【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測：11-2變壓器-電能的輸送-

[隨堂演練]1．(2022年合肥模擬)如圖所示，抱負(fù)變壓器初級線圈的匝數(shù)為n1，次級線圈的匝數(shù)為n2，初級線圈的兩端a、b接正弦溝通電源，電壓表V的示數(shù)為220V，負(fù)載電阻R＝44Ω，電流表A1的示數(shù)為0.20A．下列推斷中正確的是()A．初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為2∶1B．初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為5∶1C．電流表A2的示數(shù)為0.1AD．電流表A2的示數(shù)為0.4A解析：由題意可求得初級線圈的功率，利用抱負(fù)變壓器初、次級線圈中的功率相等可求得次級線圈中的電流，再利用初、次級線圈中的電流之比可求得兩線圈的匝數(shù)比．由電壓表V的示數(shù)和電流表A1的示數(shù)可得初級線圈中的功率P1＝U1I1，P1＝P2＝Ieq\o\al(2,2)R，所以電流表A2的示數(shù)為I2＝eq\r(\f(U1I1,R))＝eq\r(\f(220×0.20,44))A＝1.0A，C、D錯(cuò)誤；初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(5,1)，A錯(cuò)誤，B正確．答案：B2．(2021年高考天津理綜)一般的溝通電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()A．a(chǎn)b接MN，cd接PQ，Iab<IcdB．a(chǎn)b接MN，cd接PQ，Iab>IcdC．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab<IcdD．a(chǎn)b接PQ，cd接MN，Iab>Icd解析：高壓輸電線上的電流較大，測量時(shí)需把電流變小，依據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，MN應(yīng)接匝數(shù)少的線圈，故ab接MN，cd接PQ，且Iab>Icd，選項(xiàng)B正確．答案：B3．(2022年銅陵模擬)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，人們對能源的需求也日益擴(kuò)大，節(jié)能變得越來越重要．某發(fā)電廠接受升壓變壓器向某一特定用戶供電，用戶通過降壓變壓器用電，若發(fā)電廠輸出電壓為U1，輸電導(dǎo)線總電阻為R，在某一時(shí)段用戶需求的電功率為P0，用戶的用電器正常工作的電壓為U2.在滿足用戶正常用電的狀況下，下列說法正確的是()A．輸電線上損耗的功率為eq\f(P\o\al(2,0)R,U\o\al(2,2))B．輸電線上損耗的功率為eq\f(P\o\al(2,0)R,U\o\al(2,1))C．若要削減輸電線上損耗的功率可以接受更高的電壓輸電D．接受更高的電壓輸電會(huì)降低輸電的效率解析：設(shè)發(fā)電廠輸出功率為P，則輸電線上損耗的功率ΔP＝P－P0，ΔP＝I2R＝eq\f(P2R,U\o\al(2,1))，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；接受更高的電壓輸電，可以減小導(dǎo)線上的電流，故可以削減輸電線上損耗的功率，C項(xiàng)正確；接受更高的電壓輸電，輸電線上損耗的功率削減，則發(fā)電廠輸出的總功率削減，故可提高輸電的效率，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：C4．如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，電阻不計(jì)，繞OO′軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開頭計(jì)時(shí)．矩形線圈通過滑環(huán)接一抱負(fù)變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可轉(zhuǎn)變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列推斷正確的是()A．矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωcosωtB．矩形線圈從圖示位置經(jīng)過eq\f(π,2ω)時(shí)間時(shí)，通過電流表的電荷量為0C．當(dāng)P不動(dòng)、R增大時(shí)，電壓表讀數(shù)也增大D．當(dāng)P向上移動(dòng)、R不變時(shí)，電流表讀數(shù)減小解析：矩形線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦式交變電流，圖示時(shí)刻線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，最大值為Em＝NBSω，則其瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSωcosωt，選項(xiàng)A正確；矩形線圈從圖示位置經(jīng)過eq\f(π,2ω)時(shí)間，剛好為1/4周期，磁通量的變化量不為0，通過電流表的電荷量不為0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表讀數(shù)為電壓的有效值，矩形線圈的電阻不計(jì)，故電壓表的示數(shù)為溝通電壓的有效值，恒定不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)P向上移動(dòng)、R不變時(shí)，原線圈的電壓不變，副線圈的電壓增大，輸出功率變大，故原線圈中的電流增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：A[限時(shí)檢測](時(shí)間：45分鐘，滿分：100分)[命題報(bào)告·老師用書獨(dú)具]學(xué)問點(diǎn)題號變壓器的工作原理及應(yīng)用1、2變壓器的基本量之間的關(guān)系4、7、11變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題6、8、9電功率損失的分析與計(jì)算3、5遠(yuǎn)距離輸電的分析與計(jì)算10、12一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))1．關(guān)于抱負(fù)變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A．