2022高考物理一輪復(fù)習課時作業(yè)三十二變壓器電能的輸送含解析新人教版

變壓器電能的輸送(建議用時40分鐘)1．將輸入電壓為220V，輸出電壓為6V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30V的理想變壓器。原線圈匝數(shù)不變，副線圈原來是30匝，那么副線圈新增匝數(shù)為()A．120匝B．150匝C．180匝D．220匝【解析】選A。由理想變壓器的電壓與匝數(shù)關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，起初原、副線圈匝數(shù)分別是1100匝和30匝，把輸出電壓等于30V代入公式eq\f(U1,U2′)＝eq\f(n1,n2′)可得n2′＝150匝，所以需要新增150匝－30匝＝120匝，選項A正確。2.如下圖，理想變壓器原線圈的兩端a、b接正弦交流電源時，電壓表V的示數(shù)為220V，電流表A1的示數(shù)為0.20A。負載電阻R＝44Ω，那么以下判斷正確的選項是(電表均為理想交流電表)()A．原線圈和副線圈的匝數(shù)比為2∶1B．原線圈和副線圈的匝數(shù)比為5∶1C．電流表A2的示數(shù)為0.1AD．電流表A2的示數(shù)為0.4A【解析】選B。理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，那么U1I1＝Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))R，解得I2＝eq\r(\f(U1I1,R))＝eq\r(\f,44))A＝1.0A，所以原線圈和副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f,0.20)＝eq\f(5,1)，B正確，A、C、D錯誤。3．(創(chuàng)新題)電加熱器是指利用電能到達加熱效果的電器。采用智能控制模式，控溫精度高，可與計算機聯(lián)網(wǎng)。如圖為智能加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器。原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，通過人工智能設(shè)備調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V，調(diào)節(jié)前后()A.副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2【解析】選C。在輸入電壓U1和原線圈匝數(shù)n1不變的情況下，使輸出電壓U2有效值由220V降至110V，由eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)知，副線圈接入匝數(shù)應(yīng)該減為原來的一半，故副線圈的接入匝數(shù)之比為2∶1，故C正確；副線圈電壓減半，電阻不變，電流也隨之減半，所以電流之比為2∶1，故A錯誤；由P＝UI知，輸出功率之比為4∶1，故B錯誤；原線圈輸入功率等于副線圈輸出功率，所以原線圈輸入功率之比為4∶1，故D錯誤。4.(多項選擇)(2021·昆明模擬)如下圖為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電壓,I1為原線圈中的電流,那么 ()1及P的位置不變,K由a扳向b時,I1將增大1及P的位置不變,K由b扳向a時,R消耗功率減小1不變,K接在a處,使P上滑,I1將增大D.保持P的位置不變,K接在a處,假設(shè)U1增大,I1將增大【解析】選A、B、D。保持U1及P的位置不變,K由a扳向b時,n1減小,增大,由U2=U1知U2變大,那么輸出電流I2增大,輸出功率增大,輸入功率也增大,由P1=U1I1知,I1增大,A正確;同理,K假設(shè)由b扳向a,R消耗功率將減小,B正確;U1不變,K接在a處,使P上滑時,I2減小,I1也減小,故C錯誤;保持P的位置不變,K接在a處,假設(shè)U1增大,那么U2也增大,即I2=增大,那么P2增大,P1=P2,故I1也應(yīng)增大,故D正確。5．(多項選擇)輸電線路中某處漏電時，輸電線通過大地和電源構(gòu)成的回路中就存在漏電電流。如下圖為交流輸電線路上安裝的某漏電保護器工作原理圖，圖中M為電流互感器，原線圈為兩根輸電線雙繞線，雙線的繞線匝數(shù)為n1，副線圈的匝數(shù)為n2。當副線圈中的電流到達一定值時，就會觸發(fā)開關(guān)斷開電源供電電路(圖中未畫出)，以下說法正確的選項是()A.無論輸電線路上有無漏電現(xiàn)象，副線圈中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流B．只有輸電線路上有漏電現(xiàn)象時，副線圈中才會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．如圖，人的一只手接觸輸電線上的P點時，電流會經(jīng)人體傳入大地，如果允許通過人體的平安電流為Im，那么開關(guān)的觸發(fā)電流應(yīng)小于ImD．如圖，人的一只手接觸輸電線上的P點時，電流會經(jīng)人體傳入大地，如果允許通過人體的平安電流為Im，那么開關(guān)的觸發(fā)電流應(yīng)小于eq\f(n1,n2)Im【解析】選B、D。