【物理】2020届一轮复习教科版第11章第2讲理想变压器 电能的输送作业

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【物理】2020届一轮复习教科版第11章第2讲理想变压器 电能的输送作业

练案[32]第十一章 交变电流 传感器 第2讲 理想变压器 电能的输送 一、选择题(本题共12小题,1~7题为单选,8~12题为多选)‎ ‎1.(2018·北京西城区模拟)如图所示,理想变压器接在电压有效值不变的交流电源上。灯泡L1和L2完全相同(阻值不变),R是一个定值电阻。闭合开关S1、S2,两灯泡正常发光,然后断开S2,下列判断正确的是( D )‎ A.灯泡L1变暗 B.电阻R两端的电压变大 C.变压器输入功率不变 D.变压器输出功率变小 ‎[解析] 变压器输入电压和原、副线圈匝数比不变,则输出电压不变;S2断开后总电阻增大,副线圈中电流减小,R两端电压减小,灯泡L1两端电压变大,灯泡L1变亮,故A、B错误;副线圈电压不变,电流减小,因此副线圈的电功率减小,根据变压器的输入功率等于输出功率,可知变压器输入功率变小,故C错误,D正确。‎ ‎2.(2019·海淀区)如图所示,一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1︰n2=5︰1,原线圈的两端a、b接正弦交流电源,电压表V1的示数为110V,负载电阻R=22Ω。若电压表和电流表都是理想电表,则下列说法中错误的是( C )‎ A.电压表V2的示数为22V B.电流表A的示数为1.0A C.电流表A的示数为5.0A D.变压器的输入功率为22W ‎[解析] 原、副线圈电压U1︰U2=n1︰n2=5︰1,所以电压表V2示数为22V,A正确;根据I=,可知电流表示数为1.0A,则B正确,C错误;变压器的输入功率等于副线圈的输出功率,由P=U2I=22W,D正确;故选C。‎ ‎3.(2019·汉阳区高中联考)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=10∶1,原线圈输入交变电压u=50sin100πt(V),在副线圈中接有理想交流电流表、阻值为25Ω的定值电阻R和电容器C。下列说法中错误的是( B )‎ A.电阻R中电流方向1s内变化100次 B.电流表示数是2A C.电阻R消耗的电功率为1W D.电容器的耐压值至少是5V ‎[解析] 根据原线圈输入交变电压u=50sin100πt(V),可知交变电流的频率为50Hz;变压器不改变交变电流频率,可知副线圈输出电压频率为50Hz,电阻R中电流方向1s内变化100次,选项A正确;根据变压器变压公式,副线圈输出电压为5V,电阻R中电流为I=A=0.2A,由于交变电流可以通过电容器,所以电流表示数大于0.2A,一定小于2A,选项B错误;电阻R消耗的电功率为P=I2R=1W,选项C正确;由于副线圈输出电压最大值为5V,电容器的耐压值至少是5V,选项D正确。本题选错误的,故选B。‎ ‎4.(2019·黑龙江大庆模拟)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1,R2和R3的阻值分别为3Ω ,1Ω和4Ω,为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( B )‎ A.2  B.3 ‎ C.4  D.5‎ ‎[解析] 设理想变压器原、副线圈匝数比值为k,根据题述,当开关S断开时,电流表示数为I,则由闭合电路欧姆定律得,U=IR1+U1。由变压公式U1/U2=k及功率关系U1I=U2I2,可得I2/I=k,即副线圈输出电流为I2=kI,U2=I2(R2+R3)=kI(R2+R3)。当开关S闭合时,电流表示数为4I,则有U=4IR1+U1′。由变压器公式U1′/U2′=k及功率关系U1′·4I=U2′I2′,可得I2′/(4I)=k,即副线圈输出电流为I2′=4kI,U2′=I2′R2=4kIR2;联立解得k=3,B正确。‎ ‎5.(2018·广东茂名一模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示。发电机的输出电压为220V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(两变压器均为理想变压器),已知额定电压为220V的用电器可以正常工作,则( A )‎ A.