2021版高考物理一轮复习课时规范练35理想变压器电能的输送含解析

2021版高考物理一轮复习课时规范练35理想变压器电能的输送含解析

课时规范练35　理想变压器　电能的输送 ‎1.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2019·湖北模拟)如图为日常生活中常见的点火装置原理图,先将1.5 V直流电压通过转换器转换为正弦交变电压u=6sin ωt(V),然后将其加在理想变压器的原线圈n1上,当副线圈n2两端电压达到12 kV以上时放电针之间空气被击穿,从而引发电火花点燃气体。下列说法正确的是(　　)‎ A.原线圈两端所接交流电压表的读数为3‎2‎ V B.副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等 C.要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于‎2‎×103‎ D.要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2 000‎ ‎2.‎ ‎(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2019·河北石家庄检测)如图所示,理想变压器三个线圈的匝数比n1∶n2∶n3=10∶5∶1,其中匝数为n1的原线圈接到220 V的交流电源上,匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3=2 A,电阻R2=110 Ω,则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是(　　)‎ A.10 A,12 A B.10 A,20 A C.1 A,0.7 A D.1 A,3 A ‎3.(多选)(理想变压器的动态分析)(2019·四川内江期末)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,图中电表均为理想电表,R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小),Ll和L2是两个完全相同的灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是(　　)‎ 8‎ A.电压的频率为50 Hz B.电压表的示数为11 V C.当照射R的光强增大时,电流表的示数变大 D.若L1的灯丝烧断后,电压表的示数会变小 ‎4.(理想变压器的动态分析)(2019·广西防城港模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,原线圈两端所加电压如图乙所示,与副线圈相连的两个灯泡完全相同,闭合开关S后,下列说法正确的是(　　)‎ A.电流表示数减小 B.电压表示数为110‎2‎ V C.变压器的输入功率增大 D.灯泡上的交流电每秒钟方向改变50次 ‎5.(远距离输电)(2019·河北定州模拟)如图,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,电流表的示数A1增大 C.电压表V2的示数增大,电流表的示数A2减小 8‎ D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小 ‎6.(多选)(远距离输电、互感器)(2019·广东期末)如图所示为某小型发电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率恒定为48 kW。在输电线路上接入一个电流互感器、其原、副线圈的匝数比为1∶20,电流表的示数为1 A,输电线的总电阻为10 Ω,下列说法正确的是(　　)‎ A.用户端的功率为44 kW B.升压变压器的输出电压U2=2 400 V C.降压变压器的输入电压U3=2 000 V D.如果用户电压为220 V,则降压变压器的原副线圈匝数比为10∶1‎ 素养综合练 ‎7.(2019·四川成都模拟)如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12 V、电阻为2 Ω的电动机M。原线圈输入的交流电压如图乙所示。闭合开关S,电动机正常工作,电流表示数为1 A。下列判断正确的是(　　)‎ A.副线圈两端的电压有效值为22‎2‎ V B.滑动变阻器R的接入电阻为10 Ω C.电动机输出的机械功率为12 W D.若电动机突然卡住,原线圈输入功率将变小 ‎8.(多选)(2019·江苏南京模拟)如图所示为远距离输电示意图。发电机输出功率P恒定。用户消耗的功率为P用户,升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2,输电线总电阻为r。下列说法正确的是(　　)‎ 8‎ A.升压变压器原、副线圈匝数比n‎1‎n‎2‎‎=‎U‎1‎U‎2‎ B.将P下移,用户获得的电压将升高 C.输电线上的功率关系为P=P用户+‎U‎2‎‎2‎r D.若U2提高为原来的10倍,输电线上损失的功率为原来的‎1‎‎100‎ ‎9.