2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 10.2變壓器 電能的輸送課時提升作業(yè) 滬科版選修3-2選擇題(本題共8小題,16題每小題6分,7、8題每小題7分,共50分。多選題已在題號后標(biāo)出)1.(xx廣東高考)如圖,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2=21,和均為理想電表,燈泡電阻RL=6,AB端電壓u1=12sin100t(V)。下列說法正確的是()A.電流頻率為100 HzB.的讀數(shù)為24 VC.的讀數(shù)為0.5 AD.變壓器輸入功率為6 W2.(xx天津高考)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流,通常要通過電流互感器來連接,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則()A.ab接MN、cd接PQ,Iab<IcdB.ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ、cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd3.(xx新課標(biāo)全國卷)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝,原線圈為1 100匝,接在有效值為220 V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,負載R上的功率為2.0 kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1,負載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為()A.380 V和5.3 AB.380 V和9.1 AC.240 V和5.3 AD.240 V和9.1 A4.(2011新課標(biāo)全國卷)如圖,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12;副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220V,額定功率為22 W;原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù),則()A.U=110V,I=0.2AB. U=110V,I=0.05AC. U=110V,I=0.2AD. U=110V,I=0.2A5.(xx浙江高考)某水電站,用總電阻為2.5的輸電線輸電給500km外的用戶,其輸出電功率是3106kW?，F(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為2.0105AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVC.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9108kWD.輸電線上損失的功率為P=,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻6.如圖所示為遠距離輸電的電路原理圖,下列判斷正確的是()A.U1>U2B.U2=U3C.I4<I2D.I1>I27.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻為R,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41,降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u=220sin(100t)V,降壓變壓器的副線圈與阻值R0=11的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法中正確的是()A.通過R0的電流的有效值是20AB.降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為41C.升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓D.升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率8.如圖所示,理想變壓器原線圈與燈泡A串聯(lián)后,加上電壓為U1的交變電流,副線圈兩端電壓為U2,接有B和C兩個燈泡。若A、B、C是三個完全相同的燈泡且均正常發(fā)光,則為()A.41B.31C.21D.11強化專練(建議：25分鐘)強化點1：理想變壓器1.如圖所示,理想變壓器的原線圈接入u=11000sin100t(V)的交變電壓,副線圈通過電阻r=6的導(dǎo)線對“220V880W”的電器L供電,該電器 正常工作。由此可知()A.原、副線圈的匝數(shù)比為501B.交變電壓的頻率為100 HzC.副線圈中電流的有效值為4 AD.變壓器的輸入功率為880 W2.(多選)(2011廣東高考)圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負載電路中R=55,A、V為理想電流表和電壓表,若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓,電壓表的示數(shù)為110V,下列表述正確的是()A.電流表的示數(shù)為2AB.原、副線圈匝數(shù)比為12C.電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz3.(多選)(xx揚州模擬)如圖甲所示理想變壓器電路,其原、副線圈的匝數(shù)比為41,電壓表和電流表均為理想電表,原線圈接如圖乙所示的正弦交流電,圖中Rt為NTC型熱敏電阻,R1為定值電阻。下列說法正確的是()A.交流電壓u的表達式u=36sin100t(V)B.變壓器原、副線圈中的電流之比為14C.變壓器輸入、輸出功率之比為14D.Rt處溫度升高時,電壓表和電流表的示數(shù)均變大4.(多選)(xx山東高考)圖甲是某燃氣爐點火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓,并加在一理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,為交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時,就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。以下判斷正確的是()A.電壓表的示數(shù)等于5VB.