2023新教材高中物理第三章交变电流阶段回顾(第3-4节)作业新人教版选择性必修第二册

阶段回顾(第3～4节)易错点一变压器的原理及应用1．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的高电压，所用的器材叫电压互感器。如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()答案B解析由电压互感器的工作原理可知，电压互感器应跨接在火线与零线之间，且由于电压与匝数成正比，故电压互感器应使高压电线并联接入匝数较多的线圈上，B正确。易错点二含多个副线圈的变压器问题2.如图所示为理想变压器。原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100匝，L1是“6V2W”的小灯泡，L2是“12V4W”的小灯泡，当n1接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为()A.eq\f(1,60)AB.eq\f(1,30)AC.eq\f(1,20)AD.eq\f(1,10)A答案C解析变压器的输出功率P出＝2W＋4W＝6W，由P入＝P出，得I1U1＝6W，又因为eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以U1＝eq\f(n1,n2)U2＝eq\f(1000,50)×6V＝120V，所以I1＝eq\f(6,120)A＝eq\f(1,20)A，C正确。3.一理想变压器的初级线圈匝数为n1＝100匝，次级线圈匝数n2＝30匝，n3＝20匝，一个电阻为48.4Ω的小灯泡接在次级线圈n2与n3上，如图所示。当初级线圈与e＝220eq\r(2)sinωt(V)的交流电源连接后，变压器的输入功率是()A．10W B．20WC．250W D．500W答案A解析由图可知灯泡所接副线圈的有效匝数n4＝10匝，原线圈电压U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，由eq\f(U1,U4)＝eq\f(n1,n4)得U4＝22V，所以小灯泡的功率P灯＝eq\f(U\o\al(2,4),R灯)＝eq\f(222,48.4)W＝10W，又因为理想变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率为10W，A正确。易错点三原线圈连接有用电器的变压器问题4．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，副线圈接三个相同的灯泡，设其中一个灯泡中的电流为I，两端电压为U，原线圈中串有一个相同的灯泡L，则()A．灯L两端的电压为3UB．灯L中的电流为3IC．灯L两端的电压为UD．灯L两端的电压无法计算答案C解析因与副线圈相连的每个灯泡中的电流为I，两端电压为U，所以副线圈中的总电流为3I，原、副线圈匝数比为3∶1，所以原、副线圈中的电流之比为1∶3，则原线圈电流为I，灯泡L中的电流为I，两端电压为U，C正确，A、B、D错误。5．如图所示，两个相同的灯泡A、B，分别接在理想变压器的原、副线圈上，灯泡电阻不随温度变化。已知原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，电源电压为U，则()A．灯泡A、B两端的电压之比UA∶UB＝2∶1B．通过A、B灯的电流之比IA∶IB＝2∶1C．灯泡A、B消耗的功率之比PA∶PB＝4∶1D．灯泡A、B两端的电压分别是UA＝eq\f(1,5)U、UB＝eq\f(2,5)U答案D解析通过灯泡A、B的电流分别为变压器原、副线圈中的电流，IA∶IB＝n2∶n1＝1∶2，B错误；因为灯泡A、B相同，所以灯泡A、B两端的电压之比等于电流之比，故UA∶UB＝1∶2，A错误；灯泡A、B消耗的功率之比等于电流的平方之比，故PA∶PB＝1∶4，C错误；因为灯泡B两端的电压为副线圈的输出电压，则原线圈电压U1＝eq\f(n1,n2)UB＝2UB，而灯泡A两端的电压UA＝eq\f(1,2)UB，由于灯泡A跟原线圈串联在电源两端，则eq\f(1,2)UB＋2UB＝U，所以UA＝eq\f(1,5)U、UB＝eq\f(2,5)U，D正确。易错点四远距离输电中各物理量的关系6.如图所示，发电厂的输出电压为U1，发电厂至用户间输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，用户得到的电压为U2，则下列输电导线上损耗功率的表达式中错误的是()A．(U1－U2)I B．I2RC.eq\f(U\o\al(2,1),R) D.eq\f(U1－U22,R)答案C解析发电厂的输出电压为U1，用户得到的电压为U2，则输电线上损失的电压ΔU＝U1－U2，输电线上损失的功率为P损＝ΔUI＝(U1－U2)I或P损＝eq\f(ΔU2,R)＝eq\f(U1－U22,R)，A、D正确，C错误；因为输电线上的电流为I，则输电线上损失的功率为P损＝I2R，B正确。本题要求选错误的，故选C。7．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A.eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2答案D解析根据理想变压器电流与匝数的关系，可知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，A错误；U2不是加在R两端的电压，故I2≠eq\f(U2,R)，B错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，即I1U1＝I2U2，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq\o\al(2,2)R与下一级变压器的输入功率之和，C错误，D正确。重难点一变压器的动态变化分析1．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。图甲中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器。现在C、D两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么()A．由图乙可知C、D两端输入的交变电流电压u的表达式为u＝36sin100πt(V)B．当滑动触头P逆时针转动时，M、N之间输出交流电压的频率增大C．