通用版2020版高考物理大一轮复习考点规范练36理想变压器电能的输送新人教版含答案

1 考点规范练考点规范练 3636 理想变压器理想变压器 电能的输送电能的输送 一、单项选择题 1 1.一电器中的变压器可视为理想变压器,它将 220 V 交变电流变为 110 V。已知变压器原线圈匝数为 800,则副 线圈匝数为( ) A.200B.400C.1 600D.3 200 答案 B 解析根据变压器的变压规律得,n2= n1=×800=400,选项 B 正确。 U1 U2 = n1 n2 U2 U1 110 220 2 2. 用 220 V 的正弦式交变电流通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是 110 V,通过负载的电流图像如 图所示,则( ) A.变压器输入功率约为 3.9 W B.输出电压的最大值是 110 V C.变压器原、副线圈匝数比是 12 D.负载电流的函数表达式i=0.05sin A (100t + 2) 答案 A 2 解析由题意知U1=220V,U2=110V,所以=21,U2m=110V,选项 B、C 均错误;由图像可知 n1 n2 = U1 U22 I2m=0.05A,T=0.02s,则负载电流的函数表达式为i=0.05sin100tA,选项 D 错误;变压器的输入功率 P1=P2=I2U2=×110W3.9W,选项 A 正确。 0.05 2 3 3. 在如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=221,原线圈接u1=220sin 100t V 的交 2 变电流,电阻R=10 ,电流表、电压表均为理想电表,则( ) A.电压表的读数为 10 V 2 B.电流表的读数为 22 A C.电阻R消耗的功率为 10 W 2 D.变压器的输出功率为 10 W 答案 D 解析输入电压的有效值为U1=220V,根据得U2= U1=10V,故 A 错误;电流表的示数为I2= =1A,故 B 错 Em 2 U1 U2 = n1 n2 n2 n1 U2 R 误;电阻消耗的功率为P2=U2I2=10W,故 C 错误;理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率,故 D 正 确。 4 4.如图所示,匝数为 50 匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B= T 的水平匀强磁场中,线框面积 2 10 S=0.5 m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度=100 rad/s 匀速转动,并与理想变压器原线 圈相连,副线圈接入一只“220 V,60 W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为 10 A,下列说法 正确的是( ) 3 A.线框在图示位置产生的感应电动势最大 B.线框产生的电动势有效值为 250 V 2 C.变压器原、副线圈匝数之比为 2522 D.允许变压器输出的最大功率为 1 000 W 答案 C 解析在图示位置,线框和磁感线垂直,磁通量最大,切割磁感线的速度为 0,线框中产生的感应电动势为零,A 错 误;线框中产生的感应电动势最大值Em=NBS=250V,其有效值E=Em=250V,B 错误;灯泡能正常发光,说明 2 2 2 副线圈两端电压U2=220V,由可知变压器原、副线圈匝数之比为 2522,C 正确;熔断器允许通过的最大 U1 U2 = n1 n2 电流为 10A,即I1=10A,P1=U1I1=250×10W=2500W,因此变压器允许输出的最大功率为 2500W,D 错误。 5 5.自耦变压器铁芯上只绕一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,右图为一降压式自耦变压器的示意图, 其副线圈可调。现将原线圈接入一正弦交流电压,副线圈接入一可调电阻,电路中的 A、V 分别为理想交流电流 表和交流电压表。下列说法正确的是( ) A.只将滑片P顺时针旋转,电压表 V 的示数变大 B.只将滑片P逆时针旋转,电流表 A 的示数变大 4 C.只将滑片Q向上移动,电压表 V 的示数变小 D.只将滑片Q向下移动,电流表 A 的示数变小 答案 B 解析只将滑片P顺时针旋转,副线圈匝数减小,由可知电压表 V 的示数变小,故 A 错误;只将滑片P逆时 U1 U2 = n1 n2 针旋转,副线圈匝数增大,由可知电压表 V 的示数增大,功率增大,由P2=P1=U1I1,可知I1增大,即电流表 A U1 U2 = n1 n2 的示数变大,故 B 正确;只将滑片Q向上移动,电压表 V 的示数不变,故 C 错误;只将滑片Q向下移动,电阻减小, 功率增大,电流表 A 的示数变大,故 D 错误。 6 6.一台某型号(见表格)的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图所示。发电机到安置区的距离是 400 m,输 电线路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为 2.5×10-4,安置区家用电 器的总功率为 44 kW。当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时( ) 型号 AED6500S 输出电 压范围 220300 V 最大输 出功率 60 kW A.输电线路中的电流为 20 A B.发电机的实际输出电压为 300 V C.在输电线路上损失的电功率为 8 kW D.如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压最大值是 300 V 5 答案 C 解析当这些额定电压为 220V 的家用电器都正常工作时,输电线路中的电流为I=200A,选项 A 错 P U = 44 × 103W 220V 误;导线电阻为R=2.5×10-4×400×2=0.2,则发电机的实际输出电压为U输=U+IR=260V,选项 B 错误;在输 电线路上损失的电功率为P损=I2R=8kW,选项 C 正确;如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电 压的最大值是Um=U输368V,选项 D 错误。 2 7 7.如图所示,一个理想变压器原线圈的匝数为 50,副线圈的匝数为 100,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导 轨间距为 0.4 m。导轨上有一长度略大于导轨间距且垂直于导轨的导体棒,导轨与导体棒的电阻忽略不计。副 线圈回路中电阻R1=5 ,R2=15 ,图中交流电压表为理想电压表。