電壓表的示數(shù)等于VC.實現(xiàn)點火的條件是>1000D.實現(xiàn)點火的條件是<10005.(xx成都模擬)如圖所示,有一矩形線圈的面積為S,匝數(shù)為N,內(nèi)阻不計,繞OO軸在水平方向的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度做勻速轉(zhuǎn)動,從圖示位置開始計時。矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器,滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓,副線圈接有可調(diào)電阻R,下列判斷正確的是()A.矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=NBScostB.矩形線圈從圖示位置經(jīng)過時間時,通過電流表的電荷量為零C.當(dāng)P位置不動、R增大時,電壓表讀數(shù)也增大D.當(dāng)P位置向上移動、R不變時,電流表讀數(shù)減小6.(2011浙江高考)如圖所示,在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1=800和n2=200的兩個線圈,上線圈兩端與u=51sin314tV的交流電源相連,將下線圈兩端接交流電壓表,則交流電壓表的讀數(shù)可能是()A.2.0 VB.9.0 VC.12.7 VD.144.0 V強化點2：遠距離輸電7.假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電,輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下,現(xiàn)改用1000kV的特高壓輸電,若不考慮其他因素的影響,則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)A.B.C.2PD.4P8.(xx廈門模擬)如圖甲為某水電站的電能輸送示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為110,降壓變壓器的副線圈接有負載R,升壓、降壓變壓器之間的輸電線路的電阻不能忽略,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器左側(cè)輸入如圖乙的交變電壓,下列說法中正確的是()A.交變電流的頻率為100 HzB.升壓變壓器副線圈輸出電壓為22 VC.只增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)可減少輸電損失D.當(dāng)R減小時,發(fā)電機的輸出功率減小答案解析素能全練1.【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點：(1)正弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系。(2)交流電路中,電流表、電壓表的示數(shù)表示有效值。(3)根據(jù)電壓、電流及功率與原、副線圈的匝數(shù)關(guān)系式求解?！窘馕觥窟xD。由AB端電壓u1=12sin100t(V)知=100,又=2f,得頻率f=50Hz,A錯誤;由理想變壓器規(guī)律=,U2=6V,B錯誤;又I2=1A,C錯誤;P2=U2I2=6W,P1=P2,D正確。2.【解析】選B。高壓輸電線上的電流大于交流電流表的量程,故應(yīng)用電流互感器將高壓輸電線上的電流降低,由變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系,可以判斷電流互感器與高壓輸電線相連的一側(cè)匝數(shù)少,即ab一側(cè)線圈與MN相連,cd一側(cè)線圈與PQ相連,Iab>Icd,故B對,A、C、D錯。3.【解題指南】自耦變壓器是變壓器的一種,各物理量間的關(guān)系與普通變壓器相同。【解析】選B。由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：=,=,U1I1=P2。所以,當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,副線圈的匝數(shù)也最大,為n2=1900匝,負載R上的功率也最大,為2.0 kW,則U2=U1=220 V=380 V, I1=A=9.1 A,故選項B正確。4.【解析】選A。在副線圈電路中,I2=0.1A,再根據(jù)=及=,得U1=110V,I1=0.2A,故B、C、D錯,A正確。5.【解析】選B。輸電線上電流I=6103A,A錯。輸電線上由電阻造成的損失電壓U損=IR=61032.5V=1.5104V,B正確。若改用5kV輸電,則輸電線上損失功率P=I2r=r=()22.5W=91011W,可見輸電線損失功率超過輸出功率,不符合實際情況,C錯誤。輸電線損失功率P=,U為輸電線上的電壓降,而不是輸電電壓,故D錯誤。6.【解析】選D。U1、U2分別為升壓變壓器的輸入和輸出電壓,U2>U1,A錯。由于線路上電壓損失,U2>U3,B錯。I1、I2為升壓變壓器的輸入和輸出電流,I1>I2,D正確。I2、I4分別為降壓變壓器的輸入和輸出電流,I2<I4,C錯誤。7.【解析】選A、B、D。降壓變壓器副線圈上電壓有效值U=220V,R0上電流I=20A,A正確。由=可知,T2的原、副線圈的電壓比為41,B正確。由于R上電壓與功率損失,T1的輸出電壓和輸出功率均大于T2的輸入電壓和輸入功率,C錯、D正確。8.【解題指南】(1)本題需注意接在原線圈上的A燈泡。(2)三個相同燈泡均正常發(fā)光,說明三個燈泡中的電流相同?！窘馕觥窟xB。A、B、C三燈泡中電流相同,設(shè)為I,則原、副線圈中電流分別為I、2I。由=可知,=2,=,Uab=2U2,A燈兩端電壓等于B、C兩燈兩端電壓,即UA=U2,又因U1=Uab+U2=3U2,所以=3。【加固訓(xùn)練】(多選)發(fā)電機給理想變壓器輸入的交流電如圖甲所示,原線圈中保險絲的熔斷電流為150 A,副線圈向三臺“4.2 kW220 V”的抽水機和小區(qū)居民及危險處的信號燈供電,如圖乙所示。其中10盞信號燈L0均為“15 W220 V”,居民的白熾燈泡L為“60 W220 V”。若各用電器均正常工作,忽略電路的電壓損失,變壓器視為理想變壓器,則下列說法正確的是()A.原、副線圈的匝數(shù)比是12B.副線圈的磁通量變化率是原線圈的2倍C.白熾燈泡中的電流方向每秒改變50次D.副線圈最多可以給62盞白熾燈泡供電【解析】選A、D。