通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量之比等于匝數(shù)之比C．穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈解析：由于是交變電流，交變電流的磁場不斷變化，磁通量也在變化，A錯(cuò)誤；因抱負(fù)變壓器無漏磁，故B錯(cuò)誤；由變壓器工作原理知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)．答案：C2.(2022年宣城質(zhì)檢)如圖為一種變壓器的實(shí)物圖，依據(jù)其銘牌上所供應(yīng)的信息，以下推斷正確的是()A．這是一個(gè)升壓變壓器B．原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多C．當(dāng)原線圈輸入溝通電壓220V時(shí)，副線圈輸出直流電壓12VD．當(dāng)原線圈輸入溝通電壓220V、副線圈接負(fù)載時(shí)，副線圈中電流比原線圈中電流小解析：依據(jù)銘牌上所供應(yīng)的信息可知：變壓器的輸入電壓為220V，輸出電壓為12V，該變壓器為降壓變壓器，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為溝通電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由抱負(fù)變壓器的輸出功率等于輸入功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓，故副線圈接負(fù)載時(shí)，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B3．下列關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中，正確的是()A．由于熱功率P＝eq\f(U2,R)，所以應(yīng)降低輸送電壓，增大輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗B．由于熱功率P＝IU，所以應(yīng)接受低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗C．由于熱功率P＝I2R，所以可接受減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗D．以上說法均不正確解析：不能盲目看公式，要留意其物理意義的表達(dá)，在求熱損耗時(shí)：P損＝Ieq\o\al(2,線)R線或用P熱＝U線I線，也可用P＝eq\f(U2,R)，但U必需為輸電線上等效電阻兩端的電壓，并不是輸電電壓．答案：C4．(2021年高考四川理綜)用220V的正弦溝通電通過抱負(fù)變壓器對一負(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：依據(jù)i-t圖象，負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sin100πt(A)且Im＝0.05A，通過負(fù)載的電流的有效值I2＝eq\f(Im,\r(2))，輸出電壓的最大值Um＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2≈3.9W，變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1).選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．答案：A5．如圖所示為重慶某中學(xué)教學(xué)區(qū)供電示意圖，供電部門通過抱負(fù)變壓器原線圈A、B端送電，虛線框內(nèi)表示教學(xué)區(qū)內(nèi)各教室的照明電路．已知變壓器副線圈C、D兩端距教學(xué)區(qū)輸入端E、F距離較遠(yuǎn)，之間輸電線電阻不能忽視，設(shè)定A、B端輸入電壓確定，則以下說法正確的是()A．假如教學(xué)區(qū)同時(shí)使用的電燈削減，A、B端輸入功率仍不變B．C、D端電壓確定為220VC．E、F端電壓確定為220VD．教學(xué)區(qū)內(nèi)同時(shí)使用的電燈越多，E、F端輸入電壓越低解析：使用的電燈削減時(shí)，輸電線與照明電路的總電阻變大，副線圈兩端電壓U2不變，故P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R總)變小，又P入＝P出，所以A、B端輸入功率變小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于輸電線電阻的分壓，要保證教室內(nèi)照明燈正常工作，則應(yīng)有UCD>220V；而UEF會(huì)由于使用的電燈數(shù)量不同而獲得不同電壓，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)使用的電燈越多時(shí)，輸電線上損失的電壓就越多，EF端輸入的電壓就越低，D項(xiàng)正確．答案：D6．如圖所示，抱負(fù)變壓器的輸入電壓保持不變．副線圈通過輸電線接兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開頭時(shí)，開關(guān)S斷開，當(dāng)S閉合時(shí)，下列說法正確的是()A．電壓表示數(shù)變大B．燈泡L1更亮C．電流表示數(shù)增大D．變壓器的輸出功率減小解析：當(dāng)S閉合時(shí)，R中電流增大，電壓表示數(shù)變小，燈泡L1變暗，變壓器的輸出功率增大，電流表示數(shù)增大，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C7．(2022年宿州模擬)如圖甲所示，一抱負(fù)變壓器給一個(gè)小燈泡供電．當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，額定電壓為U0的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為R，圖中電壓表為抱負(fù)電表．下列說法正確的是()A．變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值為u＝Umsin(eq\f(2π,T)t)(V)B．電壓表的示數(shù)為eq\r(2)U0C．變壓器的輸入功率為eq\f(U\o\al(2,m),R)D．變壓器的匝數(shù)比為Um∶U0解析：由題圖乙知，變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值為u＝Umsin(eq\f(2π,T)t)(V)，選項(xiàng)A正確；電壓表的示數(shù)為U0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率為eq\f(U\o\al(2,0),R)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由變壓器變壓公式，變壓器的匝數(shù)比為Um∶(eq\r(2)U0)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：A8．