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2019年高考物理一輪復習 10-2變壓器電能的輸送同步檢測試題 1．(多選題)如圖35－1所示，在閉合鐵芯上繞著兩個線圈M和P，線圈P與電流表構(gòu)成閉合回路．若在t1至t2這段時間內(nèi)，觀察到通過電流表的電流方向自上向下(即由c經(jīng)電流表至d)，則可以判斷出線圈M兩端的電勢差uab隨時間t的變化情況可能是圖35－2中的(　　) 圖35－1 A　　　 　B　　　 　C　　　　 　D 圖35－2 解析：對A圖uab不變，A表中無電流，對B圖uab均勻增大，由安培定則知，M中有向上增強的磁場，P中有向下增加的磁通量，又由楞次定律和安培定則知，A表中電流方向由d經(jīng)電流表至c，故A、B錯，同理分析得C、D正確． 答案：CD 2．(多選題)圖35－3為遠距離高壓輸電的示意圖．關(guān)于遠距離輸電，下列表述正確的是(　　) 圖35－3 A．增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失 B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗 C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小 D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好 解析：依據(jù)輸電原理，電路中的功率損耗ΔP＝I2R線，而R線＝ρ，增大輸電線的橫截面積，輸電線的電阻減小，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A正確；由P＝UI來看，在輸送功率一定的情況下，輸送電壓U越大，輸電電流越小，則功率損耗越小，B正確；若輸電電壓一定，輸送功率越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C錯誤；在輸電過程中，輸電電壓越高，對于安全和技術(shù)的要求越高，因此并不是輸電電壓越高越好，D正確． 答案：ABD 3．(多選題)[xx山東卷]圖35－4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35－4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，V為交流電壓表．當變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5 000 V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(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖35－4 A．電壓表的示數(shù)等于5 V B．電壓表的示數(shù)等于 V C．實現(xiàn)點火的條件是＞1 000 D．實現(xiàn)點火的條件是＜1 000 解析：電壓表示數(shù)為電壓有效值，由題圖乙可得U＝＝ V，選項A錯誤，B正確；副線圈電壓峰值為5 000 V時，＝＝1 000，由于引發(fā)電火花的條件是副線圈電壓峰值大于5 000 V，故＞1 000，選項C正確，D錯誤． 答案：BC 圖35－5 4．(多選題)如圖35－5所示，當導線MN沿無電阻的導軌做切割磁感線的運動時，電容器C被充電，上極板電勢高，MN的電阻為R，其他電阻不計，由此可推知導體MN的運動情況是(　　) A．向右勻速　　　　　　 B．向右加速 C．向右減速 D．向左加速 解析：當MN向右勻速運動時，產(chǎn)生恒定電流，穿過左邊線圈的磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電容器C不會被充電．若MN向右減速，產(chǎn)生變?nèi)醯碾娏鳎捎沂侄▌t知，電流方向為M→N，由安培定則知，在右邊線圈中有向下方向的磁場，在左邊線圈中有向上的磁通量且減弱，由楞次定律知，在左邊線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使C上極板帶正電，所以C項正確，同理B項錯，D項對． 答案：CD 5．如圖35－6所示為四種亮度可調(diào)的臺燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220 V　40 W”．當燈泡所消耗的功率都調(diào)至20 W時，哪種臺燈消耗的功率最小(　　) 　　　　A　　　　　　　　　　B 　　　　C　　　　　　　　　　　D 圖35－6 　解析：臺燈的消耗功率是指包含燈泡和其他輔助器件的總功率．由A、B、C、D四選項分析可知：C選項中理想變壓器功率損耗為零，電源輸出的總功率(臺燈消耗功率)只有燈泡的功率20 W，而其他選項中，不論滑動變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動變阻器上總有功率損耗，臺燈的消耗功率都大于20 W．故C選項正確． 答案：C 圖35－7 6．[xx四川自貢一診]如圖35－7所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接一正弦交變電源，電壓u＝311sin100πt V．變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度升高而減小)，R1為一定值電阻．