由題圖知原線圈的輸入電壓U1=110V,又副線圈的輸出電壓是U2=220V,所以原、副線圈的匝數(shù)比是12,A正確;由變壓器的工作原理知,原、副線圈的磁通量變化率相同,B錯誤;由題圖甲知交流電的周期T=0.02s,故頻率是50Hz,電流方向每秒改變100次,C錯誤;由理想變壓器的功率關(guān)系可知,U1I1=n1PL+n2PL0+n3PD,代入數(shù)據(jù)可得關(guān)系式110150W=n160W+1015W+34.2103W,解得n1=62.5(盞),故最多可以接62盞白熾燈泡,D正確。強化專練1.【解析】選C。用電器正常工作,因此L上電壓為220V,電流I=4A,C正確。副線圈上電壓U2=UL+Ir=244V,原線圈電壓U1=11000V,=,A錯誤。變壓器并不能改變交流電的頻率f=50Hz,B錯誤。變壓器的輸入功率等于輸出功率,輸出功率大于880 W,D錯誤。2.【解析】選A、C。電流表的示數(shù)為：I=A=2 A,A正確;原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,所以匝數(shù)比為21,B錯誤;電壓表的示數(shù)指交變電流的有效值,C正確;由圖乙知交流電的周期為0.02s,故頻率為50 Hz,D錯誤。3.【解題指南】熱敏電阻是半導(dǎo)體元件,阻值隨溫度升高而減小。【解析】選A、B。由圖像可知T=0.02s,=100rad/s,u=36sin100tV,A正確。原、副線圈電流之比=,B正確。變壓器的輸入、輸出功率相等,C錯誤。Rt處溫度升高時,Rt的電阻減小,電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變大,D錯誤。4.【解析】選B、C。由u -t圖像可知最大電壓值為5V,故有效值為V,交流電壓表測量的是有效值,A錯,B對;由變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可知,U2=U1=5,當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V,即5>5000,所以>1000,C對,D錯。【加固訓(xùn)練】(xx廈門模擬)在某交變電流電路中,有一個正在工作的理想變壓器,如圖所示。它的原線圈匝數(shù)n1=600匝,交流電源的電動勢e=311sin(100t)V(不考慮其內(nèi)阻),電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計,原線圈串聯(lián)一個額定電流為0.2A的保險絲,副線圈匝數(shù)n2=120匝,為保證保險絲不被燒斷,則()A.負載功率不能超過62 WB.副線圈電流最大值不能超過1 AC.副線圈電路中的電阻R不能小于44D.副線圈電路中電壓表的讀數(shù)為62 V【解析】選C。由=得U2=44V,D錯;由=得I21A,所以負載功率P2=U2I244W,A錯;副線圈中的電流最大值為Im=A,故B錯;由R=得R44,C對。5.【解題指南】(1)從線圈平行磁場方向位置開始計時,e=mcost。(2)求通過電流表的電荷量時,電流為平均值,即q=。(3)若不計線圈電阻,變壓器的輸入電壓與負載無關(guān),僅與發(fā)電機感應(yīng)電動勢有關(guān),若考慮線圈電阻,負載電流變化會引起線圈內(nèi)電壓的變化,從而影響到變壓器的輸入電壓。(4)原線圈電流由負載決定?！窘馕觥窟xA。從線圈平面平行于磁場方向計時e=NBScost,A正確。線圈從圖示位置經(jīng)過時,轉(zhuǎn)過的角度=,通過電流表電量q=,B錯誤。R增大時,負載功率減小,原線圈上電流減小,電壓表示數(shù)不變,C錯誤。P向上移動,原線圈匝數(shù)減小,變壓器輸出電壓增大,輸出功率增大,輸入電流增大,D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(xx溫州模擬)如圖所示,50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強度大小B=T的水平勻強磁場中,線框面積S=0.5m2,線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO以角速度=200rad/s勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器原線圈相連,副線圈現(xiàn)接入一只“220V,60W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,熔斷器允許通過的最大電流為10A。下列說法正確的是()A.圖示位置穿過線框的磁通量為零B.線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為500VC.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2511D.變壓器輸出端最多能并聯(lián)84只60 W的燈泡【解析】選C。圖示位置線框平面與磁場垂直,穿過線框的磁通量最大,選項A錯誤。矩形閉合導(dǎo)線框ABCD在磁場中轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的交流電的最大值為Em=NBS=500V,由于最大值為有效值的倍,所以交流電的有效值為500V,選項B錯誤。副線圈接入一只“220V,60 W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,由于電壓與匝數(shù)成正比,所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為=,所以C正確。由于熔斷器允許通過的最大電流為10A,所以允許變壓器輸出的最大功率P=UI=50010W=5000W,輸出端最多能并聯(lián)“220V,60 W”燈泡數(shù)為=83.3(只)83只,所以D錯誤。6.【解題指南】本題中原、副線圈共用一個鐵芯,其實質(zhì)為變壓器,在計算過程中,如果按照理想變壓器的變壓比運算,可求出交流電壓表示數(shù)接近9 V,但并不是準確值,因此題目所考查的并不是理想變壓器,而是實際變壓器,即應(yīng)當(dāng)考慮變壓器的磁漏等因素?！窘馕觥窟xA。根據(jù)上線圈所加電壓的表達式可得,最大值為51 V,所以有效值U1=36V。若變壓器為理想變壓器,=,可得U2=9.0V。但由于鐵芯不閉合,考慮到磁漏的存在,應(yīng)有U2<9.0V,所以A正確。7.【解析】選A。設(shè)輸送電功率為P0,輸電線電阻為r,輸送電壓為U,輸電線上損耗熱功率P=()2r,可得改用1000kV特高壓輸電時,輸電線上損耗的電功率P=,選A。8.【解析】選C。由圖像可知T=210-2s,f=50Hz,A錯。升壓變壓器的輸入電壓有效值U1=220V,由=可知U2=2200V,B錯。增加升壓變壓器副線圈匝數(shù),U2增大,輸送電流減小,輸電損失電能減小,C對。R減小,輸出功率增大,變壓器的輸入功率增大,發(fā)電機的輸出功率增大,D錯。