版高考物理教科版大一轮复习训练第十一章基础课2变压器远距离输电.docx
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版高考物理教科版大一轮复习训练第十一章基础课2变压器远距离输电
基础课2 变压器 远距离输电
选择题(1~8题为单项选择题,9~14题为多项选择题)
1.如图1所示的交流电路中,理想变压器输入电压为u1=U1msin100πt(V),输入功率为P1,输出功率为P2,电压表读数为U2,各交流电表均为理想电表。
由此可知( )
图1
A.灯泡中电流方向每秒钟改变100次
B.变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶U2
C.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时各个电表读数均变大
D.当滑动变阻器R的滑动头向上移动时P1变大,且始终有P1=P2
解析 由u1=U1msin100πt(V),可知交变电流频率为50Hz,灯泡中电流方向每秒钟改变100次,选项A正确;变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶(
U2),选项B错误;当滑动变阻器R的滑动头向下移动时,电流表读数增大,变压器输出电流增大,电阻R1两端电压增大,电压表读数不变,选项C错误;当滑动变阻器R的滑动头向上移动时,变压器输出电流减小,输出功率减小,根据变压器功率的制约关系,P1变小,且始终有P1=P2,选项D错误。
答案 A
2.(2016·江西萍乡二模)如图2所示为汽车的点火装置,此装置的核心是一个变压器,该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上,副线圈连接到火花塞的两端,开关由机械控制,当开关由闭合变为断开时,副线圈中产生10000V以上的电压,火花塞中产生火花。
下列说法中正确的是( )
图2
A.变压器的原线圈要用粗导线绕制,而副线圈可以用细导线绕制
B.若该点火装置的开关始终闭合,火花塞的两端会持续产生高压
C.变压器原线圈输入的12V电压必须是交流电,否则就不能在副线圈中产生高压
D.该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数
解析 汽车的点火装置是利用变压器原理工作的,当开关始终闭合时,通过原线圈的电流恒定,原线圈中产生的磁场恒定,则在副线圈上不会产生电压,所以B错误;由题可知原线圈处接12V的直流电源,当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化,会产生变化的磁场,则在副线圈中可能产生高压,所以C错误;由
=
可知,要在副线圈中产生高压,则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数,所以D错误。
故选A。
答案 A
3.如图3,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2和R3均为定值电阻,V1和V2为理想电压表,A1和A2为理想电流表。
开关S闭合时,V1和V2读数分别为U1和U2;A1和A2的读数分别为I1和I2。
若交流电源电压不变,现断开S,下列推断中正确的是( )
图3
A.U2可能变小、I2一定变小
B.U2一定不变、I2一定变小
C.I1一定变小、I2可能变大
D.I1可能变大、I2可能变大
解析 交流电源电压不变,U1数值不变,根据变压器变压公式可知,副线圈电压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关。
现断开S,U2不变,副线圈所接电路的等效电阻增大,电流表A2的读数I2变小,选项A错误,B正确;变压器输出功率减小,导致变压器输入功率变小,I1变小,选项C、D错误。
答案 B
4.某单位一小型交流发电机由匝数为50、面积为S=0.5m2的矩形闭合导线框组成,线框可绕垂直于匀强磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动,磁场的磁感应强度大小为B=
T,线框电阻不计。
发电机正常工作时,从线框经过中性面开始计时,产生的交流电经一理想变压器给一个小灯泡供电,如图4所示,发电机没有画出。
小灯泡上标有“220V 60W”字样,且灯泡正常发光,图中电压表为理想交流电表,则下列说法不正确的是( )
图4
A.变压器输入电压的瞬时值为u=500
sin200t(V)
B.电压表的示数为500V
C.变压器原、副线圈匝数比为25∶11
D.线框在中性面位置时穿过线框的磁通量为零
解析 发电机输出电压最大值Um=nBSω=500
V,变压器输入电压的瞬时值为u=500
sin200t(V),A正确;变压器输入电压的有效值为U1=500V,输出电压的有效值为U2=220V,根据变压比公式有
=
=
,B、C正确;线框在中性面位置时穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,D错误。
答案 D
5.如图5甲为某水电站的电能输送示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15,降压变压器的副线圈接有负载R,升压、降压变压器之间的输电线路的总电阻为10Ω,变压器均为理想变压器,升压变压器原线圈中接入如图乙所示的正弦式交变电压,输送功率为33kW。
下列说法正确的是( )
图5
A.输电线上交变电流的变化周期为0.01s
B.输电线中电流为150A
