2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做14 變壓器 電能的輸送

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1、大題精做十四 變壓器 電能的輸送精選大題1【山陽(yáng)質(zhì)檢】如圖所示，矩形線圈abcd匝數(shù)n100匝，面積S0.5m2，電阻不計(jì)，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。線圈通過(guò)金屬滑環(huán)E、F與理想變壓器原線圈相連，變壓器的副線圈接一只“10 V 10 W”燈泡。接在矩形線圈和原線圈間的熔斷器的熔斷電流的有效值I1.5 A、電阻忽略不計(jì)，現(xiàn)使線圈abcd繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，燈泡正常發(fā)光。求：(1)線圈abcd中電動(dòng)勢(shì)有效值；(2)變壓器原、副線圈匝數(shù)之比；(3)副線圈中最多可以并聯(lián)多少盞這樣燈泡?！窘馕觥浚?）電動(dòng)勢(shì)最大值EmnBS502V電動(dòng)勢(shì)有效值EEm250V。（2

2、）原線圈輸入電壓U1E，副線圈輸出電壓U210V原、副線圈匝數(shù)之比：n1n2U1U2501051。（3）在熔斷器未熔斷情況下，原線圈最大輸入功率P1mI1mU1副線圈最大輸出功率：P2mP1m燈最多盞數(shù)：nP2mP7。2【南寧三中期末】某個(gè)水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，發(fā)電機(jī)的電壓為250 V。通過(guò)升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為2 ，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V。要求在輸電線上損失的功率控制為5 kW（即用戶得到的功率為95 kW）。請(qǐng)你設(shè)計(jì)兩個(gè)變壓器的匝數(shù)比。(1)畫(huà)出遠(yuǎn)距離輸送電能的線路示意圖。(2)降壓變壓器輸出的電流是多少？輸電線上通過(guò)的電流是多少？

3、(3)輸電線上損失的電壓是多少？升壓變壓器輸出的電壓是多少？(4)兩變壓器的匝數(shù)比各應(yīng)等于多少？【解析】(1)輸電線路示意圖如圖所示。(2)降壓變壓器輸出的電流即用戶得到的電流:I4P4U49.5104220475011A431.8A由P損I2R線,得輸電線上通過(guò)的電流為:IP損R線5103250A。(3)輸電線上損失的電壓為:U線IR線100V對(duì)理想變壓器P1P2U2I得升壓變壓器的輸出電壓U22000V降壓變壓器的輸入電壓U3U2-IR線1900V。(4)根據(jù)理想變壓器匝數(shù)與電壓的關(guān)系n1n2U1U2250200018n3n4U3U419002209511。1【濟(jì)寧期末】如圖所示，理想變壓

4、器原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表和可變電阻R以及若干標(biāo)稱值為“6 V 6 W”的相同燈泡。輸入端交變電壓u的圖象如圖所示，電壓表的讀數(shù)為9 V。(1)求變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2；(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(gè)數(shù)；(3)為滿足第(2)問(wèn)中要求，求可變電阻R應(yīng)調(diào)到的電阻值。【解析】（1）根據(jù)圖象可得，原線圈中電壓的最大值U1m272V，有效值為U127V因?yàn)楦本€圈兩端電壓表的讀數(shù)為9V，所以U29V變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1:n2U1:U23:1.（2）設(shè)原線圈中通過(guò)的電流為I1，副線圈中通過(guò)的電流為I2.為使副線

5、圈接入的燈泡最多，則I1取允許通過(guò)的最大電流的有效值，即為3 A.根據(jù)U1I1U2I2解得I29 A正常發(fā)光時(shí)每個(gè)燈泡中電流為I燈P額U額 1 A 所以最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù)為nI2I燈9盞. (3)可變電阻兩端的電壓為URU2-U額3 V 可變電阻R的阻值為RURI213.2【東營(yíng)調(diào)研】理想變壓器原線圈與變阻器串聯(lián)后接在電壓有效值不變的正弦交流電源上，變壓器原副線圈匝數(shù)比n1n214，副線圈接“200 V 100 W”的用電器RL(設(shè)其電阻保持不變)，當(dāng)變阻器電阻R5 時(shí)，用電器RL正常工作。則：(1)正弦交流電源的電壓U為多大？(2)變壓器ab兩端的等效電阻R為多大？(3)通過(guò)推算說(shuō)明欲使

