【状元之路】2021高考物理一轮复习课时作业：10-2-变压器-电能的输送

开卷速查规范特训课时作业实效精练开卷速查(三十五)变压器电能的输送A组基础巩固1．(多选题)如图35－1所示，在闭合铁芯上围着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路．若在t1至t2这段时间内，观看到通过电流表的电流方向自上向下(即由c经电流表至d)，则可以推断出线圈M两端的电势差uab随时间t的变化状况可能是图35－2中的()图35－1ABCD图35－2解析：对A图uab不变，A表中无电流，对B图uab均匀增大，由安培定则知，M中有向上增加的磁场，P中有向下增加的磁通量，又由楞次定律和安培定则知，A表中电流方向由d经电流表至c，故A、B错，同理分析得C、D正确．答案：CD2．(多选题)图35－3为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是()图35－3A．增加输电导线的横截面积有利于削减输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．在输送电压肯定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必需综合考虑各种因素，不肯定是电压越高越好解析：依据输电原理，电路中的功率损耗ΔP＝I2R线，而R线＝ρeq\f(l,S)，增大输电线的横截面积，输电线的电阻减小，则能够减小输电线上的功率损耗，A正确；由P＝UI来看，在输送功率肯定的状况下，输送电压U越大，输电电流越小，则功率损耗越小，B正确；若输电电压肯定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C错误；在输电过程中，输电电压越高，对于平安和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D正确．答案：ABD3．(多选题)[2022·山东卷]图35－4甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图35－4乙所示的正弦交变电压，并加在一抱负变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，V为沟通电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下推断正确的是()甲乙图35－4A．电压表的示数等于5VB．电压表的示数等于eq\f(5,\r(2))VC．实现点火的条件是eq\f(n2,n1)＞1000D．实现点火的条件是eq\f(n2,n1)＜1000解析：电压表示数为电压有效值，由题图乙可得U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V，选项A错误，B正确；副线圈电压峰值为5000V时，eq\f(n2,n1)＝eq\f(Um2,Um1)＝1000，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5000V，故eq\f(n2,n1)＞1000，选项C正确，D错误．答案：BC图35－54．(多选题)如图35－5所示，当导线MN沿无电阻的导轨做切割磁感线的运动时，电容器C被充电，上极板电势高，MN的电阻为R，其他电阻不计，由此可推知导体MN的运动状况是()A．向右匀速 B．向右加速C．向右减速 D．向左加速解析：当MN向右匀速运动时，产生恒定电流，穿过左边线圈的磁通量不变，不会产生感应电动势，电容器C不会被充电．若MN向右减速，产生变弱的电流，由右手定则知，电流方向为M→N，由安培定则知，在右边线圈中有向下方向的磁场，在左边线圈中有向上的磁通量且减弱，由楞次定律知，在左边线圈中产生感应电动势，使C上极板带正电，所以C项正确，同理B项错，D项对．答案：CD5．如图35－6所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V40W”．当灯泡所消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小()ABCD图35－6解析：台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他帮助器件的总功率．由A、B、C、D四选项分析可知：C选项中抱负变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20W，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20W．故C选项正确．答案：C图35－76．[2021·四川自贡一诊]如图35－7所示，M是一个小型抱负变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压u＝311sin100πtV．变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度上升而减小)，R1为肯定值电阻．下列说法正确的是()A．当R2所在处消灭火警时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处消灭火警时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处消灭火警时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22V解析：当R2所在处消灭火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项A、B错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处消灭火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表V1示数为22V，选项D正确．答案：DB组力量提升7．(多选题)如图35－8所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．假如滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则()图35－8A．滑动变阻器上消耗的功率为P＝100I2RB．变压器原线圈两端的电压U1＝10IRC．取ab在环的最低端时t＝0，则导体棒ab中感应电流的表达式是i＝eq\r(2)IsinωtD．ab沿环转动过程中受到的最大安培力F＝eq\r(2)BIl解析：由于电流表示数为有效值，由eq\f(I,I2)＝eq\f(n2,n1)可知I2＝10I，故P＝100I2R，选项A正确；变压器原线圈两端电压为U1＝eq\f(n1,n2)×10IR＝100IR，选项B错误；从最低点开头计时，则导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i＝eq\r(2)Icosωt，选项C错误；导体棒中电流最大值为eq\r(2)I，所以F＝eq\r(2)BIl，选项D正确．答案：AD8．[2022·湖南高三联考]如图35－9所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R1与抱负变压器的原线圈相连，该抱负变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连，则()图35－9A．