【物理】2020届一轮复习人教版第十一章第2讲　变压器　电能的输送课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版第十一章第2讲　变压器　电能的输送课时作业

‎2020届一轮复习人教版 第十一章 第2讲　变压器　电能的输送 课时作业 ‎(三十五)　‎ ‎[基础题组]‎ 一、单项选择题 ‎1．如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是(　　)‎ A．这是一个升压变压器 B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多 C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 V D．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小 解析：根据铭牌上所提供的信息可知，变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．‎ 答案：B ‎2．(2019·江西萍乡模拟)如图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12 V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10 000 V以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是(　　)‎ 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12 V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12 V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．(2019·湖南长沙长郡中学模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈各接一个电阻R1和R2，原线圈中接有220 V交流电源，此时两只电阻上的电压都是10 V，设变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，则(　　)‎ A．n＝21，k＝ B．n＝21，k＝ C．n＝441，k＝ D．n＝441，k＝ 解析：原线圈接220 V的电压，而R1两端的电压为10 V，所以理想变压器输入端的电压为U1＝210 V，输出端的电压为U2＝10 V，根据公式＝可得n＝21，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，即＝，因为＝1，＝，故k＝，A正确．‎ 答案：A ‎4．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶1，原线圈接u1＝220·sin 100πt (V)的交变电流，电阻R＝10 Ω，电流表、电压表均为理想电表，则(　　)‎ A．电压表的读数为10 V B．电流表的读数为‎22 A C．电阻R消耗的功率为10 W D．变压器的输出功率为10 W 解析：输入电压的有效值为U1＝＝220 V，根据＝得U2＝U1＝10 V，故选项A错误；电流表的示数为I2＝＝1 A，故选项B错误；电阻消耗的功率为P2＝U2I2＝10 ‎ W，故选项C错误；理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率，故选项D正确．‎ 答案：D ‎5．(2019·福建泉州质检)如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时(　　)‎ A．输电线上损耗的功率减小 B．电压表V1的示数减小，电流表A1增大 C．电压表V2的示数增大，电流表A2减小 D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小 解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例＝1－＝1－，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确．‎ 答案：D 二、多项选择题 ‎6．(2019·黑龙江牡丹江一中检测)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝100·sin 50πt (V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R＝10 Ω.关于电路分析，下列说法中正确的是(　　)‎ A．电流表示数是‎1 A B．电流表示数是 A C．电阻R消耗的电功率为10 W D．电容器的耐压值至少是10 V 解析：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V，所以副线圈电压为10 V，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A，不一定是 A，故A、B错误；电阻R消耗的电功率为P＝＝ W＝10 W，故C正确；副线圈电压最大值为10 V，电容器的耐压值至少是10 ‎ V，所以D正确．‎ 答案：CD ‎7．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b，当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是(　　)‎ A．原、副线圈匝数比为9∶1‎ B．原、副线圈匝数比为1∶9‎ C．此时a和b的电功率之比为9∶1‎ D．此时a和b的电功率之比为1∶9‎ 解析：设灯泡的额定电压为U0，两灯均能正常发光，所以原线圈输入端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故＝，根据＝得＝，选项A正确，B错误；根据公式＝可得，＝，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，选项C错误，D正确．‎ 答案：AD ‎8．图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝5∶1.原线圈接入如图甲所示的正弦交流电．电路中电表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝4 Ω，D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则(　　)‎ A．电阻R2两端的电压频率为50 Hz B．电流表的示数为‎5 A C．原线圈的输入功率为150 W D．将R1摘掉，电压表的示数不变 解析：由题图甲可知，交流电的周期为0.02 s，故频率为50 Hz，而变压器及二极管均不会改变交流电的频率，故电阻R2两端的电压频率为50 Hz，故A正确；经变压器后，输出电压为＝20 V，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在R2两端，则由有效值的定义可得U＝10 V，则电流表的示数为2.5 A，故B错误；原线圈输入功率等于副线圈输出的功率，输出功率P＝ W＋(2.5)2×4 W＝150 ‎ W，故C正确；因输出电压由输入电压决定，故将R1摘掉，电压表的示数不变，故D正确．‎ 答案：ACD ‎[能力题组]‎ 一、选择题 ‎9．