当滑动变阻器滑片向下滑动时，电阻R2消耗的电功率减小D．当滑动变阻器滑片向下滑动时，电流表读数增大，电压表读数也增大答案C解析由图乙可知，交流电压的最大值为36eq\r(2)V，周期为0.02s，则表达式为u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，A错误；变压器只能改变电流和电压，不能改变交流电的周期和频率，B错误；当滑动变阻器滑片向下滑动时，输出端总电阻减小，副线圈电压不变，总电流增大，故R1的分压增大，并联部分电压减小，即电压表示数减小，故R2中的电流减小，消耗的电功率减小，则R3中的电流和电流表读数增大，D错误，C正确。2.如图所示，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，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，则下列说法正确的是()A．当t＝eq\f(1,600)s时，c、d间的电压瞬时值为110VB．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VC．当单刀双掷开关与a连接时，滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均减小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均减小答案B解析将t＝eq\f(1,600)s代入c、d间电压的瞬时值表达式得，c、d间的电压瞬时值为110eq\r(2)V，A错误；当单刀双掷开关与a连接时，匝数之比为10∶1，原线圈两端电压的有效值为220V，所以副线圈电压的有效值为22V，电压表示数为22V，B正确；滑动变阻器滑片向上移动的过程中，电阻增大，电压表示数不变，电流表的示数减小，C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，匝数之比变为5∶1，副线圈电压增大，电压表和电流表的示数均增大，D错误。重难点二变压器的复杂电路问题3．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为10∶1，R2＝20Ω，C为电容器，原线圈所加电压u＝220eq\r(2)·sin100πt(V)。下列说法正确的是()A．副线圈两端交变电压的频率为100HzB．电阻R2的电功率为24.2WC．原、副线圈磁通量变化率之比为10∶1D．通过电阻R3的电流始终为零答案B解析根据原线圈所加电压u＝220eq\r(2)sin100πt(V)可知2πf＝100πrad/s，解得f＝50Hz，A错误；原线圈电压有效值U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，副线圈两端电压有效值U2＝eq\f(n2,n1)U1＝22V，电阻R2的电功率为PR2＝eq\f(U\o\al(2,2),R2)＝24.2W，B正确；理想变压器原、副线圈磁通量变化率之比为1∶1，C错误；电容器通交流、隔直流，故通过电阻R3的电流不为零，D错误。4.(多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，各元件正常工作，一个理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是()A．原、副线圈中的电流之比为5∶1B．电压表的读数约为31.11VC．若滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω，则1min内产生的热量约为2.9×103JD．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小答案BC解析原线圈接入电压为220V的正弦交流电，原、副线圈的匝数比是5∶1，根据原、副线圈中的电流与匝数成反比，可知电流之比为1∶5，A错误；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44V，由于副线圈接有二极管，它具有单向导电性，根据电流的热效应知eq\f(44V2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝22eq\r(2)V≈31.11V，B正确；由选项B可知滑动变阻器两端的电压有效值为22eq\r(2)V，则滑动变阻器1min内产生的热量为Q＝eq\f(U2,R)t＝eq\f(22\r(2)2,20)×60J＝2904J≈2.9×103J，C正确；若将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，由于原线圈电压与原、副线圈的匝数比不变，故电压表的读数不变，则副线圈中的电流增大，故原线圈中的电流即电流表的读数增大，D错误。重难点三远距离输电的分析与计算5．(2020·安徽省高二期中)远距离输电原理图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当K由2改接为1时，下列说法不正确的是()A．电压表读数增大B．电流表读数减小C．灯泡的实际功率减小D．输电线上损失的功率减小答案C解析发电站的输出功率P1和输出电压U1不变，K接到1后，升压变压器副线圈匝数n2增多，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知副线圈电压U2升高，所以输电电压增大，由于输送功率不变，所以输电线上的电流减小，即电流表示数减小，B正确；输电线上损失的电功率P损＝I2R，电流减小，所以损失的功率减小，D正确；输电线上损失的电压U损＝IR，电流减小，所以U损减小，所以最终降压变压器的输出电压变大，即电压表示数增大，A正确；灯泡两端的电压增大，所以灯泡的实际功率增大，C错误。本题选不正确的，故选C。6．如图所示，发电机的输出功率P出＝5×104W，输出电压U1＝240V，输电线总电阻R＝30Ω，允许损失的功率为输出功率的6%，为满足用户的用电需求即让用户获得的电压为220V，则：(1)该输电线路所使用的理想升压变压器、降压变压器的匝数比各是多少？(2)能使多少盏“220V100W”的电灯正常发光？答案(1)6∶125235∶11(2)470解析(1)输电线上损失的功率为：P损＝6%P出＝Ieq\o\al(2,2)R，所以I2＝eq\r(\a\vs4\al(\f(6%P出,R)))＝10A，又I1＝eq\f(P出,U1