6、用電器RL工作時(shí)的功率不大于其額定功率，變阻器滑片只能從R5 的位置向哪個(gè)方向調(diào)？【解析】（1）設(shè)理想變壓器原線圈兩端的電壓為U1，原線圈中的電流為I1，則有：U1ULn1n2I1PLU1正弦交流電源電壓的有效值為：UU1+IR代入數(shù)據(jù)解得：U60V（2）ab端輸入的電壓為：U114UL1420050V；流過(guò)電流：I14I24PUL40.52A；則由歐姆定律可知：RU1I1代入數(shù)據(jù)解得：R50225（3）用電器正常工作時(shí)有：U2200V對(duì)應(yīng)的電壓為：U150V而電源電壓為：U60V則：U210V欲使用電器RL工作時(shí)的功率不大于其額定功率，則U2200Vab端電壓U150V，則電阻分壓U210V

7、，故電阻R5，所以滑片應(yīng)向上調(diào).3【信陽(yáng)模擬】如圖所示，兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ水平放置，導(dǎo)軌右端接理想變壓器的原線圈，變壓器副線圈與理想電流表、定值電阻構(gòu)成一閉合電路。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上，在水平外力F的作用下從t0時(shí)刻開(kāi)始在圖示兩虛線范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)問(wèn)的變化規(guī)律為vv0sint。導(dǎo)軌的寬度為L(zhǎng)，垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，定值電阻為R，變壓器線圈匝數(shù)之比n1n212，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。求：(1)從t0到時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量Q；(2)從t0到時(shí)間內(nèi)外力F所做的功W?！窘馕觥浚?）ab棒產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為E1BLvBLv0sint 其有效

8、值為U122BLv0 由U1U2n1n2可得U2n2n1U12BLv0 從t0到t2時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為QU22Rt4B2L2v02R （2）從t0到t2時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為Q114QB2L2v02R從t0到t2時(shí)間內(nèi)ab棒動(dòng)能增加Ek12mv02 由功能關(guān)系可知：WQ1+EKB2L2v02R+12mv024【云南測(cè)試】如圖所示，匝數(shù)n100的正方形線圈abcd固定在豎直平面內(nèi)，與電阻R1、理想變壓器連成電路。在線圈的中心水平放置一個(gè)條形磁鐵，使磁鐵繞豎直方向的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈內(nèi)的磁通量Wb。已知線圈的電阻r4 ，R146 ，R210 ，其余導(dǎo)線的電阻不計(jì)。變壓器原、副線圈的匝數(shù)

9、比n1n241。求：(1)線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值Em；(2)若斷開(kāi)S2，閉合S1，求磁鐵從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，通過(guò)R1的電荷量q；(3)斷開(kāi)S1，閉合S2，求R2消耗的功率P。【解析】(1)EmnBSnm代入數(shù)據(jù)可得：Em1002501002002V(2)qIt，IEr+R1，Ent，m聯(lián)立解得：qnR1+rnmR1+r10025046+4C225C(3)EEm2EU1+I1rU1:U2n1:n2I1:I2n2:n1U2I2R2PU22R2解得P238 W。5交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S0.05 m2，線

10、圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度T。如果用此發(fā)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)標(biāo)有“220 V 11 kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個(gè)理想變壓器，電路如圖。求：(1)發(fā)電機(jī)的輸出電壓為多少？(2)變壓器原副線圈的匝數(shù)比為多少？(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多少？【解析】(1)矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：EmNBS1100 V發(fā)電機(jī)的輸出電壓為電壓有效值：U11100 V。(2)由U2220 V知：。(3)根據(jù)P入P出2.2104 W又P入U(xiǎn)1I1，解得I120 A。6【沙市中學(xué)檢測(cè)】有一臺(tái)內(nèi)阻為1 的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電，如圖所

11、示，升壓變壓器的匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻R4 ，全校共22個(gè)班，每班有“220 V 40 W”的電燈6盞，若保證電燈全部正常發(fā)光，求：(1)發(fā)電機(jī)輸出功率多大？(2)發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)多大？(3)輸電效率是多少？(4)若使用燈數(shù)減半且正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半？【解析】(1) 對(duì)降壓變壓器：U2I2U3I3nP燈22640 W5 280 W而U241U3880V所以I2nP燈W25280880A6A對(duì)升壓變壓器：U1I1U2I2I22R+U2I2（624+5 280） W5 424 W所以P出5 424 W；(2) 因?yàn)閁2U2+I2R（880+64） V904 V所以U114U2226V又因?yàn)閁1I1U2I2，所以I1U2I2U1250V；(3)P用P總1000052805424100009700；(4) 電燈減少一半時(shí)，nP燈2 640 W，I2nP燈U22640880A3A所以P出nP燈+I22R（2 640+324） W2 676 W由計(jì)算可看出發(fā)電機(jī)的輸出功率減少一半還要多。因輸電線上的電流減少一半，輸電線上電功率的損失減少到原來(lái)的14。6