2022-2022版高考物理一轮复习课后限时集训31变压器电能的输送含解析新人教版.doc

课后限时集训(三十一)课后限时集训(三十一)变压器 电能的输送变压器 电能的输送(建议用时：40 分钟)基础对点练题组一：理想变压器基本规律的应用1(多选)理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，原线圈两端接通交流电源，则()A原、副线圈中电流频率之比f1f2101B原、副线圈两端电压之比为U1U2101C原、副线圈内交变电流之比I1I2110D变压器输入和输出功率之比P1P2101BC根据变压器的电压比U1U2n1n2和电流比I1I2n2n1可知选项 B、C 是正确的；对于理想变压器，不改变电流的频率，输入与输出的功率应相等，即P1P2，所以选项 A、D 是错误的。2.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 21。电池和交变电源的电动势都为 6 V，内阻均不计。下列说法正确的是()AS 与a接通的瞬间，R中无感应电流BS 与a接通稳定后，R两端的电压为 0CS 与b接通稳定后，R两端的电压为 3 VDS与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为 21BC由理想变压器的原理可知，当 S 与a接通电流稳定时，由于通过原线圈与副线圈中的磁通量不发生变化，故在副线圈中无感应电流，但在刚接通瞬间，副线圈两端的电压不为零，R中有感应电流，故 A 错误，B 正确；当 S 与b接通稳定后，原线圈中接有交变电流，由变压器的变压比可得副线圈两端电压为 3 V，C 正确；变压器并不改变交变电流的频率，D 错误。3.(2019石家庄检测)如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比n1n2n31051，其中匝数为n1的原线圈接到 220 V 的交流电源上，匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I32 A，电阻R2110，则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是()A10 A,12 AB10 A,20 AC1 A,0.7 A D1 A,3 AC根据电压与匝数成正比可得U1n1U2n2U3n3，已知n1n2n31051，U1220 V，解得U2110 V，U322 V，根据欧姆定律得I2U2R21 A，根据变压器的输入功率和输出功率相等可得U1I1U2I2U3I3，解得I10.7 A，C 正确。题组二：理想变压器的动态分析4理想变压器原线圈接如图甲所示的正弦交变电压，变压器原线圈匝数n1270 匝，P是副线圈上的滑动触头，当P处于如图乙所示位置时，副线圈连入电路的匝数n2135 匝，电容器C恰好不被击穿，灯泡 L 恰能正常发光，R是滑动变阻器。以下判断正确的是()甲乙A若向下移动P，电容器的电荷量增加B若保持P不动，向下移动R的滑片，灯泡变暗C若保持R的滑片不动，向下移动P，灯泡变亮D电容器的击穿电压为 112 VD原线圈输入电压的有效值U1Um222 V，当P位于题图乙所示位置，副线圈电压的有效值U2n2n1U111 V，电容器C恰好不被击穿，若向下移动P，电容器C两端的电压减小，由QCU可知，电容器所带的电荷量减少，A 错误。若保持P不动，向下移动R的滑片，R接入电路的电阻减小，流过灯泡的电流增大，灯泡变亮，B 错误。若保持R的滑片不动，向下移动P，则副线圈的电压变小，灯泡变暗，C 错误。电容器的击穿电压Um2U2112 V，D正确。5.(2019上饶检测)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u12202sin(100t)V，则()A当单刀双掷开关与a连接时，电压表 V1的示数为 22 VB当t1600 s 时，电压表 V0的读数为 1102 VC单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表 V1的示数变小，电流表示数增大D当单刀双掷开关由a扳向b时，变压器输入功率增大D原线圈两端的电压U122022 V220 V，当单刀双掷开关与a连接时，U2110U122 V，电压表 V1的示数等于变阻器两端的电压，所以电压表 V1的示数小于 22 V，A 错误。电压表的示数为有效值，所以电压表 V0的读数为 220 V，B 错误。滑动变阻器滑片P向上移动，接入电路的电阻增大，R副总增大，I2减小，即电流表示数减小，定值电阻R0两端电压减小，而U2不变，所以电压表 V1的示数增大，C 错误。当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈匝数减少，由U1U2n1n2知U2增大，I2增大，电流表读数增大，电压表 V1的示数增大，副线圈电路中消耗的功率增大，故变压器输入功率增大，D 正确。题组三：远距离输电问题6(2019定州模拟)如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时()A输电线上损耗的功率减小B电压表 V1的示数减小，电流表的示数 A1增大C电压表 V2的示数增大，电流表的示数 A2减小D用户功率与发电厂输出功率的比值减小D当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表 A2示数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项 A 错误；因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级线圈电压不变，即电压表 V1的示数不变，选项 B 错误；电流表 A1的示数增大，输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级线圈电压减小，降压变压器次级线圈电压也减小，即电压表 V2的示数减小，选项 C 错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例PP损P1I2RU1I1UU1，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故 D 正确。