变压器原线圈两端的电压为eq\f(Br2ω,2)B．若R1不变时，通过负载R2的电流强度为零C．若R1不变时，变压器的副线圈磁通量为零D．若R1变化时，通过负载R2的电流强度为通过R1电流的eq\f(1,n)解析：水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源．当R1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量肯定，磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知A、C错，B对；当R1变化时，原线圈所加的不是沟通电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D错．答案：B9．抱负变压器原、副线圈的匝数分别为n1＝10匝和n2＝100匝，副线圈接有1000Ω的电阻，原线圈与电阻不计的导线构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S＝eq\f(0.4,π)m2.在该圆形区域内有如图35－10所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过，则内阻不计的电流表的示数为(提示：B＝B0sinωt，则eq\f(ΔB,Δt)＝B0ωcosωt)()图35－10A．14.1A B．0.14AC．1.41A D．2.00A解析：U1＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝B0ωcosωt·eq\f(0.4,π)，由图象中读出B0和ω，代入得U1＝20cosωtV，副线圈中U2的有效值为100eq\r(2)V，I2＝eq\f(U2,R)＝0.1·eq\r(2)A．依据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\r(2)A.答案：C图35－1110．(多选题)[2021·江苏常州模拟]如图35－11所示，抱负变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝100eq\r(2)sin50πt(V)，在副线圈中串接有抱负电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R＝10Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是()A．电流表示数是1AB．电流表示数是eq\r(2)AC．电阻R消耗的电功率为10WD．电容器的耐压值至少是10eq\r(2)V解析：由变压公式，副线圈输出电压为10V，由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项A、B错误；电阻R消耗的电功率为P＝100/10W＝10W，选项C正确；副线圈输出电压最大值为10eq\r(2)V，电容器的耐压值至少是10eq\r(2)V，选项D正确．答案：CD11．发电机的端电压为220V，输出功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，假如用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供应用户．(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．解析：(1)线路图如图35－12所示．图35－12(2)升压变压器副线圈的输出电压为U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(10,1)×220V＝2200V.升压变压器副线圈输出电流为I2＝eq\f(n1,n2)I1，升压变压器原线圈输入电流由P＝I1U1，得I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(44×103,220)A＝200A，所以I2＝eq\f(n1,n2)I1＝20A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR＝I2R＝20×0.2V＝4V，PR＝Ieq\o\al(2,2)R＝202×0.2W＝80W＝0.08kW.加到降压变压器的原线圈上的输入电流和电压为I3＝I2＝20A，U3＝U2－UR＝2200V－4V＝2196V.降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为U4＝eq\f(n4U3,n3)＝eq\f(1,10)×2196V＝219.6V，I4＝eq\f(n3,n4)I3＝10×20A＝200A，用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92kW.(3)若不接受高压输电，线路损失电压为UR′＝I1R＝200×0.2V＝40V.用户得到的电压U′＝U1－UR′＝220V－40V＝180V.用户得到的功率为P′＝I1U′＝200×180W＝36kW.答案：(1)如图35－11所示(2)219.6V43.92kW(3)36kW180V12．三峡水利电力枢纽工程是长江流域治理开发的一项重大举措，又是全世界已建、在建的最大规模的水利枢纽工程．枢纽把握流域面积1.0×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P＝1.82×107kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010阅读上述材料，解答以下问题(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10m/s(1)假如三峡电站上、下游水位差按H＝100m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式，并计算效率η的数值；(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率为P1＝4.5×106kW，接受超高压输电，输电电压为U＝500kV，而发电机输出的电压为U0＝18kV，要使输电线上损耗的功率为输电总功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．解析：(1)电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式：η＝eq\f(E电,E重力)＝eq\f(W年发电,M年gH)＝eq\f(W,ρQgH)代入数据，得η＝eq\f(8.40×1010×103×3600,1.0×103×4.51×1011×10×100)×100%≈67.1%.(2)依据公式P＝eq\f(W,t)得t＝eq\f(W,P)＝eq\f(8.40×1010,1.82×107×24)天≈192.3天．(3)升压变压器的变压比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U0,U)＝eq\f(18,500)＝eq\f(9,250)输电线中的电流I＝eq\f(P1,U)＝eq\f(4.5×106,500)A＝9.0×103A输电线上损耗的电功率P损＝50%P1＝I2R线输电线路的总电阻R线＝eq\f(0.05P1,I2)＝eq\f(0.05×4.5×106×103,9.0×1032)Ω＝