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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第2講變壓器 電能的輸送課時作業(yè) 一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題至少一個答案正確,選不全得3分) 1.(xx三亞模擬)如圖所示,理想變壓器初級線圈的匝數(shù)為n1,次級線圈的匝數(shù)為n2,初級線圈的兩端a、b接正弦交流電源,電壓表V的示數(shù)為220V,負載電阻R=44Ω,電流表A1的示數(shù)為0.20A。下列判斷中正確的是　(　　) A.初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為2∶1 B.初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為5∶1 C.電流表A2的示數(shù)為0.1 A D.電流表A2的示數(shù)為0.4 A 2.(xx?？谀M)理想變壓器原、副線圈兩側(cè)一定相同的物理量有　(　　) A.交變電流的頻率　　　 B.交變電流的功率 C.磁通量的變化率 D.交變電流的電壓的最大值 3.(xx成都模擬)我國“西電東送”采用高壓輸電,繼三峽至常州500kV直流輸電工程后,又實現(xiàn)了三峽至廣東的500kV直流輸電工程。采用高壓直流輸電有 利于不同發(fā)電機為同一電網(wǎng)供電和不同電網(wǎng)的互聯(lián)。已知發(fā)電機輸出電壓為 450 V,關(guān)于高壓直流輸電,下列說法正確的是　(　　) A.高壓輸電可以減小輸電電流,從而減小輸電線的能量損耗 B.為實現(xiàn)高壓直流輸電,可以用變壓器直接改變恒定電流的電壓 C.升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為9∶10 000 D.恒定的直流輸電可以有效消除交流高壓輸電中感抗和容抗的影響 4.一輸入電壓為220 V,輸出電壓為36 V的變壓器副線圈燒壞,為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù),某同學(xué)拆下燒壞的副線圈,用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈。如圖所示,然后將原線圈接到220 V交流電源上,測得新繞線圈的端電壓為1 V,按理想變壓器分析,該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為　(　　) A.1 100,360　　　　　　　 B.1 100,180 C.2 200,180　　 D.2 200,360 5.(xx天津高考)通過一理想變壓器,經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P,原線圈的電壓U保持不變,輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時,線路損耗的電功率為P1,若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk,線路損耗的電功率為P2,則P1和分別為　(　　) A.,　　　　　　　　 B.()2R, C., D.()2R, 6.(xx來賓模擬)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,電阻R=22Ω,各電表均為理想電表。原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說 法正確的是　(　　) A.該輸入電壓的頻率為100Hz B.電壓表的示數(shù)為22V C.電流表的示數(shù)為1A D.電阻R消耗的電功率是22W 7.(xx泉州模擬)如圖所示,理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4∶1,原線圈接入一電壓為u=U0sinωt的交流電源,副線圈接一個R=27.5Ω的負載電阻。若U0= 220V,ω=100πrad/s,則下述結(jié)論正確的是　(　　) A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為55V B.副線圈中輸出交流電的周期為s C.原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A D.原線圈中的輸入功率為110W 8.(2011山東高考)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V,變電所需適時進行調(diào)壓,圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓u1不變,當(dāng)滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓。某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖乙所示。