高三人教版物理一轮复习练习第十一章第2节变压器电能的输送

第十一章第二课时[A级—基础练]1．(08787138)如图所示，半径为L＝1m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面，磁感应强度为B＝2T的匀强磁场中．从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．A．40VB.20VC．80V D．0V解析：D[由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D正确．]2．(08787139)如图为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断错误的是()A．这是一个降压变压器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大解析：C[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、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正确．]3．(08787140)在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流．所用的器材叫电流互感器，如图所示，能正确反映其工作原理的是()解析：A[电流互感器把大电流变成小电流，测量时更安全，据变压器原理，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝eq\f(n1,n2)I1，所以要求线圈匝数n2＞n1，原线圈要接在火线上，故本题只有A正确．]4．(08787141)如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则()A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大解析：C[灯泡的亮度与周期无关，取决于有效值，故A错误；电容器的击穿电压取决于电压的最大值，与频率无关，故B错误；无论接哪个电源，输入电压相同，滑片向上移动时，接入电阻增大，则灯泡均变暗，故C正确；若将副线圈n1的匝数增加，则输出电压将减小，故灯泡消耗的功率将变小，故D错误．]5．(08787142)(2018·广东珠海一模)交流发电机的电动势表达式为e＝100eq\r(2)sin(100πt)V，内阻不计，当把该交流发电机接在如图所示的理想变压器的电路中时，已知该变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，电流表是理想电表，负载电阻R的阻值为10Ω，则下列说法正确的是()A．电流表的示数为2eq\r(2)AB．负载电阻R两端的电压为20eq\r(2)VC．负载电阻R消耗的电功率为40WD．通过负载电阻R的电流的周期为T＝0.1s解析：C[由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得副线圈两端的电压U2＝20V，电流表的示数I＝eq\f(U2,R)＝2A，A、B错误；负载电阻上的电功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(202,10)W＝40W，C正确；变压器不改变交流电的周期，T＝0.02s，D错误．]6．(08787143)(2018·江西南昌一模)如图所示，甲图中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝12eq\r(2)sin100πt(V)的交流电源上，副线圈与阻值R1＝2Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表．乙图中阻值R2＝32Ω的电阻直接接到u＝12eq\r(2)sin100πt(V)的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则()A．通过电阻R1的交变电流的频率为0.02HzB．电阻R1消耗的电功率为9WC．电流表的示数为6D．变压器原、副线圈匝数比为4∶1解析：D[由u＝12eq\r(2)sin100πt(V)可知：ω＝100π＝2πf，解得f＝50Hz，A错误；因为R1、R2消耗的功率相等，设R1两端的电压为U1，eq\f(U\o\al(2,1),R1)＝eq\f(U2,R2)，解得U1＝3V，由理想变压器电压与匝数成正比得变压器原、副线圈匝数比为4∶1，D正确；R1上的电流I1＝eq\f(U1,R1)＝1.5A，电阻R1消耗的电功率P＝eq\f(U\o\al(2,1),R1)＝4.5W，B、C错误．]7．(08787144)如图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，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()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的读数减小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．线路损耗功率不变解析：C[根据题意可知，电压表V1、V2的示数不变，当用电进入高峰时，电阻R减小，电流表A3的读数增大，电流表A2、A1的读数都增大，R0两端电压增大，电压表V3读数减小，电压表V4的读数也减小，A、B均错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值是R0的阻值，不变，C正确；线路损耗功率ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R0增大，D错误．]8．(08787145)(2018·安徽合肥二模)自耦变压器铁芯上只绕一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，下图为一降压式自耦变压器的示意图，其副线圈可调．现将原线圈接入一正弦交变电压，副线圈接入一可调电阻，电路中的、分别为理想交流电流表和理想交流电压表．则下列说法正确的是()A．只将滑片P顺时针旋转，电压表的示数变大B．只将滑片P逆时针旋转，电流表的示数变大C．只将滑片Q向上移动，电压表的示数变小D．