高三物理一轮复习练习选修3-2-10-2

PAGE1．(2012年福建质检)如图为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是()A．这是一个升压变压器B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多C．当原线圈输入交流电压220V时，副线圈输出直流电压12VD．当原线圈输入交流电压220V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小解析：根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220V，输出电压为12V，该变压器为降压变压器，故选项A错误、选项B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．答案：B2．(2012年高考新课标全国卷)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A．380V和5.3A B．380V和9.1AC．240V和5.3A D．240V和9.1A解析：对理想变压器有U2＝eq\f(n2,n1)U1＝380V，由P2＝I2U2得I2＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(2000,380)A≈5.3A．依据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1900,1100)×5.3A≈9.1A，故只有选项B正确．答案：B3．(2012年高考天津卷)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和eq\f(P2,P1)分别为()A.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n) B．(eq\f(P,kU))2R，eq\f(1,n)C.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) D．(eq\f(P,kU))2R，eq\f(1,n2)解析：由理想变压器eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得副线圈电压U′＝kU，而理想变压器P入＝P出，副线圈电流I′＝eq\f(P,U′)＝eq\f(P,kU)，线路损耗的电功率P1＝I′2R＝(eq\f(P,kU))2R.同理可知P2＝I″2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,nkU)))2R，得eq\f(P2,P1)＝eq\f(1,n2)，故D项正确．答案：D4．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10Ω，其余电阻均不计，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．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VB．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01s时，电流表示数为零C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz解析：原线圈输入电压的有效值为U1＝eq\f(311,\r(2))V≈220V，当单刀双掷开关与a连接时，U2＝eq\f(1,10)U1＝22V，A选项正确；当t＝0.01s时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B选项错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，U2′＝eq\f(1,5)U1＝44V，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C选项正确，D选项错误．答案：AC(时间：45分钟，满分：100分)[命题报告·教师用书独具]一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析：由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也在变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B正确；由变压器工作原理知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D错．答案：BC2．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()解析：电流互感器应是测电流的，应串联在火线上，故B、D选项错误；同时，由I1n1＝I2n2知要使I2＜I1，须n2＞n1，故A选项正确、C选项错误．答案：A3．(2011年高考浙江卷)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A．2.0V B．9.0VC．12.7V D．144.0V解析：由eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)得U2＝eq\f(n2U1,n1)，其中U1＝eq\f(51,\r(2))V，得U2＝eq\f(51,4\r(2))V≈9.0V，因题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0V，故选项A正确．答案：A4．(2012年高考福建卷)如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小解析：交流电表测量的是交变电流的有效值，故A、B皆错误；由于理想变压器的输出电压U2＝eq\f(n2,n1)U1与负载无关，即滑片P下滑时U2不变，故D错误；由I1U1＝eq\f(U\o\al(2,2),R0＋R)知R减小时I1变大，故C正确．答案：C5．中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()A.eq\f(P,4) B.eq\f(P,2)C．2P D．4P解析：设输送功率为P′，输送电流为I，输送电压为U，则P′＝UI，I＝eq\f(P′,U)，P损＝P＝I2R.输送电压升为原来的2倍，则输送电流降为原来的一半，P降为原来的四分之一，故选A.答案：A6．(2012年高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11000eq\r(2)sin100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W解析：副线圈输出电压U2＝220V＋Ur，eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(11000,220＋Ur)＜eq\f(50,1)，故A错误；2πf＝100πrad/s，f＝50Hz，故B错；I2＝eq\f(880,220)A＝4A，故C项正确；由于理想变压器P入＝Ieq\o\al(2,2)r＋880W＞880W，故D错．答案：C7．(2013年临沂一模)随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是()A．输电线上损耗的功率为eq\f(P\o\al(2,0)R,U\o\al(2,2))B．输电线上损耗的功率为eq\f(P\o\al(2,0)R,U\o\al(2,1))C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D．采用更高的电压输电会降低输电的效率解析：设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率ΔP＝P－P0，ΔP＝I2R＝eq\f(P2R,U\o\al(2,1))，A、B项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D项错误．答案：C8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是()A．通过R0电流的有效值是20AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V，负载电阻为11Ω，所以通过R0电流的有效值是20A，选项A正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1，选项B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率，选项D正确．答案：ABD9．(2011年高考福建理综)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W解析：由题图知，Um＝20eq\r(2)V，T＝0.02s，则ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，输入电压u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，故A错；由变压器的变压规律知：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，故U2＝eq\f(U1n2,n1)＝eq\f(20×1,5)V＝4V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R总)，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(42,20)W＝0.8W，D正确．答案：D10．(2013年苏北四市调研)某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成图示电路．S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1＝Umsin(ωt)V的交流电源．下列说法正确的是()A．S接b时，电压表示数为eq\f(\r(2)n2Um,n1)B．S接c时，电压表示数为eq\f(\r(2)n2Um,2n1)C．S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大D．S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大解析：S接b时，副线圈属于双线绕法，不论原线圈中交流电源如何变化，副线圈中都不会产生感应电动势，所以电压表示数为零，选项A错误；S接c时，根据理想变压器的电压比关系U1∶n1＝U2∶n2，且U1＝eq\f(Um,\r(2))，解得U2＝eq\f(\r(2)n2Um,2n1)，选项B正确；S接c时，滑动触头P向下移动，连入电路的有效电阻增大，P入＝P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R)减小，选项C错误；滑动触头P向上移动，连入电路的有效电阻减小，副线圈中的电流I2＝eq\f(U2,R)增大，因U2I2＝U1I1，所以变压器输入电流I1变大，选项D正确．答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)(2011年高考江苏卷)图(a)为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u­t图象如图(b)所示．若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400Ω电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比eq\f(nce,nde).解析：(1)由图(b)知ω＝200πrad/s电压瞬时值uab＝400sin(200πt)V.(2)电压有效值U1＝200eq\r(2)V理想变压器P1＝P2原线圈中的电流I1＝eq\f(P1,U1)解得I1≈0.28Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(\r(2),5)A)).(3)设ab间匝数为n1，则eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)同理eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde)由题意知eq\f(U\o\al(2,ce