第2講　變壓器　電能的輸送++練習(xí) 高考物理一輪復(fù)習(xí)

第2講變壓器電能的輸送一、單項(xiàng)選擇題1．如圖所示是“探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)示意圖，a線圈接交流電源，b線圈接交流電壓表，在實(shí)驗(yàn)過程中()A．只增加b線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)增大B．只增加a線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)增大C．同時(shí)增加a、b兩線圈的匝數(shù)，電壓表的示數(shù)增大D．只改變a線圈兩端的電壓，電壓表的示數(shù)不變2．(2022·廣州綜合測(cè)試一)如圖是手機(jī)無線充電器的模型，其工作原理與理想變壓器相同．已知發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1，C、D端輸出電流i＝eq\r(2)sin(2π×105t)(A)，則A、B端輸入電流的()A．頻率為50kHzB．周期為2×10-5sC．有效值為0.2AD．最大值為eq\r(2)A3．(2022·廣東省5月聯(lián)考)某遠(yuǎn)距離高壓輸電線路的升壓、降壓變壓器均視為理想變壓器，輸電線的電阻不變，輸送功率不變．若其他情況不變，輸送電壓升高到原來的n倍，則下列說法中正確的是()A．輸送電流變?yōu)樵瓉淼膎倍B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼膎倍C．輸電線上的功率損失變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,n2)D．用戶得到的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,n)4．(2022·梅州質(zhì)檢)某同學(xué)自己繞制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上，組成了一個(gè)新變壓器，如圖甲所示，線圈a作為原線圈連接到學(xué)生電源的交流輸出端，電源輸出的電壓如圖乙所示，線圈b接小燈泡．若他組成的新變壓器可視為理想變壓器，則()甲乙A．電源輸出電壓的頻率為100HzB．減少副線圈b的匝數(shù)，小燈泡變暗C．小燈泡兩端并聯(lián)一個(gè)電阻，電源的輸出功率減小D．將線圈a改接在學(xué)生電源的直流輸出端，小燈泡也發(fā)光5．(2022·廣東省下學(xué)期開學(xué)模擬)一個(gè)含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R＝20Ω.當(dāng)輸入電壓U＝9V時(shí)，原線圈中電流為0.8A，則變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A．3∶4 B．4∶3C．3∶5 D．5∶36．(2023·廣東六校第一次聯(lián)考)如圖所示，矩形導(dǎo)線框置于磁場(chǎng)中，該磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．電阻不計(jì)的線框通過電刷、導(dǎo)線與變壓器原線圈構(gòu)成閉合電路，線框在磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸以大小為ω的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Em，原、副線圈的匝數(shù)比為1∶4，副線圈通過電阻R接兩個(gè)相同的燈泡，開關(guān)K閉合．下列說法正確的是()A．從線框與磁感線平行的位置開始計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e＝EmsinωtB．副線圈上電壓的有效值為4EmC．將開關(guān)K斷開后，電阻R兩端電壓升高D．保持開關(guān)K閉合，若線框轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大，燈泡變亮7．(2022·汕頭質(zhì)量監(jiān)測(cè))圖示為某電吹風(fēng)的電路圖，扇形金屬觸片P處于不同位置時(shí)，電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹熱風(fēng)、吹冷風(fēng)三種工作狀態(tài)．變壓器為理想變壓器，當(dāng)P接觸bc時(shí)，標(biāo)有“60V60W”的小風(fēng)扇正常工作，則此時(shí)()A．小風(fēng)扇兩端電壓最大值為60VB．流過小風(fēng)扇的電流強(qiáng)度小于1AC．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3D．變壓器的輸入功率等于小風(fēng)扇的輸出功率二、多項(xiàng)選擇題8．電壓互感器是一種測(cè)量電路中電壓的變壓器．如圖所示，電壓互感器的原線圈匝數(shù)較多，并聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較少，兩端接在電壓表上．則()A．電壓互感器是一種降壓變壓器B．電壓互感器能測(cè)量穩(wěn)恒直流電路的電壓C．電壓互感器原、副線圈電流的頻率相同D．電壓互感器副線圈的電流小于原線圈的電流9．(2022·大灣區(qū)聯(lián)考)如圖所示為一種海上導(dǎo)航浮標(biāo)的簡(jiǎn)化原理圖．固定的內(nèi)圓筒上繞有線圈．