以下正確 的是　(　　) A.u2=190sin(50πt)V B.u2=190sin(100πt)V C.為使用戶電壓穩(wěn)定在220V,應(yīng)將P適當(dāng)下移 D.為使用戶電壓穩(wěn)定在220V,應(yīng)將P適當(dāng)上移 9.(能力挑戰(zhàn)題)如圖所示的電路中,有一自耦變壓器,左側(cè)并聯(lián)一只理想電壓表V1后接在穩(wěn)定的交流電源上;右側(cè)串聯(lián)燈泡L和滑動變阻器R,R上并聯(lián)一只理想電壓表V2。下列說法中正確的是　(　　) A.若F不動,滑片P向下滑動時,V1示數(shù)變大,V2示數(shù)變小 B.若F不動,滑片P向下滑動時,燈泡消耗的功率變小 C.若P不動,滑片F(xiàn)向下移動時,V1、V2的示數(shù)均變小 D.若P不動,滑片F(xiàn)向下移動時,燈泡消耗的功率變大 10.(xx淮安模擬)如圖所示,50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強度大小為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ω=200rad/s勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器原線圈相連,副線圈接入一只“220V　60 W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,熔斷器允許通過的最大電流 為10 A,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500V C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11 D.允許變壓器輸出的最大功率為5000W 二、計算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 11.(2011江蘇高考)(14分)圖甲為一理想變壓器,ab為原線圈,ce為副線圈,d為副線圈引出的一個接頭,原線圈輸入正弦式交變電壓的u -t圖像如圖乙所示。若只在ce間接一只Rce=400Ω的電阻,或只在de間接一只Rde=225Ω的電阻,兩種情況下電阻消耗的功率均為80W。 (1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式; (2)求只在ce間接400Ω電阻時,原線圈中的電流I1; (3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比。 12.(16分)在遠距離輸電時,要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個小型發(fā)電站,輸送的電功率為P=500kW,當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時,測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800kWh。求: (1)輸電效率η和輸電線的總電阻r; (2)若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電? 答案解析 1.【解析】選B。由題意可求得初級線圈的功率,利用理想變壓器初、次級線圈中的功率相等可求得次級線圈中的電流,再利用初、次級線圈中的電流之比可求得兩線圈的匝數(shù)比。由電壓表V的示數(shù)和電流表A1的示數(shù)可得初級線圈中的功率P1=U1I1,P1=P2=R,所以電流表A2的示數(shù)為I2==A=1.0 A,C、D錯誤;初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比==,A錯誤,B正確。 2.【解析】選A、B、C。理想變壓器原、副線圈中交變電流的頻率相同,因為磁通量始終相同,變化的周期一樣,A項正確;理想變壓器沒有能量損耗,B項正確;磁通量一樣,變化率也一樣,但根據(jù)公式E=n,匝數(shù)不同,E的最大值也就不一樣,C項正確,D項錯誤。 3.【解析】選A、C、D。采用高壓直流輸電,可以減小輸電電流及交流輸電中感 抗和容抗的影響,A、D正確;變壓器是利用互感現(xiàn)象進行工作的,對直流電路無變 壓作用,B錯誤;發(fā)電機發(fā)出的是正弦交變電流,先用變壓器升壓后再用整流器變成直流,變壓器的匝數(shù)比為===,故C正確。 4.【解析】選B。對新繞線的理想變壓器分析,根據(jù)變壓比公式得n1==匝=1100匝。對變壓器燒壞前分析,n2==匝=180匝,B正確。 5.【解題指南】解答本題的思路: 【解析】選D。原線圈的電流為I1=,由于P、U不變,故I1不變,由==k得P1=R=()2R;由==nk得P2=IR=()2R,則=,故選項D正確。 6.【解析】選B、D。由圖像可知,原線圈輸入電壓的周期T=0.02s,頻率為f=50Hz,A錯;原線圈輸入電壓的有效值為220V,副線圈的輸出電壓為22V,B對;電阻R消耗的電功率是P=W=22W,電流表的示數(shù)是I=A=0.1A,C錯,D對。 