2020届高考物理一轮复习 第10章 2 第二节 变压器、远距离输电及传感器课后达标能力提升

2020届高考物理一轮复习 第10章 2 第二节 变压器、远距离输电及传感器课后达标能力提升

‎2 第二节 变压器、远距离输电及传感器 ‎(建议用时：60分钟)‎ 一、单项选择题 ‎1．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则(　　)‎ A．变压器输入功率约为3．9 W B．输出电压的最大值是110 V C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2‎ D．负载电流的函数表达式i＝0．05sin A 解析：选A．由题图可知通过负载的电流最大值为Im＝0．‎05 A，周期T＝0．02 s，故电流的函数表达式i＝Imsint＝0．05sin 100πt (A)，D错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U‎2m＝U2＝110 V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝×110 W≈3．9 W，A正确．‎ ‎2．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2．则(　　)‎ A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为Ir D．输电线路上损失的电功率为I1U 解析：选A．根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－‎ 8‎ Ir＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率P′＝Ir＝I1(U－U1)，选项D错误．‎ ‎3．‎ ‎(2018·扬州模拟)如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000·sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V　880 W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知(　　)‎ A．原、副线圈的匝数比为50∶1‎ B．交变电压的频率为100 Hz C．副线圈中电流的有效值为‎4 A D．变压器的输入功率为880 W 解析：选C．由题可知，副线圈输出电压U2＝220 V＋Ur，＝＝＜，故A错误；2πf＝100π Hz，f＝50 Hz，故B错误；I2＝ A＝‎4 A，故C正确；由于理想变压器P入＝P出＝Ir＋880 W＞880 W，故D错误．‎ ‎4．‎ 在如图所示的铁芯上绕有4个线圈，匝数之比为n1∶n2∶n3∶n4＝1∶1∶2∶1，今在线圈1两端接正弦交流电源，下列判断正确的是(　　)‎ A．U1＝U2＝U3＝U4‎ B．U1＝U2＝U3，U4＝0‎ C．U1＝U2＋U3＋U4‎ D．以上均不对 解析：选B．线圈1、2、3的电压关系遵守变压比公式，线圈4中的磁通量始终为0，不产生感应电动势，故U4＝0，B正确．‎ ‎5．(2018·江苏师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，‎ 8‎ 变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时(　　)‎ A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小 B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数减小 C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变 D．线路损耗功率不变 解析：选C．因为输入电压和匝数比都不变，电压表V1、V2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流比等于匝数比的倒数且匝数比不变知电流都增大，故A错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；线路上的电流变大，则线路消耗的功率变大，选项D错误．‎ ‎6．(2018·南通高三调研)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接在频率为50 Hz的正弦交流电源上，电流表A为理想电表，副线圈两端接入一只“220 V40 W”的灯泡，此时灯泡正常发光．则(　　)‎ A．电流表的示数为0．‎‎18 A B．电源的输出功率为40 W C．电源的输出电压为2 200 V D．副线圈中交变电流的频率为10 Hz 解析：选B．副线圈上的灯泡正常发光，故副线圈上的电流大小为I2＝＝ A，根据＝，可得原线圈上的电流大小为I1＝ A≈0．‎036 A，故A项错误；电源的输出功率等于副线圈上消耗的功率，所以电源的输出功率为40 W，故B项正确；由＝，输出电压U2＝220 V，知U1＝1 100 V，故C项错误；副线圈中电流的频率与原线圈中电流频率相同，故D项错误．‎ 8‎ ‎7．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　　)‎ A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 解析：选D．由u－t图象可知，交流电的周期T＝0．02 s，故频率f＝＝50 Hz，选项A错误；交流电的最大值Um＝500 V，故有效值U＝＝250 V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据＝，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝IR，得输电线上损失的功率减小，选项D正确．‎ ‎8．‎ 如图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220 V降至110 V．调节前后(　　)‎ 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1∶2‎ 解析：选C．根据欧姆定律I＝，U2由220 V降至110 V，副线圈上的电流变为原来的，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误；根据P＝UI知，U、I均变为原来的时，副线圈上输出的功率变为原来的，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，‎ 8‎ 选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系＝，当U2由220 V降至110 V时，n2变为原来的，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确；根据理想变压器P入＝P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D错误．