(2019·辽宁沈阳检测)一台交流发电机的输出电压表达式为u=1 000‎2‎sin(100πt) V,通过匝数之比为4∶1的理想降压变压器给若干盏“220 V　60 W”的灯泡供电,如图所示,输电线总电阻r=10 Ω,其他电阻不计,为了保证灯泡正常发光,接入电路的灯泡数量为(　　)‎ A.44 B.176 C.195 D.783‎ ‎10.如图所示,一个理想变压器原线圈的匝数为50,副线圈的匝数为100,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导轨间距为0.4 m。导轨上有一长度略大于导轨间距且垂直于导轨的导体棒,导轨与导体棒的电阻忽略不计,副线圈回路中电阻R1=5 Ω,R2=15 Ω,图中交流电压表为理想电压表。导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T的匀强磁场。导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为v=5sin 10πt(m/s),则下列说法正确的是(　　)‎ A.R1的功率为0.2 W B.电压表的示数为5‎2‎ V C.水平外力为恒力 8‎ D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s ‎11.(多选)某同学在实验室中研究远距离输电的相关规律,由于输电线太长,他将每100米导线卷成一卷,共有8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次实验采用如图所示的电路图,将输电线与学生电源和用电器直接相连,测得输电线上损失的功率为P,损失的电压为U1;第二次实验采用如图乙所示的电路图,其中理想变压器T1与学生电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1∶n2,理想变压器T2与用电器相连。测得输电线上损失的功率为P2,损失的电压为U2,两次实验中学生电源的输出电压与电功率均相同,下列选项正确的是(　　)‎ A.P2∶P1=n1∶n2 B.P2∶P1=‎n‎1‎‎2‎‎∶‎n‎2‎‎2‎ C.U2∶U1=n1∶n2 D.U2∶U1=‎n‎1‎‎2‎‎∶‎n‎2‎‎2‎ ‎12.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,a、b端接入一正弦式交流电源。L1、L2为两只规格为“22 V　6 W”的灯泡,两电表为理想交流电表。当滑动变阻器的滑片P处于中间位置时,两灯泡恰好都正常发光。下列说法正确的是(　　)‎ A.电流表示数为0.27 A B.电压表示数为44 V C.滑片P向下移动时,灯泡L2将变暗 D.滑片P向上移动时,灯泡L1将变暗 参考答案 8‎ 课时规范练35　理想变压器　电能的输送 ‎1.AD　最大值为有效值的‎2‎倍,所以电压的有效值为U=‎6‎‎2‎V=3‎2‎V,即电压表示数为3‎2‎V,故A正确;变压器不能改变频率,故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等,故B错误;当变压器副线圈电压的瞬时值大于12000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,转换器所输出的正弦交变电压最大值为6V,根据电压与匝数成正比,所以实现点火的条件是n‎2‎n‎1‎‎=‎‎12000‎‎6‎=2000,故C错误,D正确。‎ ‎2.C　根据电压与匝数成正比可得U‎1‎n‎1‎‎=U‎2‎n‎2‎=‎U‎3‎n‎3‎,已知n1∶n2∶n3=10∶5∶1,U1=220V,解得U2=110V,U3=22V,根据欧姆定律得I2=U‎2‎R‎2‎=1A,根据变压器的输入功率和输出功率相等可得U1I1=U2I2+U3I3,解得I1=0.7A,C正确。‎ ‎3.ABC　原线圈接入如图乙所示,T=0.02s,所以频率为f=‎1‎T‎=‎‎1‎‎0.02‎=50Hz,故A正确;原线圈接入电压的最大值是220‎2‎V,所以原线圈接入电压的有效值是U=220V,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,所以副线圈电压是11V,所以V的示数为11V,故B正确;R阻值随光强增大而减小,根据I=UR知副线圈电流增加,副线圈输出功率增加,根据能量守恒定律,原线圈输入功率也增加,原线圈电流增加,所以电流表的示数变大,故C正确;当L1的灯丝烧断后,变压器的输入电压不变,根据变压器原理,输出电压也不变,故电压表读数不变,故D错误;故选ABC。‎ ‎4.C　原线圈输入电压不变,线圈匝数不变,则副线圈电压不变,即电压表示数不变,灯泡电阻不变,则电流表示数不变,A错误。原线圈的输入电压有效值U1=‎220‎‎2‎‎2‎V=220V,根据变压器原理可得U2=n‎2‎n‎1‎U1=110V,所以电压表的示数为110V,B错误。当S接通后,两个灯泡并联,增加一个负载,则副线圈功率增大,所以变压器的输入功率增大,C正确。根据题图乙可知,周期T=0.02s,则频率f=50Hz,灯泡上的交流电每秒钟方向改变100次,D错误。