（江蘇專用）2023版高考物理大一輪復習第十章交變電流傳感器第2講變壓器電能的輸送

PAGEPAGE1第2講變壓器電能的輸送1．如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，電池和交變電源的電動勢都為6V，內(nèi)阻均不計．以下說法正確的選項是()．圖1A．S與a接通的瞬間，R中無感應(yīng)電流B．S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0C．S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3VD．S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為2∶1解析S與a接通的瞬間，副線圈有瞬間的感應(yīng)電流，A錯誤；S與a接通穩(wěn)定后，理想變壓器的原線圈電流穩(wěn)定不變，副線圈電壓為零，B正確；S與b接通穩(wěn)定后，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2，可得R兩端的電壓為3V，C正確；原、副線圈的頻率相同，D錯誤．答案BC2．如圖2所示為一種變壓器的實物圖，根據(jù)其銘牌上所提供的信息，以下判斷正確的選項是()．圖2A．這是一個升壓變壓器B．原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多C．當原線圈輸入交流電壓220V時，副線圈輸出直流電壓12VD．當原線圈輸入交流電壓220V、副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流小解析根據(jù)銘牌上所提供的信息可知：變壓器的輸入電壓為220V，輸出電壓為12V，該變壓器為降壓變壓器，應(yīng)選項A錯誤，選項B正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓，選項C錯誤；由理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓，故副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項D錯誤．答案B3．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，V為交流電壓表．當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．以下判斷正確的選項是()圖3A．電壓表的示數(shù)等于5VB．電壓表的示數(shù)等于eq\f(5,\r(2))VC．實現(xiàn)點火的條件是eq\f(n2,n1)>1000D．實現(xiàn)點火的條件是eq\f(n2,n1)<1000解析交流電壓表測的是交流電的有效值，對正弦交流電，其電壓有效值U＝eq\f(Um,\r(2))，所以B正確、A錯誤；根據(jù)題意，副線圈電壓峰值大于5000V時就可以點燃氣體，對理想變壓器eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2m,U1m)>eq\f(5000,5)＝1000，C正確、D錯誤．答案BC4．如圖4所示，有一臺交流發(fā)電機E，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.設(shè)T1的輸入電壓U1一定，當用戶消耗的電功率變大時，有()．圖4A．U2減小，U4變大 B．U2不變，U3變小C．P1變小，P2變小 D．P2變大，P3變大解析當用戶消耗的電功率增大時，升壓變壓器的輸入功率必增大，即P1增大，輸入電壓U1為定值不變，升壓變壓器的匝數(shù)不變，故輸出電壓U2不變，由于P1增大，由P1＝U1I1＝P2＝U2I2可得，I1增加，P2、I2增加，由閉合電路歐姆定律得：U3＝U2－I2R，故U3減小，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)不變，所以隨U3減小，U4減小，A錯誤，B正確；由于用戶消耗的電功率增加，即P4增加，理想變壓器無功率損耗可得：P3＝P4，功率P3也增加，故C錯誤，D正確．答案BD5．一個不計電阻的矩形線圈繞在其平面內(nèi)并且垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢圖象如圖5所示，并且接在原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,3)的理想變壓器原線圈兩端，那么()．圖5A．變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝108VB．感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝36eq\r(2)sin10πtVC．t＝0.2s時穿過線圈平面的磁通量變化率最大D．t＝0.1s時穿過線圈平面的磁通量最大解析由題圖象可知感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝36eq\r(2)V，感應(yīng)電動勢的有效值為E＝eq\f(Em,\r(2))＝36V，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,3)可計算得U2＝108V，A對；由圖象可知周期T＝0.4s，ω＝eq\f(2π,T)＝5π，B錯；由圖象可知t＝0.1s時線圈平面和磁場方向平行，穿過線圈平面的磁通量最小為零，D錯；t＝0.2s時線圈的感應(yīng)電動勢為零，穿過線圈平面的磁通量變化率最小，C錯．答案A6．圖6甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．以下說法正確的選項是()圖6A．輸入電壓u的表達式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D．假設(shè)S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W解析由圖象可知Um＝20eq\r(2)V，T＝0.02s，故ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，即輸入電壓u的表達式u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，所以A項錯誤．斷開S2后兩燈泡串聯(lián)，總電壓仍為4V，所以L1、L2均不能正常發(fā)光，B項錯誤．根據(jù)P入＝P出＝eq\f(U2,R)可知斷開S2后R增大，P入變小，C項錯誤．