高考物理一輪復(fù)習(xí)鞏固提升第11章第2節(jié)　變壓器　遠(yuǎn)距離輸電 (含解析)

(建議用時(shí)：40分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1．用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負(fù)載的電流圖象如圖所示，則()A．變壓器輸入功率約為3.9WB．輸出電壓的最大值是110VC．變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1∶2D．負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(100πt＋\f(π,2)))A解析：選A.由題圖可知通過負(fù)載的電流最大值為Im＝0.05A，周期T＝0.02s，故電流的函數(shù)表達(dá)式i＝Imsineq\f(2π,T)t＝0.05sin100πt(A)，D錯(cuò)誤；理想變壓器匝數(shù)比等于電壓比，即n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C錯(cuò)誤；輸出電壓U2＝110V，其最大值U2m＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，B錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，即輸入功率P＝I2U2＝eq\f(0.05,\r(2))×110W≈3.9W，A正確．2．如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖．發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2.則()A．用戶端的電壓為eq\f(I1U1,I2)B．輸電線上的電壓降為UC．理想變壓器的輸入功率為Ieq\o\al(2,1)rD．輸電線路上損失的電功率為I1U解析：選A.根據(jù)理想變壓器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用戶端的電壓U2＝eq\f(I1U1,I2)，選項(xiàng)A正確；輸電線上的電壓降U′＝I1r＝U－U1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率P1＝I1U－Ieq\o\al(2,1)r＝I1U1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；輸電線路上損失的功率P′＝Ieq\o\al(2,1)r＝I1(U－U1)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3.如圖所示，理想變壓器的原線圈接入u＝11000eq\r(2)·sin100πt(V)的交變電壓，副線圈通過電阻r＝6Ω的導(dǎo)線對(duì)“220V880W”的電器RL供電，該電器正常工作．由此可知()A．原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1B．交變電壓的頻率為100HzC．副線圈中電流的有效值為4AD．變壓器的輸入功率為880W解析：選C.由題可知，副線圈輸出電壓U2＝220V＋Ur，eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(11000,220＋Ur)＜eq\f(50,1)，故A錯(cuò)誤；2πf＝100πHz，f＝50Hz，故B錯(cuò)誤；I2＝eq\f(880,220)A＝4A，故C正確；由于理想變壓器P入＝P出＝Ieq\o\al(2,2)r＋880W＞880W，故D錯(cuò)誤．4.在如圖所示的鐵芯上繞有4個(gè)線圈，匝數(shù)之比為n1∶n2∶n3∶n4＝1∶1∶2∶1，今在線圈1兩端接正弦交流電源，下列判斷正確的是()A．U1＝U2＝eq\f(1,2)U3＝U4B．U1＝U2＝eq\f(1,2)U3，U4＝0C．U1＝U2＋U3＋U4D．以上均不對(duì)解析：選B.線圈1、2、3的電壓關(guān)系遵守變壓比公式，線圈4中的磁通量始終為0，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故U4＝0，B正確．5．遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R.變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是()A．eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2解析：選D.根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1＝I2U2、eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).U2不是加在R兩端的電壓，故I2≠eq\f(U2,R)，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq\o\al(2,2)R與下一級(jí)變壓器的輸入功率之和．只有選項(xiàng)D正確．6.如圖是原、副線圈有中心抽頭(匝數(shù)一半處)的理想變壓器，原線圈通過單刀雙擲開關(guān)S1與電流表連接，副線圈通過另一單刀雙擲開關(guān)S2與定值電阻R0相連接，通過S1、S2可以改變?cè)⒏本€圈的匝數(shù)，現(xiàn)在原線圈加一電壓有效值為U的正弦交流電，當(dāng)S1接a，S2接c時(shí)，電流表的示數(shù)為I，下列說法正確的是()A．當(dāng)S1接a，S2接d時(shí)，電流表示數(shù)為2IB．當(dāng)S1接a，S2接d時(shí)，電流表示數(shù)為eq\f(I,2)C．當(dāng)S1接b，S2接c時(shí)，電流表示數(shù)為4ID．當(dāng)S1接b，S2接d時(shí)，電流表示數(shù)為eq\f(I,2)解析：選C.設(shè)S1、S2分別接a、c時(shí)，原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，則輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U，功率P＝UI＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R0)；在S1、S2分別接a、d時(shí)，輸出電壓U2′＝eq\f(n2U,2n1)，功率P′＝UI′＝eq\f(U′eq\o\al(2,2),R0)，聯(lián)立得I′＝eq\f(1,4)I，A、B項(xiàng)均錯(cuò)；同理可知，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．7.如圖所示，電路中變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1000，兩個(gè)副線圈匝數(shù)分別為n2＝500、n3＝200，分別接一個(gè)R＝55Ω的電阻，在原線圈上接入U(xiǎn)1＝220V的交流電源．則兩副線圈輸出電功率之比eq\f(P2,P3)和原線圈中的電流I1分別是()A．eq\f(P2,P3)＝eq\f(5,2)，I1＝2.8A B．eq\f(P2,P3)＝eq\f(2,5)，I1＝2.8AC．eq\f(P2,P3)＝eq\f(25,4)，I1＝1.16A D．eq\f(P2,P3)＝eq\f(4,25)，I1＝1.16A解析：選C.對(duì)兩個(gè)副線圈有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)、eq\f(U1,U3)＝eq\f(n1,n3)，所以U2＝110V，U3＝44V，又因?yàn)镻＝eq\f(U2,R)，所以eq\f(P2,P3)＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),Ueq\o\al(2,3))＝eq\f(25,4)；由歐姆定律得I2＝eq\f(U2,R)＝2A，I3＝eq\f(U3,R)＝0.8A，對(duì)有兩個(gè)副線圈的變壓器有n1I1＝n2I2＋n3I3，得I1＝1.16A，故C正確．8．如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象，則()A．用戶用電器上交流電的頻率是100HzB．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500VC．輸電線的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損失的功率減小解析：選D.由u－t圖象可知，交流電的周期T＝0.02s，故頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，副線圈上的電流減小，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)P＝Ieq\o\al(2,1)R，得輸電線上損失的功率減小，選項(xiàng)D正確．