> B.< C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D.升压变压器的输出功率小于降压变压器的输入功率 ‎[解析] 根据题意得==,==,又因为输电线路上有电压损失,即U2>U3,所以>,故A正确,B错误;由于远距离输电,输电线电阻不能忽略,导致输电线路上有电压损失和功率损失,所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,故C、D错误。‎ ‎6.(2018·陕西汉中一模)如图甲所示,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,理想电流表的示数为1A。则下列判断错误的是( B )‎ 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.若突然卡住电动机,原线圈输入功率变大 ‎[解析] 输入电压最大值为220V,则其有效值为U1=V=220V,U2=·U1=22V,A正确;输出的机械功率P=UI2-IR=12×1W-12×2W=10W,B错误;由图乙知交流电源周期为0.02s,则f==50Hz,C正确;卡住电动机,电路中的电流增大,输出功率增大,则原线圈输入功率增大,D正确。本题选择错误的,故B符合题意。‎ ‎7.(2018·山西省实验中学模拟)如图为远距离输电示意图。图中两变压器均为理想变压器,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2;降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4。输电线的总电阻为r。将原线圈接到u=Umsinωt的交流电源上,若输送的电功率为P,不考虑其他因素的影响,则( C )‎ A.输电线上通过的电流为 B.输电线上损失的电压为 C.输电线上损失的电功率为222r D.仅增大输送的电功率即可提升输电的效率 ‎[解析] 输入的交流电的有效值U1=,升压变压器副线圈中的电压U2=U1,故输电线上通过的电流为I==,故A错误;输电线路上损失的电压ΔU=Ir=,故B错误;输电线上损失的功率ΔP=I2r=222r,故C正确;输电的效率η==1-22·,由此可知,仅增大输送的电功率不能提升输电的效率,故D错误。‎ ‎8.(2018·吉林省吉林市三调)如图所示,n匝矩形闭合线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中(图中未画出),线框面积为S,电阻为r。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,变压器原、副线圈匝数之比为2︰1,副线圈接入一只额定电压为U、电阻为R的灯泡,灯泡正常发光。从线框通过中性面开始计时,下列说法正确的是( AC )‎ A.匀速转动过程中穿过单匝线框的磁通量变化率最大值为BSω B.灯泡中的电流方向每秒改变次 C.线框中产生的感应电流表达式为i=sinωt D.变压器原线圈两端电压最大值为nBSω ‎[解析] 单匝线框在磁场中产生的最大感应电动势为Em=BSω,可知=BωS,则匀速转动过程中穿过单匝线框的磁通量变化率最大值为BSω,选项A正确;1s内完成周期性变化的次数为,一个周期内电流方向改变两次,所以灯泡中的电流方向每秒改变次,选项B错误;变压器输出电流I2=,则输入电流为I1=,输入电流最大值为Im=,则线框中产生的感应电流表达式为i=sinωt,选项C正确;由于线框有电阻,则变压器原线圈两端电压最大值小于nBSω,选项D错误。‎ ‎9.(2018·河南南阳模拟)如图所示,为一理想变压器通过二极管给直流电动机供电的简单原理图,电动机的内阻为2Ω,理想二极管具有单向导电性。现将变压器的原线圈接入电压有效值为220V的正弦交流电源上,变压器原、副线圈的匝数比为22︰1,‎ 理想电流表的示数为0.5A,则此时( AD )‎ A.电动机两端的电压为10V B.理想变压器的输入功率为5W C.电动机的热功率为5W D.