下列說法正確的是(　　) A．當R2所在處出現(xiàn)火警時，電阻R1的功率變小 B．當R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表V2的示數(shù)變大 C．當R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)變小 D．電壓表V1示數(shù)為22 V 解析：當R2所在處出現(xiàn)火警時，阻值減小，變壓器輸出電流增大，輸出功率增大，電阻R1兩端電壓增大，電阻R1的功率變大，電壓表V2的示數(shù)變小，選項A、B錯誤；由輸入功率等于輸出功率可知，當R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)變大，選項C錯誤；由變壓器變壓公式，變壓器輸出電壓為22 V，電壓表V1示數(shù)為22 V，選項D正確． 答案：D B組　能力提升 7．(多選題)如圖35－8所示，導體棒ab兩個端點分別搭接在兩個豎直放置、電阻不計、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷與導線c、d相接．c、d兩個端點接在匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動變阻器R0.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向下，導體棒ab長為l(電阻不計)，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．如果滑動變阻器的阻值為R時，通過電流表的電流為I，則(　　) 圖35－8 A．滑動變阻器上消耗的功率為P＝100I2R B．變壓器原線圈兩端的電壓U1＝10IR C．取ab在環(huán)的最低端時t＝0，則導體棒ab中感應(yīng)電流的表達式是i＝Isin ωt D．a(chǎn)b沿環(huán)轉(zhuǎn)動過程中受到的最大安培力F＝BIl 解析：由于電流表示數(shù)為有效值，由＝可知I2＝10I，故P＝100I2R，選項A正確；變壓器原線圈兩端電壓為U1＝10IR＝100IR，選項B錯誤；從最低點開始計時，則導體棒中感應(yīng)電流的瞬時值的表達式為i＝Icos ωt，選項C錯誤；導體棒中電流最大值為I，所以F＝BIl，選項D正確． 答案：AD 8．[xx湖南高三聯(lián)考]如圖35－9所示，水平銅盤半徑為r，置于磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向下的勻強磁場中，銅盤繞通過圓盤中心的豎直軸以角速度ω做勻速圓周運動，銅盤的邊緣及中心處分別通過滑動變阻器R1與理想變壓器的原線圈相連，該理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，變壓器的副線圈與電阻為R2的負載相連，則(　　) 圖35－9 A．變壓器原線圈兩端的電壓為 B．若R1不變時，通過負載R2的電流強度為零 C．若R1不變時，變壓器的副線圈磁通量為零 D．若R1變化時，通過負載R2的電流強度為通過R1電流的 解析：水平銅盤做勻速圓周運動，半徑切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢相當于電源．當R1不變時變壓器原線圈所加的是恒定電壓，副線圈中的磁通量一定，磁通量的變化量為零，故其輸出電壓為零，分析可知A、C錯，B對；當R1變化時，原線圈所加的不是交流電壓，其原、副線圈的電流關(guān)系不確定，故D錯． 答案：B 9．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1＝10匝和n2＝100匝，副線圈接有1 000 Ω的電阻，原線圈與電阻不計的導線構(gòu)成閉合回路，其中圓形區(qū)域的面積為S＝ m2.在該圓形區(qū)域內(nèi)有如圖35－10所示的按正弦規(guī)律變化的磁場垂直穿過，則內(nèi)阻不計的電流表的示數(shù)為(提示：B＝B0sinωt，則＝B0ωcosωt)(　　) 圖35－10 A．14.1 A B．0.14 A C．1.41 A D．2.00 A 解析：U1＝S＝B0ωcosωt，由圖象中讀出B0和ω，代入得U1＝20cosωt V，副線圈中U2的有效值為100 V，I2＝＝0.1 A．根據(jù)＝得I1＝ A. 答案：C 圖35－11 10．(多選題)[xx江蘇常州模擬]如圖35－11所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100sin50πt(V)，在副線圈中串接有理想電流表和定值電阻R，電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻阻值R＝10 Ω，關(guān)于電路分析，下列說法中正確的是(　　) A．電流表示數(shù)是1 A B．電流表示數(shù)是 A C．電阻R消耗的電功率為10 W D．電容器的耐壓值至少是10 V 解析：由變壓公式，副線圈輸出電壓為10 V，由于交變電流可以通過并聯(lián)在電阻R兩端的電容器，所以不能應(yīng)用歐姆定律計算電流表示數(shù)，選項A、B錯誤；電阻R消耗的電功率為P＝100/10 W＝10 W，選項C正確；副線圈輸出電壓最大值為10 V，電容器的耐壓值至少是10 V，選項D正確． 答案：CD 11．