9．(2019·湖南師大附中等四校聯(lián)考)如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖；圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表；設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻．當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)()A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小B．電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)減小C．電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變D．線路損耗功率不變解析：選C.因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比都不變，電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，用電高峰期，電阻減小，電流增大，根據(jù)電流比等于匝數(shù)比的倒數(shù)且匝數(shù)比不變知電流都增大，故A錯(cuò)誤；輸電線上的電壓損失增大，故電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變，等于輸電線的電阻值，故C正確；線路上的電流變大，則線路消耗的功率變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．10．(2019·江西八校聯(lián)考)有一種調(diào)壓變壓器的構(gòu)造如圖所示．線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，C、D之間加上輸入電壓，轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓．圖中A為交流電流表，V為交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，C、D兩端接正弦交流電源，變壓器可視為理想變壓器，則下列說法正確的是()A．當(dāng)R3不變，滑動(dòng)觸頭P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小B．當(dāng)R3不變，滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小C．當(dāng)P不動(dòng)，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小D．當(dāng)P不動(dòng)，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)變大解析：選A.當(dāng)R3不變，P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，nMN減小，由eq\f(UCD,UMN)＝eq\f(nCD,nMN)，知UMN減小，則電壓、電流表讀數(shù)均減小，A項(xiàng)正確，同理知B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)P不動(dòng)時(shí)，匝數(shù)nMN不變，輸出電壓UMN不變，滑片向上滑動(dòng)，根據(jù)串反并同，得電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小，C項(xiàng)錯(cuò)誤，同理知D項(xiàng)也錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題11.如圖，將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上．閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A．以下判斷正確的是()A．變壓器輸入功率為484WB．通過原線圈的電流的有效值為0.6AC．通過副線圈的電流的最大值為2.2AD．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3解析：選BD.變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,60)＝eq\f(11,3)，選項(xiàng)D正確；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(3,11)×2.2A＝0.6A，選項(xiàng)B正確；根據(jù)I＝eq\f(Im,\r(2))得副線圈上的電流的最大值I2m＝eq\r(2)I2＝2.2eq\r(2)A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．12.如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則()A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析：選BC.保持Q的位置不動(dòng)，則U2不變，將P向上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2＝eq\f(U2,R0＋R)知，I2變小，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，U2變大，則根據(jù)P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R0＋R)知副線圈輸出功率變大，由P1＝P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1＝I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．13.如圖所示理想變壓器的三個(gè)線圈的匝數(shù)n1∶n2∶n3＝1∶4∶4，在M、N間接正弦交流電源，在a、b和c、d間接相同的電阻器R，則()A．U1＝U2＝4U3 B．U2＝U3＝2U1C．I1＝4I2＝4I3 D．P1＝2P2＝2P3解析：選BCD.由于副線圈有兩個(gè)相同的鐵芯，所以原線圈中的磁通量與副線圈中的磁通量關(guān)系為：Φ1＝2Φ2＝2Φ3，磁通量變化率關(guān)系為：eq\f(ΔΦ1,Δt)＝2eq\f(ΔΦ2,Δt)＝2eq\f(ΔΦ3,Δt)，故每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)關(guān)系為：e1＝2e2＝2e3，對(duì)理想變壓器有：U1＝n1e1，U2＝n2e2，U3＝n3e3，因此，可得：eq\f(U1,n1)＝eq\f(2U2,n2)＝eq\f(2U3,n3)，代入n1∶n2∶n3＝1∶4∶4得U2＝U3＝2U1，故A錯(cuò)誤，B正確；由能量守恒得：P1＝P2＋P3＝2P2＝2P3，D正確；由I1U1＝2I2U2＝2I3U3得：I1＝4I2＝4I3，C正確．14．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開關(guān)，定值電阻R1、R2均為10Ω.在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，下列說法正確的是()A．當(dāng)S與a連接后，理想電流表示數(shù)為2.2AB．當(dāng)S與a連接后，理想電壓表示數(shù)為11VC．當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5HzD．當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍解析：選AD.由題圖可以知道，交變電流的電壓有效值為220V、周期為0.02s，頻率為50Hz.當(dāng)S接a時(shí)，由變壓器的原理可以知道，n2兩端電壓有效值為22V，由閉合電路歐姆定律，得理想電壓表的示數(shù)為22V，理想電流表示數(shù)為2.2A，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)S由a撥到b后，原線圈電壓頻率不變，原線圈匝數(shù)減半，則副線圈頻率不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；副線圈兩端電壓加倍，負(fù)載電阻不變，副線圈的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，原線圈的輸入功率也變?yōu)樵瓉淼?倍，故選項(xiàng)D正確．15．電流互感器和電壓互感器如圖所示．其中n1、n2、n3、n4分別為四組線圈