导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应 强度大小为 1 T 的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为v=5sin 10t(m/s),则下列说法正确的是( ) A.R1的功率为 0.2 W B.电压表的示数为 5 V 2 C.水平外力为恒力 D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 0.04 Wb/s 答案 D 解析导体棒切割磁感线产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律可得E=Blv,代入数据得E=2sin10tV。则原 线圈输入电压的有效值为U1=V,原、副线圈的电压与匝数成正比,则,解得U2=2V,B 错误。由 Em 2 =2 U1 U2 = n1 n22 欧姆定律可得副线圈回路中的电流为I2=A=A,则定值电阻R1的电功率为 U2 R1+ R2 = 22 5 + 15 2 10 P1=R1=×5W=0.1W,A 错误。由导体棒的速度公式可知,导体棒在做往复运动,则外力不可能为恒力,C 错 I22 ( 2 10) 2 6 误。由以上计算可知,感应电动势的最大值为Em=2V,则由法拉第电磁感应定律E=n,得磁通量变化率最大值 t 为Wb/s=0.04Wb/s,D 正确。 t = Em n1 = 2 50 8 8.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1n2=21,电表均为理想电表,两个电阻的阻值均为 1 ,C 是电容器,其击穿电压为 V。图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图像。下列说法正确的是( ) 2 2 A.输入电压的频率为 50 Hz,经过变压器后通过电阻的交变电流频率为 25 Hz B.S 断开时电压表的示数为 1.41 V,电流表的示数为 0.35 A C.S 断开时电压表的示数为 1 V,电流表的示数为 0.25 A D.闭合开关 S,电容器将被击穿 答案 C 解析由题图乙知T=0.02s,则f= =50Hz,变压器不改变交变电流的频率,所以输出的交变电流的频率仍为 50Hz, 1 T 故 A 错误;当 S 断开时,由可知,电压表的示数U2= U1=1V,I2= =0.5A,又,则电流表的示数 U1 U2 = n1 n2 n2 n1 U2 2R I1 I2 = n2 n1 I1= I2=0.25A,所以 B 项错误,C 项正确;开关 S 闭合前,右端电阻R两端电压最大值为V,开关 S 闭合后,电容 n2 n1 2 2 器C与右端电阻R并联,则并联总电阻小于 1,电容器两端的最大电压小于击穿电压V,所以电容器不会被 2 2 击穿,D 项错误。 二、多项选择题 9 9. 7 如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为 41,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦式交流电源;副 线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,V 是理想电压表。现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保 持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为 5.0 V,则( ) A.此时原线圈两端电压的最大值约为 34 V B.此时原线圈两端电压的最大值约为 24 V C.原线圈两端原来的电压有效值约为 68 V D.原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V 答案 AD 解析当R=5R0时,电压表 V 的示数为 5.0V,所以输出电流I出=,则变压器输出电压为I出R0+5V=6V,由 5.0V 5R0 得到输入电压的有效值为 24V,所以原线圈两端电压最大值为U134V,A 正确,B 错误;因I入I出 n1 n2 = U1 U22 =n2n1不变,故输入电流不变时输出电流也不变,当负载是R=11R0时,副线圈两端原来的电压有效值为I出 (R0+11R0)=12V,原线圈两端原来的电压有效值为 48V,C 错误,D 正确。 1010.在远距离输电中,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,那么( ) A.输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B.输电的电压越高,输电线路上损失的电压越大 C.输电线路上损失的功率跟输送电压的二次方成反比 D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比 答案 AC 8 解析输电线路上损失电压 U=IR,在R一定时,U和I成正比,A 正确;若U越高,I=越小,那么 U=IR越小, P U B 错误;输电线路上损失的功率 P=I2R,当 P 一定时,I= ,所以 P=R,即 P和U的二次方成反比,跟I的 P U ( P U) 2 二次方成正比,所以 C 正确,D 错误。 1111.图甲为某恒温装置的电路原理图,理想变压器原、副线圈匝数比为 51,R0为定值电阻,R为半导体热敏电 阻(阻值随温度的升高而减小),D为理想二极管,R1为电阻恒定的电热丝,AB间电压变化情况如图乙所示。下列 说法正确的是( ) A.AB间电压的有效值为 44 V B.原线圈两端电压的有效值为 220 V C.R处温度升高时,R1消耗的电功率减小 D.理想变压器原、副线圈中的电流之比为 15 答案 BC 解析根据电流的热效应有T,得AB间的电压有效值为UAB=22V;由于二极管的单向导电性,原、副 (44V)2 R T 2 = UAB2 R2 线圈的电流之比不再与匝数成反比,故 A、D 错误;由题图乙知副线圈电压的有效值为 44V,根据电压与匝数成 正比可得原线圈电压的有效值为 220V,故 B 正确;温度升高时,R减小,I2增大,R0分压变大,R1分压减小,故功率 也减小,C 正确。 1212.如图所示,理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯泡恰好都能正常发光,则下列说法 正确的是( ) 9 A.U1U2=34 B.U1U2=43 C.若将 L1短路,则副线圈的三个灯泡仍能正常发光 D.若将 L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的 4 3 答案 BD 解析设灯泡的额定电压为U,额定电流为I,则副线圈电压为 3U,电流为I,