2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第2講 變壓器 電能的輸送課時作業(yè)（含解析）

變壓器 電能的輸送基礎(chǔ)題組一、單項選擇題1如圖所示為一種變壓器的實(shí)物圖，根據(jù)其銘牌上所提供的信息，以下判斷正確的是()A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(dāng)原線圈輸入交流電壓220 V時，副線圈輸出直流電壓12 VD當(dāng)原線圈輸入交流電壓220 V、副線圈接負(fù)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220 V，輸出電壓為12 V，該變壓器為降壓變壓器，故選項A錯誤，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(fù)載時，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項D錯誤答案：B2(2019·江西萍鄉(xiāng)模擬)如圖所示為汽車的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關(guān)連接到12 V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，當(dāng)開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_時，副線圈中產(chǎn)生10 000 V以上的電壓，火花塞中產(chǎn)生火花下列說法中正確的是()A變壓器的原線圈要用粗導(dǎo)線繞制，而副線圈可以用細(xì)導(dǎo)線繞制B若該點(diǎn)火裝置的開關(guān)始終閉合，火花塞的兩端會持續(xù)產(chǎn)生高壓C變壓器原線圈輸入的12 V電壓必須是交流電，否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓D該點(diǎn)火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須小于原線圈的匝數(shù)解析：汽車的點(diǎn)火裝置是利用變壓器原理工作的，當(dāng)開關(guān)始終閉合時，通過原線圈的電流恒定，原線圈中產(chǎn)生的磁場恒定，則在副線圈上不會產(chǎn)生電壓，所以B錯誤；由題可知原線圈處接12 V的直流電源，當(dāng)斷開開關(guān)瞬間原線圈中電流迅速變化，會產(chǎn)生變化的磁場，則在副線圈中可能產(chǎn)生高壓，所以C錯誤；由可知，要在副線圈中產(chǎn)生高壓，則原線圈匝數(shù)必須小于副線圈的匝數(shù)，所以D錯誤故選A.答案：A3(2019·湖南長沙長郡中學(xué)模擬)如圖所示，理想變壓器原、副線圈各接一個電阻R1和R2，原線圈中接有220 V交流電源，此時兩只電阻上的電壓都是10 V，設(shè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1，電阻R1和R2消耗的功率之比為k1，則()An21，k Bn21，kCn441，k Dn441，k解析：原線圈接220 V的電壓，而R1兩端的電壓為10 V，所以理想變壓器輸入端的電壓為U1210 V，輸出端的電壓為U210 V，根據(jù)公式可得n21，電阻R1和R2消耗的功率之比為k1，即，因?yàn)?，故k，A正確答案：A4在如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2221，原線圈接u1220·sin 100t (V)的交變電流，電阻R10 ，電流表、電壓表均為理想電表，則()A電壓表的讀數(shù)為10 VB電流表的讀數(shù)為22 AC電阻R消耗的功率為10 WD變壓器的輸出功率為10 W解析：輸入電壓的有效值為U1220 V，根據(jù)得U2U110 V，故選項A錯誤；電流表的示數(shù)為I21 A，故選項B錯誤；電阻消耗的功率為P2U2I210 W，故選項C錯誤；理想變壓器的輸入電功率等于副線圈回路負(fù)載消耗功率，故選項D正確答案：D5(2019·福建泉州質(zhì)檢)如圖所示，利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不變，當(dāng)用電高峰到來時()A輸電線上損耗的功率減小B電壓表V1的示數(shù)減小，電流表A1增大C電壓表V2的示數(shù)增大，電流表A2減小D用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小解析：當(dāng)用電高峰到來時，用戶消耗的功率變大，則電流表A2讀數(shù)變大，輸電線上的電流變大，輸電線上損耗的功率變大，選項A錯誤；電流表A1增大，因?yàn)榘l(fā)電廠的輸出電壓恒定，則升壓變壓器的次級電壓不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項B錯誤；輸電線上的電壓損失變大，故降壓變壓器的初級電壓減小，次級電壓也減小，即電壓表V2的示數(shù)減小，選項C錯誤；用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例11，因?yàn)檩旊娋€上的電流增大，則電壓損失增大，U1不變，所以用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例減小，故D正確答案：D二、多項選擇題6(2019·黑龍江牡丹江一中檢測)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是101，原線圈輸入交變電壓u100·sin 50t (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R10 .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 AB電流表示數(shù)是 AC電阻R消耗的電功率為10 WD電容器的耐壓值至少是10 V解析：由題意知原線圈輸入電壓有效值為100 V，所以副線圈電壓為10 V，由于電容器通交流，所以電流表示數(shù)大于1 A，不一定是 A，故A、B錯誤；電阻R消耗的電功率為P W10 W，故C正確；副線圈電壓最大值為10 V，電容器的耐壓值至少是10 V，所以D正確答案：CD7如圖所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b，當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說法正確的是()A原、副線圈匝數(shù)比為91B原、副線圈匝數(shù)比為19C此時a和b的電功率之比為91D此時a和b的電功率之比為19解析：設(shè)燈泡的額定電壓為U0，兩燈均能正常發(fā)光，所以原線圈輸入端電壓為U19U0，副線圈兩端電壓為U2U0，故，根據(jù)得，選項A正確，B錯誤；根據(jù)公式可得，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式PUI可得，燈泡a和b的電功率之比為19，選項C錯誤，D正確答案：AD8圖乙中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n251.原線圈接入如圖甲所示的正弦交流電電路中電表均為理想電表，定值電阻R1R24 ，D為理想二極管(該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，則()A電阻R2兩端的電壓頻率為50 HzB電流表的示數(shù)為5 AC原線圈的輸入功率為150 WD將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變解析：由題圖甲可知，交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，而變壓器及二極管均不會改變交流電的頻率，故電阻R2兩端的電壓頻率為50 Hz，故A正確；經(jīng)變壓器后，輸出電壓為20 V，因二極管的單向?qū)щ娦?，只有一半時間內(nèi)有電壓加在R2兩端，則由有效值的定義可得U10 V，則電流表的示數(shù)為2.5 A，故B錯誤；原線圈輸入功率等于副線圈輸出的功率，輸出功率P W(2.5)2×4 W150 W，故C正確；因輸出電壓由輸入電壓決定，故將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變，故D正確答案：ACD能力題組一、選擇題9(2019·四川南充高級中學(xué)高三模擬)如圖所示，10匝矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場的軸OO以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，線框電阻不計，面積為0.5 m2，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1和L2.