U = n3o 代入数据得：U= 2 V , 13= 7 V。 由 U、U 的结果知仅用两个副线圈中的任一个都不能使三盏灯正常发光。 若将两线圈的端点2与3连接，则有：代，解得U4= 5 V，仍不符合题目要求。 若将两线圈的端点2与4连接，则有：器占，解得U3= 9 V。r Pp Ly “ P 1U

16、S ， D 选项正确。 二、非选择题(本题共 3 小题，共 40 分) 11. (10 分)发电机输出电压为 1.0 x 103V 的交变电流，现在通过一个变压比为 1 : 4 的变压器升压, 电阻为 1.0 Q的输电线路向某地输电，在输送的电功率为 800 kW 的情况下(设变压器为理想变压器 升压变压器的副线圈两端电压为多大？ 输电线上通过的电流为多大？ 输电线上造成的电压损失为多少？ 输电线上损失的电功率占输电总功率的百分比为多少？ 3 (1)4 X 10 V (2)200 A (3)200 V 再通过总 )。求: 答案 解析 升压变压器的原、副线圈匝数比为 (4)5% ni U n2=

17、 1 所以 4 3 1.0 V,得 U2 = 4X 103 V。 12. (15 一盏标有 图。 分)一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图甲所示。如图乙，将两盏标有“ “3 V 0.9 W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级线圈，且能够正常发光。已知 0.9 W ”和 U = 220 V，匝数如 10 10 Q。 由以上所求数据可知，当两盏“ 6 V 0.9 W”的灯泡并联再与“ 3 V 0.9 W”灯泡串联接入 U3时恰正常发光。 所以在次级线圈中的连接示意图如图所示。 利用P入=P出得IiU = 0.9 X 3 W, 0.9 X 3 W 0.9 X3 则 Ii= =220 A&0

18、.012 A。 13. (15 分)某水电站发电机的输出功率为 100 kW,发电机的电压为 250 V。通过升压变压器升高电压向远处 输电，输电线总电阻为 8 Q，在用户端用降压变压器把电压降为 220 V。要求在输电线上损失的功率控制为 5 kW(即用户得到的功率为 95 kWo )请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算。 (1) 降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？ (2) 输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？ (3) 两个变压器上的匝数比各应等于多少？ 答案 (1)4.32 X10 A 25 A (2)200 V 4X10 V 1 190 正IT 解析如图为输送电路图。 3 F4 95X 10 2 (1)降压变压器输出电流 丨4,也就是用户得到的电流 丨4= i= A4.32 X 10 A,输电线上通过的电流为 L4 220 I 2o 输电线上损失的电压 U线，U线=|2R= 25X 8 V