C.降压变压器原线圈输入电压为3200V
D.输电线上功率损失为500W
解析 由图乙所示的正弦式交变电压图象可知周期T=2×10-2s,变压器不改变交变电流的周期,所以输电线上交变电流的变化周期为0.02s,选项A错误;升压变压器原线圈电压的最大值为311V,有效值U1=
V=220V,由
=
得升压变压器副线圈的输出电压U2=
U1=15×220V=3300V,输电线中电流为I2=
=10A,选项B错误;输电线电压损失ΔU=I2R=100V,降压变压器原线圈输入电压为U=U2-ΔU=3200V,选项C正确;输电线上功率损失为P损=I
R=1000W,选项D错误。
答案 C
6.(2016·天津理综,5)如图6所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。
下列说法正确的是( )
图6
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大
D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大
解析 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,接入电路的阻值变大,变压器副线圈两端电压不变,副线圈中的电流减小,则R1消耗的功率及其两端电压均变小,故电压表的示数变大,选项A错误,B正确;当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,副线圈中的电流减小,则原线圈中的电流也减小,电流表A1示数变小,选项C错误;若闭合开关S,副线圈电路中总电阻减小,副线圈中的电流变大,R1两端电压变大,R2两端电压减小,电流表A2示数减小;原线圈中的电流也变大,电流表A1示数变大,选项D错误。
答案 B
7.一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图7所示。
发电机到安置区的距离是400m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω,安置区家用电器的总功率为44kW,当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时( )
图7
型号
AED6500S
输出电压范围
220~300V
最大输出功率
60kW
A.输电线路中的电流为20A
B.发电机的实际输出电压为300V
C.在输电线路上损失的电功率为8kW
D.如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流,则其输出电压最大值是300V
解析 当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时,输电线路中的电流为I=
=200A,A错误;导线电阻为R=2.5×10-4×400×2Ω=0.2Ω,则发电机的实际输出电压为U输=U+IR=260V,B错误;在输电线路上损失的电功率为P损=I2R=8kW,C正确;如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流,则其输出电压的最大值是Um=
U输=368V,D错误。
答案 C
8.如图8甲所示的电路中,变压器原、副线圈匝数比为3∶1,图乙是该变压器cd输入端交变电压u的图象,L1,L2、L3、L4为四只规格均为“9V 6W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,开关K原来是闭合的。
以下说法正确的是( )
图8
A.ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=27
sin100πt(V)
B.ab输入端输入功率Pab=18W
C.电流表的示数为2A,且四只灯泡均能正常发光
D.断开开关K,电压表V的读数将变小
解析 图乙为变压器cd端输入电压的图象,由图可知其电压有效值Ucd=27V,故变压器输出电压为U=
Ucd=9V,灯泡L2、L3、L4均正常发光,通过每个灯泡的电流为I0=
=
A=
A,变压器输出电流为3I0=2A,由理想变压器原、副线圈的电流关系得变压器输入电流为I1=
I2=I0,故通过灯泡L1的电流使其正常发光,C选项正确;ab输入电压的有效值Uab=9V+Ucd=36V,故ab端输入电压的瞬时值Uab=36
sin100πt(V),A选项错误;ab端的输入功率等于四个灯泡的总功率,即Pab=4×6W=24W,选项B错误;断开开关K,则变压器输出电流减小,输入电流也随之减小,L1两端电压减小,则电压表示数(变压器输入电压)增大,D选项错误。
答案 C
9.(2016·四川成都一诊)如图9所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2,原线圈的两端a、b接正弦式交流电源,电压表V的示数为220V,负载电阻R1=66Ω,R2=33Ω,电流表A1的示数为0.4A。
则下列判断中正确的是( )
图9
A.原、副线圈的匝数比为1∶10
B.原、副线圈的匝数比为5∶1
C.电流表A2的示数为2A
D.电流表A2的示数为0.4A
解析 负载电阻R1=66Ω,R2=33Ω,并联后的电阻为R=22Ω,变压器输入功率P1=U1I1=P2=I
R,所以电流表A2的示数为I2=
=2A,C正确,D错误;原、副线圈的匝数比n1∶n2=I2∶I1=5∶1,A错误,B正确。
答案 BC