輸電線路上沒有漏電現(xiàn)象時，由于原線圈為輸電線雙繞線，兩根導(dǎo)線中的電流始終大小相等、方向相反，線圈中磁通量為零且磁通量保持不變，所以副線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，A錯誤；當輸電線上有漏電現(xiàn)象時，漏電點通過大地與電源構(gòu)成回路，原線圈上兩根雙繞線中的電流大小不同，磁通量不為0且發(fā)生變化，所以副線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B正確；當人體與線路中的P點接觸時，平安流過人體的最大電流為Im，等效為流過原線圈的電流為Im，根據(jù)理想變壓器變流比關(guān)系有eq\f(Im,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I2＝eq\f(n1,n2)Im，C錯誤，D正確?！绢}后反思】輸電線有無漏電現(xiàn)象的條件(1)輸電線路上無漏電現(xiàn)象時，線圈中磁通量為零，副線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；(2)輸電線路上有漏電現(xiàn)象時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流；根據(jù)理想變壓器匝數(shù)與電流關(guān)系分析觸發(fā)電流。6．(2021·烏魯木齊模擬)把圖甲所示的正弦式交變電流接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為熱敏電阻(溫度升高時其電阻減小)，R為定值電阻。以下說法正確的選項是()A．Rt處溫度升高時，電流表的示數(shù)變大，變壓器輸入功率變大B．Rt處溫度升高時，電壓表V1、V2示數(shù)的比值不變C．在t＝1×10－2s時，穿過該矩形線圈的磁通量為零D．變壓器原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u＝36sin50πt(V)【解析】選A。Rt溫度升高時，阻值減小，電流增大，而輸出電壓不變，所以變壓器輸出功率變大，而輸入功率等于輸出功率，那么輸入功率變大，故A正確；Rt處溫度升高時，電阻減小，電壓表V2測量Rt的電壓，那么電壓表V2示數(shù)減小，V1示數(shù)不變，那么電壓表V1示數(shù)與V2示數(shù)的比值變大，故B錯誤；在題圖甲的t＝0.01s時刻，u＝0，那么磁通量最大，此時矩形線圈平面與磁場方向垂直，故C錯誤；根據(jù)題圖甲可知，Em＝36eq\r(2)V，T＝0.02s，那么ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.02)＝100πrad/s，變壓器原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，故D錯誤。應(yīng)選A。7．(創(chuàng)新題)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1∶n2＝3∶1，原線圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及假設(shè)干“6V6W〞的相同燈泡。輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示。(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù)。(2)要求燈泡均正常發(fā)光，求電路中最多允許接入的燈泡個數(shù)。(3)為滿足第(2)問中要求，求可變電阻R應(yīng)調(diào)到的電阻值?！窘馕觥?1)根據(jù)圖象可得原線圈電壓的最大值U1m＝27eq\r(2)V，其有效值為U1＝27V根據(jù)n1∶n2＝U1∶U2代入數(shù)據(jù)后可得U2＝9V此即為電壓表的讀數(shù)。(2)設(shè)原線圈中通過的電流為I1，副線圈中通過的電流為I2為使副線圈接入的燈泡最多，那么I1取允許通過的最大電流的有效值為3根據(jù)U1I1＝U2I2代入數(shù)據(jù)后可得I2＝9正常發(fā)光時每個燈泡中電流為IL＝eq\f(PL,UL)＝1A，所以允許接入的燈泡個數(shù)為n＝eq\f(I2,IL)＝9盞。(3)電阻兩端電壓為UR＝9V－6V＝3V電阻阻值為R＝eq\f(UR,I2)＝eq\f(1,3)Ω。答案：(1)9V(2)9(3)eq\f(1,3)Ω【題后反思】由圖象可知原線圈兩端電壓和周期，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，逐項分析即可得出結(jié)論。此題考查的是學(xué)生讀圖的能力，根據(jù)圖象讀出交流電壓的最大值和周期，根據(jù)電壓和匝數(shù)之間的關(guān)系即可求得。8．(多項選擇)(2021·全國Ⅱ卷)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達B處時電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣′，到達B處時電壓下降了ΔU′。不考慮其他因素的影響，那么()A．ΔP′＝eq\f(1,4)ΔPB．ΔP′＝eq\f(1,2)ΔPC．ΔU′＝eq\f(1,4)ΔUD．ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU【解析】選A、D。