如圖所示，接在照明電路中的自耦變壓器的副線圈上通過輸電線接有三個(gè)燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)一段距離后，下列說法正確的是()A．等效電阻R上消耗的功率變大B．三個(gè)燈泡都變亮C．原線圈兩端的輸入電壓減小D．原線圈中電流表示數(shù)減小解析：自耦變壓器的原、副線圈是同一個(gè)線圈，只是匝數(shù)不同而已．由題意知原線圈是副線圈的一部分.eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)，當(dāng)P上移時(shí)，U1、n2不變，n1變大時(shí)，U2變小，因負(fù)載電路結(jié)構(gòu)不變，因此負(fù)載上的總電流I2＝eq\f(U2,R總)應(yīng)變小，R上消耗的功率變小，由串、并聯(lián)電路特點(diǎn)知三個(gè)燈泡都變暗，A、B都錯(cuò)誤．原線圈的輸入電壓由外部電路打算，是不變的，C錯(cuò)誤；由P入＝P出，U1I1＝U2I2＝eq\f(U\o\al(2,2),R總)知，P出減小時(shí)，I1確定減小，電流表示數(shù)減小，D項(xiàng)正確．答案：D9.(2022年銅陵模擬)如圖甲所示，抱負(fù)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為抱負(fù)的溝通電表，定值電阻R＝10Ω，其余電阻均不計(jì)，從某時(shí)刻開頭在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說法中正確的是()A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22eq\r(2)VB．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接且t＝0.01s時(shí)，電流表示數(shù)為零C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，原線圈的輸入功率變大D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5Hz解析：原線圈輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(311,\r(2))V＝220V，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，U2＝eq\f(1,10)U1＝22V，A錯(cuò)誤；當(dāng)t＝0.01s時(shí)，電流表示數(shù)不為零，電流表測量的是有效值，B錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，U2′＝eq\f(1,5)U1＝44V，輸出功率增大，原線圈的輸入功率也增大，此時(shí)輸出電壓的頻率不變，C正確，D錯(cuò)誤．答案：C10．(2022年滁州高三質(zhì)檢)中國擁有世界唯一特高壓輸電技術(shù)，2022年5月13日，哈密至鄭州特高壓輸電項(xiàng)目正式開工．如圖所示是遠(yuǎn)距離輸電示意圖，電站的輸出電壓U1＝250V，輸出功率P1＝100kW，輸電線電阻R＝8Ω.則進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，下列說法中正確的是()A．若電站的輸出功率突然增大，則降壓變壓器的輸出電壓增大B．若電站的輸出功率突然增大，則升壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線損耗比例為5%時(shí)，所用升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,16)D．用10000V高壓輸電，輸電線損耗功率為8000W解析：由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知U1不變時(shí)，U2也不變，故B錯(cuò)誤；由U3＝U2－eq\f(P1,U2)R知，電站的輸出功率突然增大，U3減小，又eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，故U4也減小，A錯(cuò)誤；I1＝eq\f(P1,U1)＝400A，I2＝eq\r(\f(ΔP,R))＝25A，eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(25,400)＝eq\f(1,16)，所以C正確；用10000V高壓輸電，即U2′＝10000V，I2′＝eq\f(P1,U2′)＝10A，ΔP′＝I2′2R＝8×102W，所以D錯(cuò)誤．答案：C二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(15分)圖(a)為一抱負(fù)變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u-t圖象如圖(b)所示．若只在ce間接一只Rce＝400Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225Ω的電阻，兩種狀況下電阻消耗的功率均為80W.(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時(shí)值uab的表達(dá)式；(2)求只在ce間接400Ω電阻時(shí)，原線圈中的電流I1；(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比eq\f(nce,nde).解析：(1)由圖(b)知ω＝200πrad/s電壓瞬時(shí)值uab＝400sin(200πt)V.(2)電壓有效值U1＝200eq\r(2)V抱負(fù)變壓器P1＝P2原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1)解得I1≈0.28Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(\r(2),5)A)).(3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1，則eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)同理eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde)由題意知eq\f(U\o\al(2,ce),Rce)＝eq\