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2021高考物理一轮复习 第11章 交变电流 传感器 第2讲 变压器 电能的输送课时作业

2021高考物理一轮复习 第11章 交变电流 传感器 第2讲 变压器 电能的输送课时作业

年级：
姓名：

- 9 -

第2讲　变压器　电能的输送
　　时间：50分钟　　　满分：100分
一、选择题(本题共11小题，每小题8分，共88分。其中1～8题为单选，9～11题为多选)
1．(2019·吉林省名校联合一模)变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则(　　)
A．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数少
B．副线圈的导线应当粗些，且副线圈的匝数多
C．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数少
D．原线圈的导线应当粗些，且原线圈的匝数多
答案　A
解析　街头见到的变压器是降压变压器，可知原线圈的匝数比副线圈的匝数多，由于功率相同，而原线圈中电压大，所以原线圈的电流比副线圈的电流要小，副线圈的电流大，导线要用粗的，原线圈的电流小，导线要用细的。故A正确，B、C、D错误。
2．(2019·四川德阳三诊)用同样的交流电分别给甲、乙两个电路同样的灯泡供电，结果两个电路中的灯泡均能正常发光，乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶3，则甲、乙两个电路的电功率之比为(　　)

A．5∶3 B.5∶2
C．1∶1 D.25∶9
答案　A
解析　设灯泡的额定电流为I，则甲图中电路的功率为P1＝UI，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶3，根据变流比可知，乙图中原线圈中电流为I，乙图中电路的功率为P2＝U·I＝P1，因此甲、乙两个电路的功率之比为5∶3，故A正确，B、C、D错误。
3．(2019·重庆南开中学高考模拟)如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格完全相同的灯泡均正常发光，则该理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　)

A．3∶2∶1 B.3∶1∶1
C．1∶1∶1 D.4∶2∶1
答案　B
解析　设每个灯泡的额定电流为I，由灯泡正常发光和输入功率等于输出功率知，U1I＝U2·2I＋U3I，所以U1＝2U2＋U3，设灯泡的额定电压为U，则U2＝U，U3＝U，U1＝3U，所以n1∶n2∶n3＝U1∶U2∶U3＝3∶1∶1，故B正确。
4．(2019·山东省评价大联考三模)如图，理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端，P为滑动变阻器的滑片，RT为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，则(　　)

A．P向左滑动时，变压器的输出电压变大
B．P向左滑动时，变压器的输入功率变大
C．RT温度升高时，灯L变亮
D．RT温度升高时，适当向右滑动P可保持灯L亮度不变
答案　D
解析　P向左滑动时，变压器原线圈电压和原、副线圈的匝数比均不变，输出电压不变，故A错误；P向左滑动时，滑动变阻器电阻变大，副线圈回路总电阻增大，输出功率减小，所以变压器的输入功率也变小，故B错误；RT温度升高时，热敏电阻的阻值减小，副线圈回路总电阻减小，总电流增大，滑动变阻器的分压增大，灯L两端电压减小，灯L变暗，故C错误；RT温度升高时，热敏电阻阻值减小，只有适当向右滑动P，才能使灯L分压不变，从而保持灯的亮度不变，故D正确。
5.在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2＝2∶1。在不接负载的情况下(　　)

A．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 V
B．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 V
C．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为440 V
答案　B
解析　在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比等于原、副线圈中产生的感应电动势之比。给一个线圈通交变电流后，其内部磁通量只有一半通过另一个线圈，因此另一线圈的磁通量的变化率只有通电线圈的一半。当给线圈1输入电压U1时，＝＝＝＝×＝。当给线圈2输入电压U2′时，＝＝＝＝×＝。所以B正确，A、C、D错误。
6．(2019·福建南平二模)如图所示，理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u＝220sin(100πt) V的交变电流。原线圈匝数n＝1100，副线圈匝数n1＝60匝，n2＝50匝，C、D之间接入电容器，E、F之间接入内阻为10 Ω的电动机M，它们都能恰好正常工作。则(　　)

A．该交流电的频率为100 Hz
B．副线圈中磁通量变化率的最大值为0.2 Wb/s
C．该电容器的耐压值为12 V
D．该电动机的输入功率为10 W
答案　B
解析　根据u＝220sin(100πt) V可得2πf＝100π rad/s，解得f＝50 Hz，故A错误；原、副线圈磁通量变化率相等，根据n＝u可得，副线圈中磁通量变化率的最大值为＝ Wb/s＝0.2 Wb/s，故B正确；该电容器的额定电压为交变电压的最大值，即为U1m＝×220 V＝12 V，而击穿电压即耐压值大于额定电压12 V，故C错误；电动机两端电压：U2＝×220 V＝10 V，若EF之间接阻值是10 Ω的纯电阻，则消耗的功率为10 W，因EF之间接阻值是10 Ω的电动机，则电动机输入的功率不等于10 W，D错误。
7．(2019·山东青岛一模)如图，为某小型水电站电能输送的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶20，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为3∶1。升压变压器原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，用户的总电阻为R(可视为纯电阻)，输电线总电阻r＝R，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压U为(　　)

