2014年高考人教版物理一轮复习精品训练 第10章 第2节 理想变压器　电能的输送 含解析

2014年高考人教版物理一轮复习精品训练 第10章 第2节 理想变压器　电能的输送 含解析

课时作业31 理想变压器 电能的输送 一、不定项选择题 ‎1．如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的u-t图象。原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为‎1 A，则( )‎ A．变压器原线圈所接交流电压的有效值为220 V B．变压器输出端所接电压表的示数为22 V C．变压器输出端交变电流的频率为50 Hz D．变压器的输出功率为220 W ‎2．(2012·山东潍坊一模)如图所示，匝数为100的矩形线圈abcd处于磁感应强度B＝ T的水平匀强磁场中，线圈面积S＝‎0.5 m2‎，内阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω＝10π rad/s匀速转动，线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是( )‎ A．通过灯泡的交变电流的频率是50 Hz B．变压器原、副线圈匝数之比为10∶1‎ C．矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 V D．若将灯泡更换为“12 V 24 W”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速 ‎3．(2012·山西四校联考)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，电源电压u＝220sin 314 t V，原线圈电路中接入熔断电流I0＝‎1 A的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R，则( )‎ A．电压表的读数为77 V B．当可变电阻R的阻值变大时，变压器的输入功率变大 C．可变电阻R的阻值低于13.75 Ω时保险丝将熔断 D．副线圈的输出功率一定是200 W ‎4．(2012·河南洛阳四校联考)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝20sin 100πt V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有( )‎ A．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz B．开关接通后，电压表的示数为100 V C．开关断开后，电压表的示数变大 D．开关断开后，变压器的输出功率不变 ‎5．(2012·安徽宿州一模)如图所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V 5 W”字样，L4标有“5 V 10 W”字样，若它们都能正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为( )‎ A．20 W,25 V B．20 W,20 V C．25 W,25 V D．25 W,20 V ‎6．(2012·江苏南京二模)如图所示，理想变压器原线圈匝数n1＝1 210，副线圈匝数n2＝121，原线圈电压u＝311sin 100πt V，负载电阻R＝44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )‎ A．A1读数为‎0.05 A B．V1读数为311 V C．A2读数为‎0.5 A D．V2读数为31.1 V ‎7．如图所示为某一理想变压器，其原线圈与电压有效值不变的交流电源相连，P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止。用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)。下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )‎ ‎8．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )‎ A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 二、非选择题 ‎9．如图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如图乙所示。若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。‎ ‎(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；‎ ‎(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；‎ ‎(3)求ce和de间线圈的匝数比。‎ ‎10．三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝‎3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝‎1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低‎10 m，水流量为Q＝‎10 m3‎/s。水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试求：‎ ‎(1)发电机的输出功率是多少；‎ ‎(2)如果发电机输出电压为240 V，用户所需电压为220 V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12 Ω，那么所需的升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少。‎ 参考答案 ‎1．AC　解析：由交流电的有效值与最大值关系可得U＝＝220 V，A正确；变压器输出电压U2＝U＝22 V，电压表示数即为有效值22 V，B错；由题图可知，交变电流的周期T＝0.02 s，则频率f＝50 Hz，且变压器工作时交变电流的频率不变，C正确；变压器的输出功率等于输入功率P＝IU＝1×220 W，D错。‎ ‎2．B　解析：由ω＝2πf知交变电流的频率是5 Hz，选项A错误；矩形线圈中产生感应电动势最大值为Emax＝NBSω＝120 V，选项C错误；变压器输入电压为U1＝＝120 V，由＝知，选项B正确；由U2＝U1可知，U2大小与负载无关，选项D错误。‎ ‎3．C　解析：由电源电压u＝220sin 314t V可知，最大值Um＝220 V，有效值U1＝，由n1∶n2＝4∶1可得＝，U2＝55 V，选项A错误；当可变电阻R的阻值变大时，由P＝可知，功率将变小，选项B错误；原线圈电路中接入熔断电流I0＝‎1 A的保险丝，由＝可知副线圈中最大电流应为‎4 A，此时电阻值R＝＝13.75 Ω，选项C正确；而输出功率会随着R的变化而变化，选项D错误。‎ ‎4．B　解析：由u＝20sin 100πt V可知，交流电压频率为50 Hz，在一个周期内，交变电流两次超过100 V电压，所以氖泡的发光频率为100 Hz，选项A错误；变压器输入电压有效值为U1＝20 V，输出电压有效值U2＝U1＝5×20 V＝100 V，开关接通与断开，电压表的示数均为100 V，选项B正确而C错误；开关断开后，氖泡不发光，消耗电能变小，变压器的输出功率变小，选项D错误。‎ ‎5．C　解析：输入电流I入＝＝＝‎1 A，输出电流I出＝＝＝‎2 A，输出电压U出＝U4＋U并＝10 V，Pab＝P1＋P出＝5 W＋U出×I出＝25 W，Uab＝＝25 V，选项C正确。‎ ‎6．AC　解析：各表的读数均为有效值，故V1的读数U1＝220 V；由U2＝U1知，V2的读数为22 V；由I2＝知，A2的读数为‎0.5 A；I1＝I2知，A1的读数为‎0.05 A，选项A、C正确。‎ ‎7．BC　解析：由U2＝U1＝U1知，灯泡两端的电压和时间成正比，则C正确；随着灯泡功率的增大，变压器的输入功率也要增大，则I1也增大，A错误；灯泡的温度升高，电阻增加，流过灯泡的电流与时间不成正比关系，B正确；灯泡的功率P2＝，当电压和时间成正比时，功率不可能也和时间成正比关系，则D错误。‎ ‎8．CD　解析：设升压变压器原副线圈的匝数比为N1，降压变压器的匝数比为N2，发电厂输出电压为U1，输出功率为P1，则升压变压器的输出电压为，输电线中的电流为，输电线损耗的功率为，降压变压器输出电压为，输电线上损耗的功率占总功率的比例为，可见，当输出功率P1增大时，C、D正确。‎ ‎9．答案：(1)uab＝400sin 200πt V ‎(2)‎0.28 A　(3) 解析：(1)由题图乙知ω＝200π rad/s 电压瞬时值uab＝400sin 200πtV。‎ ‎(2)电压有效值U1＝200 V 理想变压器P1＝P2‎ 原线圈中的电流I1＝ 解得I1≈‎0.28 A(或 A)。‎ ‎(3)设ab间匝数为n1　＝ 同理＝ 由题意知＝ 解得＝ 代入数据得＝。‎ ‎10．答案：(1)6.24×105 W　(2)1∶51　53∶1‎ 解析：(1)水轮机的输出功率即发电机的输入功率，为 P1＝ ‎＝×75%＝7.8×105 W。‎ 发电机的输出功率为P0＝P1×80%＝6.24×105 W。‎ ‎(2)输电示意图如图所示。‎ 发电机输出的电流 I1＝＝ A＝2 ‎‎600 A 输电导线中的热损耗P耗＝P0×5%＝3.12×104 W 输电线路中的电流 I2＝＝ A＝‎‎51 A 所以升压变压器T1的原、副线圈匝数比 ＝＝1/51‎ 降压变压器T2的输出功率P＝P0－P耗＝5.928×105 W T2的输出电流 I3＝＝ A＝2.7×103 A 所以降压变压器T2的原、副线圈匝数比 ＝＝＝。‎