假設(shè)S1接2，由P＝eq\f(U2,R)可得P＝eq\f(42,20)W＝0.8W，故答案為D.答案D7．如圖7所示，圖(a)中的變壓器是一理想變壓器，其輸出端輸出電壓信號如圖(b)所示(圖線為正弦曲線)，電路中電阻R＝55Ω，圖中交流電流表、交流電壓表為理想電表，其中電流表A1與電流表A2的讀數(shù)之比為1∶4，以下說法中正確的選項是()．圖7A．電壓表V1的示數(shù)為880VB．電壓表V2的示數(shù)為220eq\r(2)VC．原線圈輸入功率為220WD．原線圈中交變電壓的頻率為100Hz解析由題圖(b)可知交流電的有效值為220V，電壓表V2測副線圈兩端電壓，故示數(shù)為220V，B錯；交流電的周期為0.02s，頻率為50Hz，D錯；根據(jù)U1I1＝U2I2得：U1＝880V，A對；副線圈的輸出功率為eq\f(U\o\al(2,2),R)＝880W，等于原線圈的輸入功率，故C錯．答案A8．如圖8所示，T為理想變壓器，A1、A2為理想交流電流表，V1、V2為理想交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻(光照增強，電阻減小)，原線圈兩端接恒壓正弦交流電源，當光照增強時()．圖8A．電壓表V1示數(shù)變小B．電壓表V2示數(shù)變大C．電流表A1示數(shù)變大D．電流表A2示數(shù)變大解析變壓器的輸入電壓一定，那么輸出電壓不變，電壓表V1的示數(shù)不變，A選項錯；當入射光增強時，光敏電阻R3的阻值迅速減小，變壓器的負載總阻值減小，那么由P出＝eq\f(U2,R總)＝Ieq\o\al(2,2)R總知，變壓器的輸出功率增加了，電流表A2的示數(shù)變大了，D選項對；再由P入＝UI1＝P出知，電流表A1的示數(shù)變大，C選項對；變壓器的輸出電壓不變，而R1兩端的電壓增加了，那么電壓表V2的示數(shù)變小，B選項錯．答案CD9．2022年9月28日，中國第二條特高壓交流電工程獲批，國家電網(wǎng)副總經(jīng)理舒印彪表示：該公司第二條特高壓交流電工程已獲得發(fā)改委批準，投資規(guī)模、線路長度和輸電容量都比之前工程大一倍以上．如圖9所示是遠距離輸電示意圖，電站的輸出電壓U1＝250V，輸出功率P1＝100kW，輸電線電阻R＝8Ω.那么進行遠距離輸電時，以下說法中正確的選項是()圖9A．假設(shè)電站的輸出功率突然增大，那么降壓變壓器的輸出電壓減小B．假設(shè)電站的輸出功率突然增大，那么升壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線損耗比例為5%時，所用升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,16)D．用10000V高壓輸電，輸電線損耗功率為8000W解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U1不變時，U2也不變，故B錯誤；由U3＝U2－eq\f(P1,U2)R知，電站的輸出功率突然增大，U3減小，又eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，故U4也減小，A正確；I1＝eq\f(P1,U1)＝400A，I2＝eq\r(\f(ΔP,R))＝25A，eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(25,400)＝eq\f(1,16)，所以C正確；用10000V高壓輸電，即U2′＝10000V，I2′＝eq\f(P1,U2′)＝10A，ΔP′＝I2′2R＝8×102W，所以D錯誤．答案AC10．如圖10所示，50匝矩形閉合導線框ABCD處于磁感應(yīng)強度大小B＝eq\f(\r(2),10)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,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，以下說法正確的選項是()．圖10A．圖示位置穿過線框的磁通量變化率不為零B．線框中產(chǎn)生交變電壓的表達式為u＝500eq\r(2)sin(200t)VC．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為50∶11D．允許變壓器輸出的最大功率為2200W解析圖示位置穿過線框的磁通量最大，但由于沒有邊切割磁感線，所以無感應(yīng)電動勢，磁通量的變化率為零，A選項錯誤；線框中交變電壓u＝NBSωsinωt＝500eq\r(2)sin(200t)V，B選項正確；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(500,220)＝eq\f(25,11)，C選項錯誤；變壓器輸出的最大功率等于輸入的最大功率P＝UI＝500×10W＝5000W，D選項錯誤．答案B11．某同學自制變壓器，原線圈為n1匝，在做副線圈時，將導線ab對折后并在一起，在鐵芯上繞n2圈，從導線對折處引出一個接頭c，連成如圖11所示電路．S為單刀雙擲開關(guān)，線圈電阻不計，原線圈接u1＝Umsinωt(V)的交流電源．以下說法正確的選項是()．圖11A．S接b時，電壓表示數(shù)為eq\f(\r(2)n2Um,n1)B．S接c時，電壓表示數(shù)為eq\f(\r(2)n2Um,2n1)C．S接c時，滑動觸頭P向下移動，變壓器輸入功率變大D．S接c時，滑動觸頭P向上移動，變壓器輸入電流變大解析S接b時，副線圈屬于雙線繞法，不管原線圈中交流電源如何變化，副線圈中都不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以電壓表示數(shù)為零，選項A錯誤；S接c時，根據(jù)理想變壓器的電壓比關(guān)系U1∶n1＝U2∶n2，且U1＝eq\f(Um,\r(2))，解得U2＝eq\f(\r(2)n2Um,2n1)，選項B正確；S接c時，滑動觸頭P向下移動，連入電路的有效電阻增大，P入＝P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R)減小，選項C錯誤；滑動觸頭P向上移動，連入電路的有效電阻減小，副線圈中的電流I2＝eq\f(U2,R)增大，因U2I2＝U1I1，所以變壓器輸入電流I1變大，選項D正確．答案BD12．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4800kW·h.求：(1)輸電效率η和輸電線的總電阻r；(2)假設(shè)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？解析(1)輸送功率P＝500kW，一晝夜輸送電能E＝Pt＝12000kW·h輸電線上損失的電能ΔE＝48