只将滑片Q向下移动，电流表的示数变小解析：B[eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，只将滑片P顺时针旋转，U1、n1不变，n2减小，则U2减小，A错误；只将滑片P逆时针旋转，n2增大，U2增大，由U1I1＝eq\f(U\o\al(2,2),R)得，电流表的示数增大，B正确；只将滑片Q上下移动，原、副线圈的匝数比不变，原、副线圈两端的电压不变，C错误；把滑片Q向下移动，可调电阻接入电路的阻值减小，副线圈的电流增大，而eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)不变，则原线圈的电流增大，D错误．][B级—能力练]9．(08787146)(2018·山东潍坊期末)如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是()A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sinωtB．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1C．电压表V示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小解析：C[从图示位置开始计时，e＝Emcosωt＝NBL2ωcosωt，A错误；变压器的输入功率等于输出功率，B错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL2ω，电压表的示数是R两端电压的有效值，设为U，eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2NBL2ω,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝NBL2ω，C正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D错误．]10．(08787147)(多选)(2018·湖北武汉部分重点高中联考)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3为三只规格均为“9V6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是()A．电流表的示数为2B．电压表的示数为27eq\r(2)VC．副线圈两端接入耐压值为8V的电容器能正常工作D．变压器副线圈中交变电流的频率为50Hz解析：AD[由输入端交变电压u­t图象知，输入电压的有效值为eq\f(27\r(2),\r(2))V＝27V，由原、副线圈匝数之比为3∶1，可得原、副线圈的电压之比为3∶1，电流之比为1∶3，设灯泡两端电压为U，所以U＝9V，副线圈两端电压的有效值为9V，三只灯泡均能正常发光，电流表的读数I＝3×eq\f(6,9)A＝2A，A正确；电压表的示数为有效值27V，B错误；副线圈两端电压的最大值为9eq\r(2)V，C错误；变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz，D正确．]11．(08787148)(多选)(2018·山东德州期末)如图为某小型水电站的电能输送示意图，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R＝10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路．若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u＝220eq\r(2)sin100πtV，当用电器电阻R0＝11Ω时()A．通过用电器R0的电流有效值是20B．当用电器的电阻R0减小时，输电线损耗的功率也随着减小C．发电机中的电流变化频率为100HzD．升压变压器的输入功率为4650W解析：AD[通过用电器R0的电流有效值I＝eq\f(U,R0)＝eq\f(220,11)A＝20A，A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输电线上的电流也增大，输电线上损失的功率增大，B错误；变压器不改变交流电的频率，f＝50Hz，C错误；降压变压器的输出功率为P1＝UI＝220×20W＝4400W，由理想变压器原、副线圈电流与匝数成反比，得输电线上的电流为I′＝5A，输电线上损失的功率ΔP＝I′2R＝25×10W＝250W，升压变压器的输入功率P＝P1＋ΔP＝4650W，D正确．]12．(08787149)(多选)(2018·河北张家口模拟)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5m2，线框电阻不计，线框平面与磁感线垂直，以此时刻为计时起点，线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B．线框中交变电压的表达式为e＝500eq\r(2)sin200t(V)C．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D．允许变压器输出的最大功率为5000W解析：BD[图示位置穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A错误；产生的交流电的最大值Em＝NBSω＝500eq\r(2)V，从图示位置计时，电动势的瞬时值表达式e＝500eq\r(2)sin200t(V)，B正确；变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(500,220)＝eq\f(25,11)，C错误；变压器允许输出的最大功率P＝U1I1max＝500×10W＝5000W，D正确．]13．(08787150)(2018·武汉模拟)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，输送的电功率为P＝500kW，当使用U＝5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800kW·h.求：(1)输电效率η和输电线的总电阻r；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？解析：(1)输送功率P＝500kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12000kW·h由题知输电线上损失的电能ΔE＝4800kW·h终点得到的电能E′＝E－ΔE＝7200kW·h所以输电效率η＝eq\f(E′,E)×100%＝60%.输电线上的电流I＝eq\f(P,U)＝100A输电线损耗功率Pr＝I2r，其中Pr＝eq\f(ΔE,t)＝200kW得r＝20Ω.(2)输电线上损耗功率Pr＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2r∝eq\f(1,U2)原来Pr＝200kW，现在要求Pr′＝10kW，代入数据解得输电