7.【解析】選C。原線圈中的輸入電壓的有效值為U==220V,由變壓器的變壓原理可知,副線圈輸出電壓的有效值為U′=55V,A錯誤;副線圈中的電流I′== A=2A,原線圈中的電流I=I′=0.5A,C正確;原線圈中的輸入功率P=UI=2200.5W=110 W,D錯誤;交流電的周期T==s=0.02s,B錯誤。 8.【解析】選B、D。由圖像可知,正弦式交變電壓的最大值為190V,其周期為0.02s,可得其表達式為u2=190sin(100πt)V,B選項正確,在u1、n2不變的前提下通過改變n1來使u2增大,由=可得應(yīng)使n1減小,故應(yīng)將P適當(dāng)上移,D選項正確。 9.【解析】選B。若F不動,滑片P向下滑動時,滑動變阻器接入電路中的電阻變 大,則副線圈回路中總電阻變大,則回路中電流減小,燈泡兩端電壓減小,功率變 小,滑動變阻器兩端電壓變大,V2的示數(shù)變大,而原線圈兩端電壓不變,則A錯誤、B正確;若P不動,滑片F(xiàn)向下移動時,根據(jù)理想變壓器特點可知原線圈兩端電壓不變,副線圈兩端電壓減小,則副線圈回路中電流變小,燈泡L消耗的功率減小,電壓表V2的示數(shù)減小,C、D錯誤。 【變式備選】如圖所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓,不會有很大的波動,輸出電壓通過輸電線輸送給用戶。輸電線的電阻用R0表示,變阻器R表示用戶用電器的總電阻,當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移動時,下列說法中正確的是　(　　) A.與增加用電器的數(shù)目達到的效果相同 B.A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大 C.V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大 D.變壓器的輸入功率增大 【解析】選A、B、D。當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移動時,用電器的總電阻減小,相當(dāng)于并聯(lián)的用電器數(shù)目增加,同時變壓器的輸入功率增大,A、D對;電網(wǎng)供電是“用多少供多少”,輸出電流增大則輸入電流增大,B正確;但變壓器的輸出電壓則由輸入電壓決定,當(dāng)輸入電壓和變壓器的匝數(shù)比一定時,輸出電壓一定,C錯。 10.【解析】選C、D。圖示位置為中性面,穿過線框的磁通量為最大,A錯;線框中產(chǎn)生交變電壓的最大值為Emax=NBSω=500V,其有效值應(yīng)為U==500V,B項錯;副線圈接入一只“220V　60 W”燈泡,且燈泡正常發(fā)光,故副線圈的電壓為220V,根據(jù)原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比,得原、副線圈匝數(shù)比為25∶11,C對;熔斷器允許通過的最大電流為10A,即原線圈上的最大功率為5000W,根據(jù)能量守恒定律知,允許變壓器輸出的最大功率為5000W,故D項對。 11.【解析】(1)由題圖乙知ω=200πrad/s,　 (2分) 輸入電壓瞬時值uab=400sin(200πt)V (1分) (2)電壓有效值U1==200V 理想變壓器P1=P2 原線圈中的電流I1==0.28A (3分) (3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1,根據(jù)變壓器規(guī)律有 =,=　 (3分) 由題意有:=,　 (2分) 聯(lián)立可得:=　 (3分) 答案：(1)uab=400sin(200πt)V (2)0.28A　(3)4∶3 12.【解析】(1)輸送功率P=500kW,一晝夜輸送電能E=Pt=1xxkWh (1分) 輸電線上損失的電能ΔE=4800kWh (1分) 終點得到的電能E′=E-ΔE=7200kWh,　 (1分) 所以輸電效率η==60% (1分) 輸電線上的電流I==100A (2分) 輸電線損耗功率Pr=I2r,　 (2分) 其中Pr==200kW (1分) 得r=20Ω?！? (2分) (2)輸電線上損耗功率Pr=()2r∝　 (2分) 原來Pr=200kW,現(xiàn)在要求Pr′=10kW,　 (1分) 解得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U′=22.4kV。　 (2分) 答案：(1)60%　20Ω　(2)22.4 kV 【總結(jié)提升】遠距離輸電問題的解題技巧 (1)有關(guān)遠距離輸電問題,應(yīng)先畫出遠距離輸電的示意圖,并將已知量和待求量寫在示意圖的相應(yīng)位置。 (2)抓住輸電的兩端——電源和用電器;分析一條線——輸電線;研究兩次電壓變換——升壓和降壓。 (3)以變壓器為界將整個輸電電路劃分為幾個獨立回路,各回路分別用歐姆定律,串、并聯(lián)的特點及電功、電功率等公式進行計算,聯(lián)系各回路的是原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率和輸出功率的關(guān)系。