电动机输出的机械功率为4.5W ‎[解析] 原线圈接入的电压的有效值为220V,原、副线圈的电压与匝数成正比,故副线圈两端的电压的有效值为U2=10V;由有效值的定义得·=·T,得电动机两端电压的有效值为U有效=10V,故A正确;由P入=P出,得P出=U1I1=U2I2=10×0.5W=5W,故B错误;由P热=IR=0.52×2W=0.5W,可知电动机的热功率为0.5W,故C错误;电动机输出的机械功率为P机=P出-P热=5W-0.5W=4.5W,故D正确。‎ ‎10.(2018·辽宁瓦房店月考)如图所示,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′转动,轴OO′垂直于磁感线,在线圈外接一含有理想变压器的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2。保持线圈以恒定角速度ω转动,下列判断正确的是( AD )‎ A.在图示位置时线圈中磁通量为零,感应电动势最大 B.当可变电阻R的滑片P向上滑动时,电压表V2的示数变大 C.电压表V1示数等于NBωL2‎ D.变压器的输入与输出功率之比为1︰1‎ ‎[解析] 线圈处于垂直于中性面的位置时,穿过线圈的磁通量为零,产生的感应电动势最大,故A正确;当P向上移动时,R增大,变压器原、副线圈的匝数不变,原线圈输入电压不变,故输出电压不变,所以电压表V2的示数不变,故B错误;交流电压的最大值等于NBωL2,电压表V1示数为有效值,大小为,故C错误;变压器的输入与输出功率之比为1︰1,故D正确。‎ ‎11.(2018·江苏苏州一模)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1︰n2=4︰1,电阻R=25Ω,C为电容器。原线圈接u1=200sin100πt(V)的交流电。则( AD )‎ A.该交流电的频率为50Hz B.交流电流表的读数为0‎ C.电阻R的功率为200W D.电容器的耐压值应大于50V ‎[解析] 由ω=2πf知该交流电的频率为f==50Hz,故A正确;电容器通交流阻直流,故交流电流表的读数不为0,故B错误;由=可知副线圈的电压为U2=50V,电阻R的功率为P==100W,故C错误;由于副线圈的电压有效值为50V,最大值为50V,所以电容器的耐压值应大于50V,故D正确。‎ ‎12.(2018·云南保山二模)如图所示为一理想自耦变压器,原线圈两端加上的交变电压u=311sin100πt(V),现将滑片P滑至线圈中点,电流表和电压表均可视为理想电表,下列说法正确的是( BD )‎ A.该交流电的频率为100Hz B.电压表的示数为440V C.若将变阻器的滑片Q上移,电压表示数减小 D.若将变阻器的滑片Q上移,电流表示数增大 ‎[解析] 电路中的变压器不改变交流电的频率,即f=50Hz,故A错误;原线圈两端电压的有效值为U1==V=220V,根据=可知,副线圈两端电压的有效值为U2=440V,故B正确;在滑动变阻器滑片Q向上移动的过程中,电路的总电阻减小,由于输入电压不变,则输出电压不变,所以副线圈中电流变大,则原线圈中的电流也变大,由此可知电压表读数不变,电流表读数变大,故C错误,D正确。‎ 二、非选择题 ‎13.有条河流,流量Q=2m3/s,落差h=5m,现利用其发电,若发电机总效率为50%,输出电压为240V,输电线总电阻R=30Ω,允许损失功率为输出功率的6%,为满足用电的需求,则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220V,100W”的电灯正常发光?(取g=10N/kg)‎ ‎[答案] 6︰125 235︰11 470盏 ‎[解析] 设ρ为水的密度 电源端:P输出=mgh/t×50%=Qρgh×0.5‎ ‎=2×1×103×10×5×0.5W=5×104W 输出电压U0=240V,输送电路如图所示 为满足输电要求,据ΔP损=IR 有I送== =A=10A 则送电电压为U送==V=5×103V 所以升压变压器的变压比为 n1︰n2=U0︰U送=240/(5×103)=6︰125‎ 输电线电压损失ΔU损=I送R=10×30V=300V 用户端:U1=U送-ΔU损=5×103V-300V=4700V 据题意可知,U2=220V,所以降压变压器的匝数比为 n′1︰n′2=U1︰U2==235︰11‎ 因为理想变压器没有能量损失,所以可正常发光的电灯盏数为N==盏=470盏
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