(2019·四川南充高级中学高三模拟)如图所示，10匝矩形线圈，在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′以角速度100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为‎0.5 m2‎，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2.已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，开关断开时L1正常发光，且电流表示数为‎0.01 A，则(　　)‎ A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为200sin 100t V B．若开关S闭合，电流表示数将增大 C．若开关S闭合，灯泡L1将更亮 D．灯泡L1的额定功率为2 W 解析：变压器的输入电压的最大值为Um＝NBSω＝10×0.4×0.5×100 V＝200 V，从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为u＝Umcos ωt＝200·cos 100t V，故A错误；若开关S闭合，输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增加，故输入电流也增加，电流表示数将增大，故B正确；若开关S闭合，输出电压不变，故灯泡L1亮度不变，故C错误；变压器输入电压的有效值为U1＝＝ V＝100 V，开关断开时L1正常发光，且电流表示数为0.01 A，灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为P＝U1I1＝100×0.01 W＝ W，故D错误．‎ 答案：B ‎10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R、定值电阻R0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin 100πt V．下列说法中正确的是(　　)‎ A．t＝ s时刻，c、d两点间的电压瞬时值为110 V B．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变大 解析：由c、d两点间的电压瞬时值表达式u1＝220sin 100πt V可知，当t＝ s时，u1＝220sin V＝110 V，选项A错误．由＝得U2＝＝220× V＝22 V，故电压表示数小于22 V，选项B错误．单刀双掷开关与a连接，滑片P向上移动时，电流表示数变小，电压表示数变大，选项C错误．当单刀双掷开关由a扳向b时，原、副线圈匝数比由10∶1变成5∶1，且原线圈两端电压不变，可知输出电压增大，两电表示数均变大，选项D正确．‎ 答案：D ‎11．如图甲、乙所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比n1∶n2＝3∶1，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为(　　)‎ A．P、P　　　　　　　　 B．9P、 C.、9P D.、P 解析：由题意可知，n2＝n3，两种情况下变压器输出功率均为2P，设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，两种情况下变压器输入电压为3U，变压器输入电流为I；题图甲中L1的功率为P1＝＝9P；题图乙中L1的功率为P2＝(I)2R＝，选项B正确．‎ 答案：B ‎12．(多选)如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有(　　)‎ A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 Hz B．远距离输电线路损耗功率为180 kW C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数变大 D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大 解析：由题图乙知交流电的周期0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V，根据电压与匝数成正比知，升压变压器副线圈电压为25 000 V，所以输电线中的电流为I＝＝30 A，输电线损失的电压为ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，远距离输电线路损耗功率为ΔP＝ΔUI＝90 kW，B错误；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，相当于副线圈中用电器增加，副线圈中电流增大，输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，副线圈两端电压减小，定值电阻的分压增大，所以电压表的示数变小，C错误，D正确．‎ 答案：AD ‎13．(多选)(2019·湖北恩施一中模拟)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计．下列说法正确的是(　　)‎ A．将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗 B．电容器的电容C变大时，灯泡变暗 C．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大 D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω 解析：在题图中将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A正确；电容器的电容C变大时，电容对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B错误；图示位置时，线圈的面积与磁感线方向垂直，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C错误；若线圈abcd转动的角速度变为2ω，且线圈转动一周只有半周产生感应电压，在这半周中，电压的最大值是2NBSω，设变压器原线圈电压的有效值为U ‎，则t＝×2t，即U＝NBSω，选项D正确．‎ 答案：AD 二、非选择题 ‎14．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，线路损耗的功率为输出功率的4%.求：‎ ‎(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)‎ ‎(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？‎ 解析：(1)输电电路图如图所示，‎ 由ΔP＝4%P输出和ΔP＝I22R 得I2＝ ＝6 A 则U送＝＝1 500 V 升压变压器原、副线圈匝数比 ＝＝＝ 输电线上电压损失ΔU＝I2R＝60 V 故降压变压器输入电压 U1＝U送－ΔU＝1 440 V 故降压变压器原、副线圈匝数比 ＝＝＝ ‎(2)若不用变压器，则输电电流 I＝＝‎‎18 A U＝U0－IR＝320 V，P＝P输出－I2R＝5 760 W 答案：(1)1∶3　72∶11‎ ‎(2)320 V　5 760 W