‎ ‎5.D　当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则电流表A2示数变大,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;因为发电厂的输出电压恒定,故升压变压器的副线圈电压不变,即电压表V1的示数不变,选项B错误;电流表A1‎ 8‎ 的示数增大,输电线上的电压损失变大,故降压变压器的原线圈电压减小,降压变压器副线圈电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率与发电厂输出总功率的比值P-‎P损P=1-I‎2‎RU‎1‎I=1-ΔUU‎1‎,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与发电厂输出总功率的比值减小,故D正确。‎ ‎6.ABD　设电流表的读数为IA,互感器的原、副线器的匝数比为n∶n'=IA∶I2=1∶20,解得I2=20A,线路上损失的电压ΔU=I2r=20×10V=200V,线路上功率的损耗ΔP=ΔUI2=200×20W=4000W=4kW,用户端的功率为P用=P出-ΔP=48kW-4kW=44kW,故A正确;升压变压器的输出电压U2=P出I‎2‎‎=‎‎48×1‎‎0‎‎3‎‎20‎V=2400V,故B正确;降压变压器的输入电压U3=U2-ΔU=(2400-200)V=2200V,故C错误;如果用户电压为220V,则降压变压器的原副线圈匝数比为n‎3‎n‎4‎‎=U‎3‎U‎4‎=‎2200‎‎220‎=‎‎10‎‎1‎,故D正确;故选ABD。‎ ‎7.B　根据题图乙可知U1=220V,根据理想变压器变压公式可得副线圈两端的电压有效值为U2=n‎2‎n‎1‎U1=‎1‎‎10‎×220V=22V,选项A错误;根据题述电动机正常工作,电流表示数为1A,则滑动变阻器两端电压UR=22V-12V=10V,根据欧姆定律可知滑动变阻器R的接入电阻为R=10Ω,选项B正确;电动机输入的电功率P=12×1W=12W,电动机的热功率P热=12×2W=2W,由P=P热+P出,可得电动机输出的机械功率为P出=10W,选项C错误;若电动机突然卡住,就相当于一个2Ω的纯电阻,副线圈电流I=U‎2‎R+r‎=‎‎22‎‎10+2‎A=1.83A,则副线圈的电流增大,副线圈的电功率增大,根据变压器输出功率决定输入功率可知,原线圈输入功率将变大,选项D错误。‎ ‎8.AD　变压器的原、副线圈两端电压与匝数成正比,即n‎1‎n‎2‎‎=‎U‎1‎U‎2‎,A正确。若P下移,降压变压器的原线圈匝数增大,U4=n‎4‎n‎3‎U3,用户获得的电压降低,B错误。输电线上的功率关系为P=P用户+U损‎2‎r,C错误。若U2提高为原来的10倍,输送线路上的电流变为原来的‎1‎‎10‎,故输电线上损失的功率为原来的‎1‎‎100‎,D正确。‎ ‎9.B　每盏灯泡的电流I=PLUL‎=‎‎3‎‎11‎A,设有n盏灯能够正常工作,则原线圈的电流I1=‎1‎‎4‎nI=‎3‎‎44‎nA,原线圈两端电压U1=4UL=880V,所以电阻r消耗的电压Ur=U-U1=120V,根据欧姆定律可得Ur=‎3‎‎44‎nr(V),联立解得n=176,B正确。‎ ‎10.D　导体棒切割磁感线产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律可得E=BLv,代入数据得E=2sin10πt(V)。则原线圈输入电压的有效值为U1=Em‎2‎‎=‎‎2‎V,原、副线圈的电压与匝数成正比,则U‎1‎U‎2‎‎=‎n‎1‎n‎2‎ 8‎ ‎,解得U2=2‎2‎V,选项B错误;由欧姆定律可得副线圈回路中的电流为I2=U‎2‎R‎1‎‎+‎R‎2‎‎=‎‎2‎‎2‎‎5+15‎A=‎2‎‎10‎A,则定值电阻R1的电功率为P1=I‎2‎‎2‎R1=(‎2‎‎10‎)2×5W=0.1W,选项A错误;由导体棒的速度公式可知导体棒的运动为往复运动,则外力不可能为恒力,选项C错误;由以上计算可知,感应电动势的最大值为Em=2V,则由法拉第电磁感应定律E=n1ΔΦΔt,得磁通量变化率最大值为ΔΦΔt‎=Emn‎1‎=‎‎2‎‎50‎Wb/s=0.04Wb/s,选项D正确。‎ ‎11.BC　第一次实验输电线上的电流I=PU‎1‎,输电线上损失的功率P1=I2R=P‎2‎U‎1‎‎2‎R;第二次实验,升压变压器副线圈上的电压U2=n‎2‎n‎1‎U1,输电线上的电流I'=PU‎2‎,输电线上损失的功率P2=I2·R=P‎2‎U‎2‎‎2‎R,所以P‎2‎P‎1‎‎=U‎1‎‎2‎U‎2‎‎2‎=‎n‎1‎‎2‎n‎2‎‎2‎,故A错误,B正确。第一次损失的电压U1=IR,第二次损失的电压U2=I'R,故U‎2‎U‎1‎‎=I'‎I=‎n‎1‎n‎2‎,故C正确,D错误。故选BC。‎ ‎12.B　原、副线圈匝数比为2∶1,则原、副线圈电流比为1∶2,因两灯泡正常发光,所以原线圈电流为‎3‎‎11‎A,则副线圈电流为‎6‎‎11‎A=0.55A,选项A错误;原、副线圈两端电压比为2∶1,副线圈两端电压为22V,所以原线圈两端电压为44V,选项B正确;滑片P向下移动时,副线圈电路的电阻变小,电流变大,则原线圈电路中电流也变大,即通过灯泡L2的电流变大,灯泡L2可能变亮或烧毁,选项C错误;滑片P向上移动时,通过灯泡L2的电流变小,原线圈两端电压变大,则副线圈两端电压也变大,灯泡L1可能变亮或烧毁,选项D错误。‎ 8‎