某段時(shí)間內(nèi)，海浪驅(qū)動(dòng)固定在外浮筒的磁體相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生正弦式交變電流，頻率為1Hz，電壓最大值為31V．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10，原線圈接內(nèi)圓筒線圈的輸出端，副線圈接小燈泡．下列說法中正確的是()A．通過小燈泡電流的頻率為10HzB．小燈泡兩端電壓的有效值約為220VC．小燈泡消耗的電功率等于變壓器的輸入功率D．變壓器的輸入電壓與繞在內(nèi)圓筒上線圈的匝數(shù)無關(guān)10．(2023·廣東省新高考模擬)圖示遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)均不變，且n1∶n2＝n4∶n3.下列說法中正確的是()A．U1∶U2＝U4∶U3B．若用戶總電阻增大，則U1∶U2≠U4∶U3C．用戶的功率增大時(shí)，輸電線消耗功率增加D．用戶的功率增大時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小三、計(jì)算題11．如圖所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U1為3300V，副線圈兩端電壓U2為220V，輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U為2V.(1)原線圈n1等于多少匝？(2)拆去電壓表，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表A2的示數(shù)I2＝5A.則電流表A1的示數(shù)I1為多少？(3)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表A1的示數(shù)I′1等于多少？12．(2022·深圳第二次調(diào)研)圖甲和圖乙所示是手動(dòng)式手電筒內(nèi)振動(dòng)式發(fā)電機(jī)的兩個(gè)截面圖，半徑為0.02m、匝數(shù)為100的線圈a所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(1,2π)T．線圈a接原、副線圈匝數(shù)比為2∶1的理想變壓器給兩個(gè)額定電流均為0.5A的燈泡供電．推動(dòng)手柄使線圈a沿軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，線圈a中電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，如圖丙所示．線圈a及導(dǎo)線電阻不計(jì)．(1)求圖丙中電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式．(2)若手動(dòng)發(fā)電的效率為20%，兩燈泡正常發(fā)光，求手動(dòng)做功的功率．(3)求線圈a往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度．甲乙丙答案與解析第2講變壓器電能的輸送1.A解析：電壓表示數(shù)設(shè)為Ub，交流電源電壓設(shè)為Ua，則eq\f(Ub,Ua)＝eq\f(nb,na)，所以只增加nb，Ub增大，A正確；而只增加na，Ub減小，B錯(cuò)誤；na、nb都增加，Ub不一定增大，C錯(cuò)誤；改變Ua，Ub也改變，D錯(cuò)誤．2.C解析：變壓器不改變周期和頻率，所以周期為T＝eq\f(2π,ω)＝10-5s，頻率為f＝eq\f(1,T)＝1×105Hz＝100kHz，故A、B錯(cuò)誤；C、D端輸出電流的最大值為eq\r(2)A，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2m,I1m)，可得A、B端輸入電流的最大值為I1m＝eq\f(\r(2),5)A，A、B端輸入電流的有效值為I1＝eq\f(I1m,\r(2))＝0.2A，故C正確，D錯(cuò)誤．3.C解析：輸電線上的電流I＝eq\f(P,U)，當(dāng)輸送功率不變，輸送電壓變?yōu)樵瓉淼膎倍，輸送電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,n)，輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,n)，A、B錯(cuò)誤；輸電線上的功率損失P線＝I2r線＝eq\f(P2r線,U2)，當(dāng)輸送功率不變，輸送電壓變?yōu)樵瓉淼膎倍時(shí)，輸電線上的功率損失變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,n2)，C正確；用戶得到的功率為P－P線＝P－eq\f(P2r線,U2)，當(dāng)輸送功率不變，輸送電壓變?yōu)樵瓉淼膎倍時(shí)，用戶得到的功率變?yōu)镻－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,nU)))eq\s\up12(2)r線＝P－eq\f(1,n2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)r線，D錯(cuò)誤．