‎ ‎9．(2018·江苏八校联考)有一种调压变压器的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C、D两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是(　　)‎ A．当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 B．当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小 D．当P不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大 解析：选A．当R3不变，P顺时针转动时，nMN减小，由＝，知UMN减小，则电压、电流表读数均减小，A项正确，同理知B项错误；当P不动时，匝数nMN不变，输出电压UMN不变，滑片向上滑动，根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C项错误，同理知D项也错误．‎ 二、多项选择题 ‎10．‎ ‎(2018·南京检测)如图，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2．‎2 A．以下判断正确的是(　　)‎ A．变压器输入功率为484 W B．通过原线圈的电流的有效值为0．‎‎6 A C．通过副线圈的电流的最大值为2．‎‎2 A D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3‎ 解析：选BD．变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2．2×60 W＝132 W，选项A错误；由＝‎ 8‎ 得＝＝＝，选项D正确；由＝得I1＝I2＝×2．‎2 A＝0．‎6 A，选项B正确；根据I＝得副线圈上的电流的最大值I‎2m＝I2＝2．‎2 A，选项C错误．‎ ‎11．‎ 如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则(　　)‎ A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大 B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小 C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大 D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小 解析：选BC．保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2＝知，I2变小，由＝得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，选项B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2＝知副线圈输出功率变大，由P1＝P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1＝I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误．‎ ‎12．如图所示理想变压器的三个线圈的匝数n1∶n2∶n3＝1∶4∶4，在M、N间接正弦交流电源，在a、b和c、d间接相同的电阻器R，则(　　)‎ A．U1＝U2＝4U3　　　　　　　 B．U2＝U3＝2U1‎ C．I1＝4I2＝4I3 D．P1＝2P2＝2P3‎ 解析：选BCD．由于副线圈有两个相同的铁芯，所以原线圈中的磁通量与副线圈中的磁通量关系为：Φ1＝2Φ2＝2Φ3，磁通量变化率关系为：＝2＝2，故每匝线圈产生的感应电动势关系为：e1＝2e2＝2e3，对理想变压器有：U1＝n1e1，U2＝n2e2，U3＝n3e3，因此，可得：＝＝，代入n1∶n2∶n3＝1∶4∶4得U2＝U3＝2U1，故A错误，B正确；由能量守恒得：P1＝P2＋P3＝2P2＝2P3，D正确；由I1U1＝2I2U2＝2I3U3得：I1＝4I2＝4I3，C正确．‎ 8‎ ‎13．如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，V是理想电压表．现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5．0 V，则(　　)‎ A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C．原线圈两端原来的电压有效值为68 V D．原线圈两端原来的电压有效值为48 V 解析：选AD．当负载电阻阻值减小为R＝5R0时，根据串并联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以UR0＝×5 V＝1 V，故副线圈两端电压为U2＝6 V，根据公式＝可得此时原线圈两端电压的有效值为U1＝24 V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24 V≈34 V，A正确、B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压U′2＝IR0＋5IR0，变化前，U2＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2＝2U′2＝12 V，根据公式＝可得原线圈两端原来的电压有效值为48 V，D正确、C错误．‎ ‎14．电流互感器和电压互感器如图所示．其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则(　　)‎ A．A为电流互感器，且n1n2，a是电压表 C．B为电流互感器，且n3n4，b是电压表 解析：选AD．由题图可知A为电流互感器，B为电压互感器，因此a是电流表，b是电压表，在A中，有I1n1＝I2n2，要把大电流变为小电流，有n2>n1；在B中，有＝，要把高电压变为低电压，则有n3>n4；综上所述可知，选项A、D正确．‎ ‎15．‎ 8‎ 如图所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器．开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯泡L仍能正常发光，可采用的措施是(　　)‎ A．将自耦调压变压器的滑片P适当上滑 B．将自耦调压变压器的滑片P适当下滑 C．适当增大滑动变阻器R2的阻值 D．适当减小滑动变阻器R2的阻值 解析：选AC．若保持负载总电阻不变，电源电压U略降低时，为使灯泡L仍能正常发光，只需输出电压U2保持不变．根据变压比＝，可得U2＝U，由此可知，n2应增大，自耦调压变压器的滑片P应适当上滑，选项A正确，选项B错误；若保持匝数比不变，根据变压比＝，可得U2减小，为使灯泡L仍能正常发光，加在L两端的电压应不变，则加在R1两端的电压应减小，故总电流应减小，负载总电阻应增大，R2应增大，选项C正确，选项D错误．‎ 8‎