2014屆高三物理一輪 10.2變壓器 電能的輸送課后鞏固訓(xùn)練（含解析）

第課時變壓器電能的輸送 【測控導(dǎo)航】知識點題號1.變壓器原理及應(yīng)用1、2、4、6、10、122.變壓器的動態(tài)變化問題5、7、8、9、113.遠距離輸電3、818題為單選題;911題為多選題1.(2011年新課標(biāo)全國卷)如圖,一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為12,副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220 V,額定功率為22 W;原線圈電路中接有電壓表和電流表.現(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光.若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù),則(A)A.U=110 V,I=0.2 A B.U=110 V,I=0.05 AC.U=1102 V,I=0.2 AD.U=1102 V,I=0.2 A解析:由燈泡正常發(fā)光可知,U=220 V,I=P燈U=0.1 A;U=n1n2U=110 V,I=n2n1I=0.2 A,電壓表、電流表的示數(shù)均為有效值,故選項A正確.2.(2012年新課標(biāo)全國卷)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈,原、副線圈都只取該線圈的某部分.一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示,其副線圈匝數(shù)可調(diào).已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝;原線圈為1 100匝,接在有效值為220 V的交流電源上.當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,負載R上的功率為2.0 kW.設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1,負載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則U2和I1分別約為(B)A.380 V和5.3 AB.380 V和9.1 AC.240 V和5.3 AD.240 V和9.1 A解析:根據(jù)題意可知,n1=1 100匝,n2=1 900匝,由變壓規(guī)律可得U2=U1n2n1=2201 9001 100V=380 V;由題意知,P2=2.0 kW,由P1=P2得,U1I1=P2,即I1=P2U1=2 000220 A9.1 A,選項B正確.3.(2013資陽模擬)一臺發(fā)電機輸出的電功率為50 kW,輸出電壓為250 V,現(xiàn)欲用變壓器升壓后向遠處輸電,輸電線的總電阻為8 ,若不考慮輸電線路的感抗和容抗對輸電的影響,則(B)A.輸送電壓越高,輸電線上損失的功率越大B.若升壓變壓器的變壓比為14,輸電線上損失的功率為20 kWC.若升壓變壓器的變壓比為18,輸電線上損失的功率為10 kWD.若不用升壓變壓器,輸電線上損失的功率將達到320 kW解析:根據(jù)P損=P輸出U22R線可知,輸送功率一定時,輸送電壓越高,輸電線上損失的功率越小,選項A錯誤;若升壓變壓器的變壓比為14,輸送電壓升高為U2=1 000 V,輸電線上損失的功率為P損=P輸出U22R線=501031 00028 W=2104 W,選項B正確;若升壓變壓器的變壓比為18,輸送電壓升高為U2=2 000 V,輸電線上損失的功率為P損=P輸出U22R線=50103200028 W=5103 W,選項C錯誤;若不用升壓變壓器,輸電線上損失的功率也不可能超過輸出功率,所以選項D錯誤.4.(2012北京市朝陽區(qū)一模)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=21,原線圈兩端接正弦式交變電流,其電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,則副線圈兩端電壓的有效值和頻率分別為(A)A.110 V,50 HzB.110 V,0.5 HzC.220 V,50 HzD.220 V,0.5 Hz解析:變壓器不改變交變電流的頻率,由題ut圖像看出,該交變電壓的周期T=210-2 s,故其頻率f=1T=1210-2 Hz=50 Hz;由題ut圖像還可看出,該交變電壓的最大值Um=311 V,故其有效值U=Um2=3112 V220 V,代入變壓器的變壓比公式得副線圈兩端電壓的有效值U2=n2n1U1=n2n1U=12220 V=110 V.綜上所述,正確選項為A.解決此類問題要注意:一要理解掌握變壓器的變壓原理,即只改變電壓、電流,而不改變其頻率;二要看清坐標(biāo)軸刻度、單位.5.(2013惠州六校聯(lián)考)一理想變壓器的原線圈連接一只電流表,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié),如圖所示.在副線圈上連接了定值電阻R0和滑動變阻器R,P為滑動變阻器的滑動觸頭.原線圈兩端接在電壓為U的交流電源上.則(B)A.保持Q的位置不動,將P向上滑動時,電流表的讀數(shù)變大B.保持Q的位置不動,將P向上滑動時,電流表的讀數(shù)變小C.保持P的位置不動,將Q向上滑動時,電流表的讀數(shù)不變D.保持P的位置不動,將Q向上滑動時,電流表的讀數(shù)變小解析:Q位置不動,輸出電壓不變,P向上滑動,R阻值變大,輸出電流變小,輸入電流變小,電流表讀數(shù)變小,選項A錯,B對;P位置不動,R不變,Q向上滑動,輸出電壓變大,輸出電流變大,輸入電流變大,電流表讀數(shù)變大,選項C、D錯.6.如圖所示,L1和L2是輸電線,甲是電壓互感器,乙是電流互感器.若已知變壓比為1 0001,變流比為1100,并且知道電壓表示數(shù)為220 V,電流表示數(shù)為10 A,則輸電線的輸送功率為(C)A.2.2103 WB.2.210-2WC.2.2108 WD.2.2104 W解析:根據(jù)U1U2=n1n2,n1n2=I2I1得,U1=2.2105 V,I1=1 000 A,所以輸電線的輸送功率P=U1I1=2.2108 W,選項C正確.7.(2013自貢模擬)如圖所示,M是一個小型理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)之比n1n2=101,接線柱a、b接一正弦交流電源,電壓u=2202sin 100t(V).變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖,其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度升高而減小),R1為一定值電阻.下列說法正確的是(D)A.