由電功率公式得ΔP＝I2R,輸電線上電壓下降ΔU＝IR，輸電電流為I＝eq\f(P,U)，在輸送的電功率和輸電線電阻都不變時，U變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，那么ΔP′＝eq\f(1,4)ΔP，ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU，選項A、D正確，B、C錯誤。9.理想變壓器原、副線圈各接一個電阻R1和R2，原線圈中接有220V交流電源，此時兩只電阻上的電壓都是10V，設(shè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，電阻R1和R2消耗的功率之比為k∶1，那么()A．n＝21，k＝eq\f(1,21)B．n＝21，k＝eq\f(1,576)C．n＝441，k＝eq\f(1,24)D．n＝441，k＝eq\f(1,576)【解析】選A。原線圈接220V的電壓，而R1兩端的電壓為10V，所以理想變壓器輸入端的電壓為U1＝210V，輸出端的電壓為U2＝10V，根據(jù)公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得n＝21，電阻R1和R2消耗的功率之比為k∶1，即eq\f(UR1I1,UR2I2)＝eq\f(k,1)，因為eq\f(UR1,UR2)＝1，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，故k＝eq\f(1,21)，A正確。10.(多項選擇)如下圖，在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個臂上，當通入交變電流時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有三分之一通過另一個線圈，另三分之二通過中間的臂。線圈1、2的匝數(shù)比為2∶1，在不接負載的情況下，以下說法正確的選項是()A．當從線圈1輸入的電壓為180V時，從線圈2輸出的電壓為30VB．當從線圈1輸入的電壓為180V時，從線圈2輸出的電壓為60VC．當從線圈2輸入的電壓為120V時，從線圈1輸出的電壓為120VD．當從線圈2輸入的電壓為120V時，從線圈1輸出的電壓為80V【解析】選A、D。變壓器的工作原理為互感現(xiàn)象，當線圈1輸入的電壓為180V時，線圈1中每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eq\f(180V,n1)，即線圈1中磁通量的變化率為eq\f(180V,n1)，而線圈2只通過了三分之一的磁通量，所以每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eq\f(60V,n1)，所以線圈2產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eq\f(60V,n1)·n2＝30V，故A正確，B錯誤；當線圈2輸入的電壓為120V時，線圈2中每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eq\f(120V,n2)，即線圈2中磁通量的變化率為eq\f(120V,n2)，而線圈1中只有三分之一的磁通量通過，所以每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eq\f(40V,n2)，所以線圈1產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為eq\f(40V,n2)·n1＝80V，故C錯誤，D正確。11.(創(chuàng)新題)如下圖，一理想變壓器原線圈與每個副線圈的匝數(shù)比均為3∶1，原線圈與每個副線圈所連的電阻阻值均為R，原線圈接220V的正弦交流電，副線圈n2回路中電阻兩端的電壓為UR2，原線圈電阻與每個副線圈電阻消耗的功率的比值均為k。那么()A．UR2＝60Vk＝eq\f(4,9)B．UR2＝60Vk＝eq\f(2,3)C．UR2＝eq\f(220,3)Vk＝eq\f(4,9)D．UR2＝eq\f(220,3)Vk＝eq\f(2,3)【解析】選A。設(shè)原線圈電流為I1，那么根據(jù)n1I1＝2n2I2可得I2I1，由題意可知eq\f(Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))R,I1〕2R)＝k，解得k＝eq\f(4,9)，設(shè)原線圈電阻R上的電壓為UR1，那么eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(R1)),R)∶eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(R2)),R)＝k，即UR1＝eq\r(k)UR2，又eq\f(220V－UR1,n1)＝eq\f(UR2,n2)，解得UR2＝60V，A正確，B、C、D錯誤。12．某發(fā)電廠引進秸稈燃燒發(fā)電機設(shè)備，該發(fā)電機輸出功率為40kW，輸出電壓為400V，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為n1∶n2＝1∶5的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線的總電阻為r＝5Ω，電能到達該小區(qū)后再用變壓器降為220V。(1)畫出輸電過程的電路示意圖。(2)求輸電線上損失的電功率。(3)求降壓變壓器的變壓比n3∶n4。【解析】(1)輸電過程，電路示意圖如下圖。(2)因為eq\f(U1,U2)＝eq