已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，開關(guān)斷開時L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01 A，則()A若從圖示位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為200sin 100t VB若開關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將增大C若開關(guān)S閉合，燈泡L1將更亮D燈泡L1的額定功率為2 W解析：變壓器的輸入電壓的最大值為UmNBS10×0.4×0.5×100 V200 V，從垂直中性面位置開始計時，故線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值為uUmcos t200·cos 100t V，故A錯誤；若開關(guān)S閉合，輸出電壓不變，輸出端電阻減小，故輸出電流增加，故輸入電流也增加，電流表示數(shù)將增大，故B正確；若開關(guān)S閉合，輸出電壓不變，故燈泡L1亮度不變，故C錯誤；變壓器輸入電壓的有效值為U1 V100 V，開關(guān)斷開時L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01 A，燈泡L1的額定功率等于此時變壓器的輸入功率，為PU1I1100×0.01 W W，故D錯誤答案：B10如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中心接頭，電壓表V和電流表A均為理想電表，除滑動變阻器電阻R、定值電阻R0以外的其余電阻不計，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1220sin 100t V下列說法中正確的是()At s時刻，c、d兩點(diǎn)間的電壓瞬時值為110 VB當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為22 VC單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小D當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變大解析：由c、d兩點(diǎn)間的電壓瞬時值表達(dá)式u1220sin 100t V可知，當(dāng)t s時，u1220sin V110 V，選項A錯誤由得U2220× V22 V，故電壓表示數(shù)小于22 V，選項B錯誤單刀雙擲開關(guān)與a連接，滑片P向上移動時，電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大，選項C錯誤當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，原、副線圈匝數(shù)比由101變成51，且原線圈兩端電壓不變，可知輸出電壓增大，兩電表示數(shù)均變大，選項D正確答案：D11如圖甲、乙所示，兩種情況下燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L2、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比n1n231，則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為()AP、PB9P、C.、9P D.、P解析：由題意可知，n2n3，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P，設(shè)燈泡L2、L3的電壓為U，電流為I，電阻為R，兩種情況下變壓器輸入電壓為3U，變壓器輸入電流為I；題圖甲中L1的功率為P19P；題圖乙中L1的功率為P2(I)2R，選項B正確答案：B12(多選)如圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 .降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時其阻值變小電壓表顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW.下列說法中正確的有()A降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50 HzB遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為180 kWC當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表的示數(shù)變大D當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，輸電線上的電流變大解析：由題圖乙知交流電的周期0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，升壓變壓器副線圈電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I30 A，輸電線損失的電壓為UIR30×100 V3 000 V，遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為PUI90 kW，B錯誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時其阻值減小，相當(dāng)于副線圈中用電器增加，副線圈中電流增大，輸電線上電流增大，輸電線上損失電壓增大，副線圈兩端電壓減小，定值電阻的分壓增大，所以電壓表的示數(shù)變小，C錯誤，D正確答案：AD13(多選)(2019·湖北恩施一中模擬)如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路線圈在有界勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，磁場只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈面積為S，轉(zhuǎn)動角速度為，匝數(shù)為N，線圈電阻不計下列說法正確的是()A將原線圈抽頭P向上滑動時，燈泡變暗B電容器的電容C變大時，燈泡變暗C圖示位置時，矩形線圈中瞬時感應(yīng)電動勢最大D若線圈abcd轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?，則變壓器原線圈電壓的有效值為NBS解析：在題圖中將原線圈抽頭P向上滑動時，原線圈的匝數(shù)變大，故輸出的電壓變小，燈泡變暗，選項A正確；電容器的電容C變大時，電容對電流的阻礙作用變小，故燈泡變亮，選項B錯誤；圖示位置時，線圈的面積與磁感線方向垂直，故矩形線圈中瞬時感應(yīng)電動勢最小，選項C錯誤；若線圈abcd轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?，且線圈轉(zhuǎn)動一周只有半周產(chǎn)生感應(yīng)電壓，在這半周中，電壓的最大值是2NBS，設(shè)變壓器原線圈電壓的有效值為U，則t×2t，即UNBS，選項D正確答案：AD二、非選擇題14某村在距村莊較遠(yuǎn)的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機(jī)輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 ，線路損耗的功率為輸出功率的4%.求：(1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？(不計變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？解析：(1)輸電電路圖如圖所示，由P4%P輸出和PI22R得I2 6 A則U送1 500 V升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比輸電線上電壓損失UI2R60 V故降壓變壓器輸入電壓U1U送U1 440 V故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比(2)若不用變壓器，則輸電電流I18 AUU0IR320 V，PP輸出I2R5 760 W答案：(1)137211(2)320 V5 760 W9