7(2019龙岩模拟)如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2，T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是()A当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大B当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小C输电线上损失的功率 PU2 2RD 要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比n2n1，同时应增大降压变压器的匝数比n3n4D当用户的用电器增多时，用户消耗的功率变大，P4变大，P3变大，用户电流变大，输电线上电流变大，电压损失U损变大，U1U2n1n2，U2不变，U3U4n3n4，U4变小；而 PU2U32R，故 A、B、C 错误。要减小线路的损耗，应增大升压器的匝数比n2n1，输电电压变大，在输送功率一定的条件下，输电线电流减小，T2输入电压变大，要用户得到额定电压，同时应增大降压变压器的匝数比n3n4，D 正确。考点综合练8(多选)(2019南京模拟)如图所示为远距离输电示意图。发电机输出功率P恒定。用户消耗的功率为P用户，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，输电线总电阻为r。下列说法正确的是()A升压变压器原、副线圈匝数比n1n2U1U2B将P下移，用户获得的电压将升高C输电线上的功率关系为PP用户U2 2rD若U2提高为原来的 10 倍，输电线上损失的功率为原来的1100AD变压器的原、副线圈两端电压与匝数成正比，即n1n2U1U2，A 正确。若P下移，降压变压器的原线圈匝数增大，U4n4n3U3，用户获得的电压降低，B 错误。输电线上的功率关系为PP用户U2 损r，C 错误。若U2提高为原来的 10 倍，输送线路上的电流变为原来的110，故输电线上损失的功率为原来的1100，D 正确。9.(2019沈阳检测)一台交流发电机的输出电压表达式为u1 0002sin(100t)V，通过匝数之比为 41 的理想降压变压器给若干盏“220 V60 W”的灯泡供电，如图所示，输电线总电阻r10，其他电阻不计，为了保证灯泡正常发光，接入电路的灯泡数量为()A44B176C195D783B每盏灯泡的电流IPLUL311 A，设有n盏灯能够正常工作，则原线圈的电流I114nI344n，原线圈两端电压U14UL880 V，所以电阻r消耗的电压UrUU1120 V，根据欧姆定律可得Ur344nr，联立解得n176，B 正确。10(多选)(2019遵义模拟)图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55，、为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为 110 V，下列表述正确的是()甲乙A电流表的示数为 2 AB原、副线圈匝数比为 12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为 100 HzAC由题图乙可知，交流电的周期T0.02 s，频率f1T50 Hz，故 D 错误；输入电压的最大值U1m2202 V，有效值U1U1m2220 V，电压表测副线圈电压有效值，U2110 V，电流表示数I2U2R2 A，故 A 正确；原、副线圈匝数比n1n2U1U221，故 B 错误；交流电流表、交流电压表测交流电的有效值，故 C 正确。11.(多选)(2019佛山模拟)理想变压器原线圈a匝数n1200 匝，副线圈b匝数n2100匝，线圈a接在u442sin 314t V 的交流电源上，“12 V6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R216，电压表 V 为理想电表。下列推断正确的是()A交变电流的频率为 100 HzB穿过铁芯的磁通量的最大变化率为25 Wb/sC电压表 V 的示数为 22 VDR1消耗的功率是 1 WBD由u442sin 314t V 知 2f314，得f50 Hz，A 错；在副线圈中，小灯泡正常发光，知副线圈中的电流为 0.5 A，进而可求出R2两端的电压为 8 V，故副线圈两端的电压为 20 V，电压表的示数为 20 V，C 错；副线圈两端电压的最大值为 202 V；由法拉第电磁感应定律知：n2t202 V，可得：t25 Wb/s，B 对；由U1U2n1n2和I1I2n2n1，可知原线圈两端的电压为 40 V，电流为 0.25 A，故加在R1两端的电压为 44 V40 V4 V，故R1消耗的功率为 1 W，D 对。12(2019成都模拟)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为 12 V、电阻为 2 的电动机 M。原线圈输入的交流电压如图乙所示。闭合开关 S，电动机正常工作，电流表示数为 1 A。下列判断正确的是()甲乙A副线圈两端的电压有效值为 222 VB滑动变阻器R的接入电阻为 10 C电动机输出的机械功率为 12 WD若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小B根据题图乙可知U1220 V，根据理想变压器变压公式可得副线圈两端的电压有效值为U2n2n1U1110220 V22 V，选项 A 错误；根据题述电动机正常工作，电流表示数为 1 A，则滑动变阻器两端电压UR22 V12 V10 V，根据欧姆定律可知滑动变阻器R的接入电阻为R10 ，选项 B 正确；电动机输入的电功率P121 W12 W，电动机的热功率P热122 W2 W，由PP热P出，可得电动机输出的机械功率为P出10 W，选项 C 错误；若电动机突然卡住，就相当于一个 2 的纯电阻，副线圈电流IU2Rr22102 A1.83 A，则副线圈的电流增大，副线圈的电功率增大，根据变压器输出功率决定输入功率可知，原线圈输入功率将变大，选项 D 错误。13(2019龙岩模拟)利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为 1 的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为 14，降压变压器匝数比为 41，输电线的总电阻R4，全校共 22个班，每班有“220 V40 W”灯 6 盏，若全部电灯正常发光，求：(1)发电机输出功率；(2)输电线路的效率；(3)发电机电动势的有效值。解析：(1)降压变压器输出电压为 220 V，则有U3U4n3n441解得U3880 V电灯正常发光时的电流IPU211 A降压变压器负载中的总电流I4226I24 A降压变压器输入端电流I3n4n3I46 A导线上损失的电压U损I3R24 V升压变压器输出电压U2U3U损904 V则发电机输出功率PU2I35 424 W。(2)用户获得的实际功率P用226P额5 280 W则输电效率P用P100%97.3%。(3)由U1U2n1n2可得U1n1n2U2226 V其输入电流I1n2n1I324 A则有EU1I1r250 V。答案：(1)5 424 W(2)97.3%(3)250 V