10.(2016·深圳一调)如图10甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,原线圈输入的交流电压如图乙所示,副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。
闭合开关,电动机正常工作,电流表示数为1A,则( )
图10
A.副线圈两端电压为22V
B.电动机输出的机械功率为12W
C.通过电动机的交流电频率为50Hz
D.突然卡住电动机,原线圈输入功率变小
解析 由图乙可知U1=220V,又知n1∶n2=10∶1,则由
=
,得副线圈两端电压U2=22V,A项正确;电动机输出的机械功率P机=P总-P内=IU-I2r=1×12W-12×2W=10W,B项错误;由图乙可知,T=0.02s,则f=
=50Hz,C项正确;当卡住电动机,则副线圈回路总电阻减小,电流变大,再由P入=P出=I2U2,可知原线圈输入功率变大,D项错误。
答案 AC
11.(2015·广东理综,15)如图11为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V,调节前后( )
图11
A.副线圈中的电流比为1∶2
B.副线圈输出功率比为2∶1
C.副线圈的接入匝数比为2∶1
D.原线圈输入功率比为4∶1
解析 在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下,使输出电压U2有效值由220V降至110V,由
=
知,副线圈接入匝数应该减为原来的一半,故副线圈的接入匝数之比为2∶1,故C正确;副线圈电压减半,电阻不变,电流也随之减半,所以电流之比为2∶1,故A错误;由P=UI知,输出功率之比为4∶1,故B错误;副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输入功率之比为4∶1,故D正确。
答案 CD
12.如图12所示,矩形线框的面积为60cm2,匝数为100匝,转速为25r/s,匀强磁场的磁感应强度为
T,线框的电阻不计。
L1、L2是两个标有“6V 1A”的灯泡,开关S断开时,灯泡L1正常发光,那么( )
图12
A.从图示位置开始计时,线框内产生的交变电压的瞬时值为e=60
cos50πt(V)
B.变压器原、副线圈的匝数比为20∶1
C.开关S断开时,电流表示数是0.1A
D.开关S闭合后,灯泡L1将变暗
解析 由于从垂直中性面的位置开始计时,所以线框内产生的交变电压的瞬时值为e=nBSωcosωt=60
cos50πt(V),选项A正确;原线圈两端电压的有效值为60V,副线圈两端电压为6V,根据变压比,可知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,选项B错误;开关S断开时,由变流比知电流表示数是0.1A,选项C正确;开关S闭合后,灯泡L1两端电压不变,亮度不变,选项D错误。
答案 AC
13.如图13所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。
对整个送电过程,下列说法正确的是( )
图13
A.输电线上损失的功率为300W
B.升压变压器的匝数比为1∶100
C.输电线上的电流为10A
D.降压变压器的输入电压为4970V
解析 根据P损=0.6%P=I
R,得输电线上损失的功率为P损=300W,输电线上的电流为I2=10A,选项A、C正确;升压变压器原线圈的输入电流为I1=
=
A=100A,则升压变压器的匝数之比为
=
=
=
,选项B错误;升压变压器的输出电压为U2=
U1=5000V,输电线上损失的电压为ΔU=I2R=10×3V=30V,则降压变压器的输入电压为U3=U2-ΔU=5000V-30V=4970V,选项D正确。
答案 ACD
14.(2017·山东潍坊统考)如图14所示,边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动,轴OO′'垂直于磁感线,制成一台交流发电机,它与理想变压器的原线圈连接,变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2,二极管的正向电阻为零,反向电阻无穷大,从正方形线圈处于图示位置开始计时,下列判断正确的是( )
图14
A.交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2cosωt
B.变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1
C.电压表V示数为NBωL2
D.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,电流表和电压表示数均变小
解析 题中图示线圈位置是与中性面垂直的位置,从图示位置开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωL2cosωt,选项A正确;理想变压器的输入功率与输出功率相等,选项B错误;原线圈电压的有效值U1=
NBωL2,由
=
得U2=
NBωL2,由于二极管的单向导电性,副线圈中只有半个周期内有电流,设电压表示数为U,根据有效值的定义得
·
=
·T,所以电压表的示数U=NBωL2,选项C正确;若滑动变阻器的滑片向下滑动,副线圈的总阻值增大,原线圈电压不变,副线圈电压也不变,电压表示数不变,由欧姆定律得副线圈的电流变小,原线圈中的电流也变小,电流表示数变小,选项D错误。
答案 AC
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