4.B解析：根據(jù)電源輸出的電壓的圖像可讀出正弦交變電流的周期T＝0.02s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A錯(cuò)誤；變壓器的輸入電壓為U1＝eq\f(36\r(2),\r(2))V＝36V，減小副線圈n2匝數(shù)，根據(jù)eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)可知，副線圈的輸出電壓U2變小，小燈泡獲得的電壓變小，故燈泡變暗，故B正確；在小燈泡旁邊并接一個(gè)電阻，則負(fù)載總電阻變小，而副線圈的輸出電壓U2不變，故變壓器的輸出功率為P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R總)變大，電源的輸出功率變大，故C錯(cuò)誤；將線圈a改接在學(xué)生電源的直流輸出端，變壓器上的磁通量不變，則副線圈無電流，燈泡不發(fā)光，故D錯(cuò)誤．5.A解析：原線圈輸入的功率等于副線圈的輸出功率，則U1I1＝Ieq\o\al(2,2)R，解得電流I2＝0.6A，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(3,4)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．6.D解析：從線框與磁感線平行的位置開始計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e＝Emcosωt，故A錯(cuò)誤；原線圈電壓的有效值為U1＝eq\f(Em,\r(2))，由變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知eq\f(U1,U2)＝eq\f(1,4)，得到副線圈上電壓的有效值為U2＝2eq\r(2)Em，故B錯(cuò)誤；將開關(guān)K斷開后，副線圈電壓不變，副線圈總電阻增大，故通過電阻R上的電流減小，電阻R兩端電壓降低，故C錯(cuò)誤；保持開關(guān)K閉合，若線框轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增大，由Em＝nBSω，可知，線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值增大，則副線圈上電壓的有效值增大，燈泡變亮，故D正確．7.C解析：小風(fēng)扇兩端電壓最大值為60eq\r(2)V，故A錯(cuò)誤；流過小風(fēng)扇的電流強(qiáng)度I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(60,60)A＝1A，故B錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,60)＝eq\f(11,3)，故C正確；變壓器的輸入功率等于小風(fēng)扇的總功率，大于小風(fēng)扇的輸出功率，故D錯(cuò)誤．8.AC解析：電壓互感器原線圈匝數(shù)較多，是一種降壓變壓器，選項(xiàng)A正確；電壓互感器的工作原理是電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，不能測(cè)量穩(wěn)恒直流電壓，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓互感器不能改變電流的頻率，其原、副線圈電流的頻率相同，選項(xiàng)C正確；因?yàn)殡妷夯ジ衅髟€圈匝數(shù)較多，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9.BC解析：變壓器不改變交變電流頻率，故A錯(cuò)誤；交變電壓有效值U1＝eq\f(31,\r(2))V≈22V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，因此小燈泡兩端電壓的有效值約為U2＝220V，故B正確；理想變壓器沒有能量損失，因此小燈泡消耗的電功率等于變壓器的輸入功率，故C正確；根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，變壓器的輸入電壓與繞在內(nèi)圓筒上線圈的匝數(shù)有關(guān)，故D錯(cuò)誤．10.AC解析：根據(jù)變壓器原理可得U1∶U2＝n1∶n2，U3∶U4＝n3∶n4，又由于已知n1∶n2＝n4∶n3，聯(lián)立可得U1∶U2＝U4∶U3，與用戶用電情況沒有關(guān)系，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)用戶的功率增大時(shí)，用電器增多，總電阻減小，降壓變壓器的輸出電流增大，則輸電線上的電流增大，可知輸電線上消耗的功率增加，發(fā)電機(jī)的輸出功率等于輸電線消耗功率與用戶的功率之和，因此，發(fā)電機(jī)的輸出功率增加，故C正確，D錯(cuò)誤．11.(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系，對(duì)電壓表和原線圈有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U3,n3)得n1＝1650匝．(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有U1I1＝U2I2，I1＝eq\f(U2I2,U1)＝eq\f(1,3)A.(3)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，有RL＝eq\f(U2,I2)＝44Ω.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，設(shè)副線圈總電阻為R′，有R′＝eq\f(RL,2)＝22Ω，副線圈中的總電流I2′＝eq\f(U2,R′)＝10A.由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝eq\f(U2I′2,U1)＝eq\f(2,3)A.12.(1)由丙圖可知Em＝4V，T