A．2 Um B.3 Um
C.4Um D.6Um
答案　B
解析　升压变压器原线圈两端电压的有效值为U1＝；升压变压器副线圈两端的电压为U2＝20×＝10Um；输电线路上损失的电压为ΔU＝Ir＝IR；故降压变压器原线圈的电压为U3＝U2－ΔU；降压变压器副线圈两端电压U＝U3，副线圈中电流：I′＝3I，则U＝3IR；联立解得：U＝3Um，B正确。
8．(2019·重庆一中高三第一学期一诊)在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1；a、b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R＝10 Ω，则下列说法正确的是(　　)

A．电压表示数约为4.50 V
B．电压表示数约为6.36 V
C．电流表示数约为0.90 A
D．电路消耗的功率为8.10 W
答案　B
解析　根据图乙可得，原线圈中电压的有效值为：U＝＝ V＝18 V，则副线圈的电压为：U′＝U＝9 V，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为U有，则有：·T＝T，解得：U有＝ V≈6.36 V，则电压表的示数约为6.36 V，电流为：I′＝＝ A＝0.636 A，则电流表的示数约为0.636 A，故A、C错误，B正确；电路消耗的功率为：P＝I′2R＝0.6362×10 W≈4.04 W，故D错误。
9．(2019·河南安阳二模)如图所示，发电机的输出电压u＝1000sin100πt(V)，通过理想降压变压器给若干盏灯泡供电，输电线上连接可调电阻r。变压器原线圈两端接有理想交流电压表V，副线圈干路接有理想交流电流表A，下列说法正确的是(　　)

A．电压表V的示数始终为1000 V
B．仅接入灯泡增多，电流表A的示数增大
C．仅可调电阻r增大，电压表V的示数增大
D．仅可调电阻r增大，电流表A的示数减小
答案　BD
解析　发电机输出电压的有效值为1000 V，因可调电阻r分压，故电压表V的示数小于1000 V，A错误；仅接入灯泡增多，则副线圈中总电阻减小，电源的输出功率变大，原线圈中的电流变大，电流表A的示数增大，B正确；仅可调电阻r增大，r分压增大，原线圈两端电压会减小，即电压表V的示数减小，副线圈两端电压也会减小，则副线圈中电流减小，即电流表A的示数减小，C错误，D正确。
10．(2019·长沙一模)如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1，且分别接有电阻R1和R2，R1＝R2＝400 Ω。U为电压有效值不变的正弦交流电源，闭合开关K时，通过电阻R2的电流如图乙所示，则此时(　　)

A．用电压表测量交流电源电压约为424 V
B．交流电源的输出功率为90 W
C．断开开关K后，通过电阻R1的电流变成原来的一半
D．R1和R2消耗的功率之比为1∶2
答案　AB
解析　通过R2的电流有效值I2＝ A＝0.3 A，由＝得，通过R1的电流有效值I1＝0.15 A，副线圈两端的电压U2＝I2R2＝120 V，由＝得，原线圈两端电压U1＝240 V，而U＝U1＋I1R1＝300 V≈424 V，A正确；交流电源的输出功率P＝UI1＝90 W，B正确；断开开关后，通过电阻R1的电流为0，C错误；R1消耗的功率P1＝IR1，R2消耗的功率P2＝IR2，P1∶P2＝I∶I＝1∶4，D错误。
11．(2019·河南许昌高三二诊)有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，如图所示。若将该电路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，5个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏。则下列可能的是(　　)

A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1
B．该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为1∶4
C．副线圈中的灯泡仍能发光，只是更亮些
D．副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗
答案　AC
解析　S接在位置1时，5个灯泡发光亮度相同，所以原线圈电流与副线圈电流之比为1∶4，根据＝＝可知该变压器是降压变压器，原副线圈匝数比为4∶1，故A正确，B错误；S接到位置2时，原线圈输入电压变大，根据电压与匝数的关系可知副线圈电压变大，灯泡仍能发光，但亮度变大，故C正确，D错误。
二、非选择题(本题共1小题，共12分)
12．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。求：
(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)
(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？
答案　(1)1∶3　72∶11　(2)320 V　5760 W
解析　(1)输电电路图如图所示，

由ΔP＝4%P输出和ΔP＝IR
得I2＝＝6 A
则U送＝＝1500 V
升压变压器原、副线圈匝数比
＝＝＝
输电线上电压损失ΔU＝I2R＝60 V
故降压变压器输入电压
U1＝U送－ΔU＝1440 V
故降压变压器原、副线圈匝数比＝＝＝。
(2)若不用变压器，则输电电流I＝＝18 A
U＝U0－IR＝320 V，P＝P输出－I2R＝5760 W。