發(fā)電機的端電壓為220 V，輸出功率為44 kW，輸電導線的電阻為0.2 Ω，如果用原、副線圈匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶． (1)畫出全過程的線路示意圖； (2)求用戶得到的電壓和功率； (3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓． 解析：(1)線路圖如圖35－12所示． 圖35－12 (2)升壓變壓器副線圈的輸出電壓為 U2＝U1＝220 V＝2 200 V. 升壓變壓器副線圈輸出電流為I2＝I1， 升壓變壓器原線圈輸入電流由P＝I1U1， 得I1＝＝A＝200 A， 所以I2＝I1＝20 A. 輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為 UR＝I2R＝200.2 V＝4 V， PR＝IR＝2020.2 W＝80 W＝0.08 kW. 加到降壓變壓器的原線圈上的輸入電流和電壓為 I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V. 降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流分別為 U4＝＝2 196 V＝219.6 V， I4＝I3＝1020 A＝200 A， 用戶得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW. (3)若不采用高壓輸電，線路損失電壓為 UR′＝I1R＝2000.2 V＝40 V. 用戶得到的電壓 U′＝U1－UR′＝220 V－40 V＝180 V. 用戶得到的功率為P′＝I1U′＝200180 W＝36 kW. 答案：(1)如圖35－11所示 (2)219.6 V　43.92 kW (3)36 kW　180 V 12．三峽水利電力樞紐工程是長江流域治理開發(fā)的一項重大舉措，又是全世界已建、在建的最大規(guī)模的水利樞紐工程．樞紐控制流域面積1.0106 km2，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q＝4.511011m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運三方面．在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量(指26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率)為P＝1.82107 kW，年平均發(fā)電量約為W＝8.401010kWh.該工程已于xx年全部竣工，成為“西電東送”的中部通道，主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個地區(qū)的用電緊張局面． 閱讀上述材料，解答以下問題(水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)： (1)如果三峽電站上、下游水位差按H＝100 m計算，試推導三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的表達式，并計算效率η的數(shù)值； (2)若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間為多少天？ (3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸電功率為P1＝4.5106 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U＝500 kV，而發(fā)電機輸出的電壓為U0＝18 kV，要使輸電線上損耗的功率為輸電總功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻． 解析：(1)電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的表達式：η＝＝＝ 代入數(shù)據(jù)，得η＝ 100%≈67.1 %. (2)根據(jù)公式P＝得 t＝＝天≈192.3天． (3)升壓變壓器的變壓比＝＝＝ 輸電線中的電流I＝＝A＝9.0103A 輸電線上損耗的電功率P損＝50%P1＝I2R線 輸電線路的總電阻 R線＝＝ Ω＝2.78 Ω. 答案：(1)η＝　67.1%　(2)192.3天　(3)9∶250　2.78 Ω C組　難點突破 13．如圖35－13所示，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計，則當開關(guān)S閉合時(　　) 圖35－13 A．交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小 B．交流電壓表只有V2的示數(shù)變小 C．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)一定都變大 D．只有A1的示數(shù)變大 解析：閉合S時，輸出電路電阻減小，副線圈中電流增大，V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，則A1示數(shù)也變大，由于V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，則V2示數(shù)變小，A3示數(shù)變?。? 答案：B