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,電阻R1的功率變小B.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,電壓表V2的示數(shù)變大C.當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,電流表A的示數(shù)變小D.電壓表V1示數(shù)為22 V解析:根據(jù)題意,輸入電壓的有效值U1=220 V,再根據(jù)變壓比公式可知,副線圈的輸出電壓為U2=22 V,因為輸入電壓決定輸出電壓,所以當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,副線圈電壓不變,仍是22 V,即電壓表V1示數(shù)仍是22 V,選項D正確;當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時,R2隨溫度升高而減小,副線圈電路的總電阻減小,輸出電流I2增大,電阻R1的功率P=I22R1變大,R2兩端的電壓U=U2-I2R1變小,即電壓表V2的示數(shù)變小,輸入電流I1=n2n1I2=0.1I2變大,所以電流表A的示數(shù)變大,選項A、B、C錯誤.8.在如圖所示的遠距離輸電電路圖中,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變.隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,下列說法中正確的是(C)A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線上損耗的功率增大D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例減小解析:設(shè)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為N1、降壓變壓器的匝數(shù)比為N2、發(fā)電廠輸出電壓為U1,輸出功率為P1,則升壓變壓器的輸出電壓為U1N1,輸電線中的電流為P1N1U1,輸電線上損耗的功率為P12RN12U12,降壓變壓器輸出電壓為U1N1-P1N1RU1N2,輸電線上損耗的功率占總功率的比例為P1RN12U12,可見,當(dāng)輸出功率P1增大時,選項C正確,選項A、B、D錯誤.9.(2013德州高三期末)如圖(甲)所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為559,副線圈接有一定值電阻R和熱敏電阻RT(電阻隨溫度升高而減小),原線圈所接電源電壓按圖(乙)所示規(guī)律變化,則下列說法正確的是(AD)A.原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=2202sin100tVB.電壓表示數(shù)為362VC.熱敏電阻RT周圍環(huán)境溫度升高,電流表的示數(shù)減小D.熱敏電阻RT周圍環(huán)境溫度升高,變壓器的輸入功率增大解析:由圖(乙)知原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u=2202sin100tV,故選項A對;由于U1=220 V及電壓比公式U1U2=n1n2,解得U2=36 V,故選項B錯誤;熱敏電阻RT周圍環(huán)境溫度升高,其阻值減小,變壓器的輸出電流增大,從而導(dǎo)致變壓器的輸入電流增大,電流表示數(shù)增大,變壓器的輸入功率增大,故選項C錯誤,D正確.10.(2012年山東卷)圖(甲)是某燃氣爐點火裝置的原理圖.轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖(乙)所示的正弦交變電壓,并加在一理想變壓器的原線圈上,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,V為交流電壓表.當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5 000 V時,就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體.以下判斷正確的是(BC)A.電壓表的示數(shù)等于5 VB.電壓表的示數(shù)等于52 VC.實現(xiàn)點火的條件是n2n11 000D.實現(xiàn)點火的條件是n2n11 000,選項C正確,選項D錯誤.11.(2013達州模擬)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以外其余電阻均不計,從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓,其瞬時值表達式為u1=2202sin 100t(V).下列說法中正確的是(AC)A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時,電壓表的示數(shù)為22 VB.t=1600 s時,點c、d間的電壓瞬時值為110 VC.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D.單刀雙擲開關(guān)與a連接,滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中,電壓表和電流表的示數(shù)均變小解析:輸入電壓的有效值U1=220 V,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時,輸出電壓U2=n2n1U1=110220 V=22 V,電壓表的示數(shù)為22 V,選項A正確;將t=1600 s代入u1=2202sin 100t(V)可得,此時點c、d間的電壓瞬時值為1102 V,選項B錯誤;當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,原線圈的匝數(shù)減半,副線圈的輸出電壓和電流加倍,電壓表和電流表的示數(shù)均變大,選項C正確;單刀雙擲開關(guān)與a連接,滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中,輸出電壓不變,副線圈電路的總電阻增大,輸出電流變小,所以電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)變小,選項D錯誤.12.如圖所示,理想變壓器有兩個副線圈,原線圈1接220 V交流電源,副線圈2的匝數(shù)為30匝,兩端接有“12 V12 W”的燈泡L,副線圈3的輸出電壓為110 V,兩端接有電阻R.若L正常發(fā)光,且通過R的電流為0.4 A,求: (1)副線圈3的匝數(shù)n3;(2)原線圈1的匝數(shù)n1和通過它的電流I1.解析:(1)對兩個副線圈使用電壓關(guān)系:U2U3=n2n3得n3=U3U2n2=1101230匝=275匝.