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【骄子之路】2023高考物理一轮复习 10.2变压器、电能的输送课时强化作业
【骄子之路】2023高考物理一轮复习 10.2变压器、电能的输送课时强化作业
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课时强化作业四十一 变压器、电能的输送一、选择题1.如右图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12V,6W”的小灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A.120V,0.10AB.240V,0.025AC.120V,0.05AD.240V,0.05A解析:根据变压规律:=可得U1=240V.由功率相等可得I1=0.05A,D正确.答案:D2.(2013年广东卷)如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻RL=6Ω,AB端电压U1=12sin100πt(V).下列说法正确的是( )A.电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为0.5AD.变压器输入功率为6W解析:由输入电压的瞬时表达式可知ω=100π=2πf,因此交流电的频率为50Hz,选项A错误;由变压公式可知=得U2=6V,故电压表的示数为6V,选项B错误;电流表的示数I2==A=1A,选项C错误;变压器的输入功率P=U1I1=U2I2=6W,选项D正确.答案:D3.如图所示,L1和L2是输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器.若已知变压比为1000∶1,变流比为100∶1,并且知道电压表示数为220V,电流表示数为10A,则输电线的输送功率为( )A.2.2×103WB.2.2×10-2WC.2.2×108WD.2.2×104W解析:根据=,=得,U1=2.2×105V,I1=1000A,所以输电线的输送功率P=U1I1=2.2×108W,C正确.答案:C4.在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损耗的电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则P′、P用的关系式正确的是( )A.P′=B.P′=C.P用=P-D.P用=P7\n解析:P′=I2R=(式中I、U′分别为输电电流和输电线损失的电压),而I=,R=ρ,所以P′==,从而P用=P-P′=P-=P-.所以选项B、D正确.答案:BD5.(2013年天津卷)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则( )A.ab接MN、cd接PQ,Iab<IcdB.ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ、cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd解析:用电流互感器测量高压输电线上的电流,电流互感器其本质是升压变压器,原线圈串入输电线上,由副线圈读出所测输电线的电流,所以应将a、b接在M、N两端,c、d接P、Q两端,且满足Iab>Icd,故选项B正确.答案:B6.(2014年全国卷Ⅱ)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则( )A.Uab∶Ucd=n1∶n2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大D.将二极管短路,电流表的读数加倍解析:设副线圈两端电压为U2,则有=,由二极管具有单向导电性,所以Ucd并不等于U2,故选项A错误;增大负载电阻R的阻值,变压器输出功率减小,则输入功率减小,原线圈中电流减小,故选项B正确;c、d间的电压与负载电阻的阻值无关,故选项C错误;将二极管短路,c、d两端电压为U2,未短路时Ucd=U2,根据P=可知当将二极管短路后电阻R7\n消耗功率为原来的2倍,所以输入功率也增大到原来的2倍,选项D正确.答案:BD7.(2014年福建卷)下图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A、B端接入低压交流电源时( )A.A1、A2两表的示数相同B.L1、L2两灯泡的亮度相同C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2两端的电压小于R4两端的电压解析:远距离输电过程中,应用高压输电能够减小输电线上的功率损失,R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率,选项C错误;由于两个不同输电回路,输电线电阻相同,由于高压输电减小输电线损失,所以A1的示数小于A2的示数,选项A错误;由欧姆定律可知R2两端电压小于R4两端电压,选项D正确;由于输电线上损失电压不同,故两灯两端电压不同,灯泡亮度不同,选项C错误.答案:D8.如图所示,T为理想变压器,副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略,其余输电线电阻可不计,则当开关S闭合时( )A.交流电压表V2和V3的示数一定都变小B.交流电压表V3的示数变小C.交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大D.只有A1的示数变大解析:在理想变压器中,因为U不变,故V2示数不变;闭合S时,负载电阻变小,副线圈中电流I2增大,A2示数增大,由P入=P出,即I1U1=I2U2可知A1示数增大,因为ab和cd导线的电阻不可忽略,V3改测R2两端电压,故V3示数变小.R1两端电压减小,故流过R1处的电流I3变小,A3示数变小,故B正确.答案:B7\n9.(2013年江苏卷)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A.向下滑动PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率D.减小电容器C的电容解析:P向下滑动时,副线圈接入电路的匝数减小,则副线圈两端电压减小,灯泡变暗,选项A错误;增大电源电压,则副线圈输出电压增大,灯泡变亮,选项B正确;增大交流电源的频率,则电容器的容抗减小,电路中电流增大,灯泡变亮,选项C正确;减小电容器电容,电容器在交流电路中的容抗增大,电流减小,灯泡变暗,选项D错误.答案:BC10.如图是一种理想自耦变压器示意图,线圈绕在一个圆环形的铁芯上,P是可移动的滑动触头.输入端AB接交流电压U,输出端CD连接了两个相同的灯泡L1和L2,Q为滑动变阻器的滑动触头.当开关S闭合,P处于如图所示的位置时,两灯均能发光.下列说法正确的是( )A.P不动,将Q向右移动,变压器的输入功率变小B.P不动,将Q向右移动,两灯均变暗C.Q不动,将P沿逆时针方向移动,变压器的输入功率变小D.P、Q都不动,断开开关S,L1将变亮解析:由题意可知原线圈为CP,副线圈为CD,故此自耦变压器为升压变压器,当P不动将Q向右移动时,R接入电路的电阻减小,副线圈输出电流增大,变压器输出功率增大,则变压器输入功率增大,两灯泡均变亮,选项A、B错误;当Q不动,将P逆时针方向移动,使原线圈的匝数减少,则副线圈输出电压增大,输出功率增大,则输入功率增大,选项C错误;P、Q都不动,将开关断开,副线圈输出功率减小,副线圈中电流减小,滑动变阻器两端电压减小,而副线圈输出电压不变,则灯泡L1两端电压增大,L1变亮,选项D正确.答案:D二、非选择题11.图(a)为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d7\n为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电压的Ut图象如图(b)所示.若只在ce间接一只Rce=400Ω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80W.(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400Ω电阻时,原线圈中的电流I1;(3)求ce和de间线圈的匝数比.解析:(1)由原线圈中交变电流的Ut图象可知ω=200πrad/s,电压瞬时值Uab=400sin200πt(V)(2)电压有效值U1==200(V),理想变压器P1=P2,原线圈中的电流I1==0.28A.(3)设ab间匝数为n1,根据变压器规律有=,=,由题意有:=,联立可得:=.答案:(1)Uab=400sin200πt(V) (2)0.28A (3)12.某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电.当发电厂输出的功率为P0时,额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高,仍通过原来的输电线供电,到达用电设备所在地,再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压,供用电设备使用,如图所示.这样改动后,当发电厂输出的功率仍为P0,用电设备可获得的功率增加至P2,试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少?(变压器T1、T2可视为理想变压器)7\n解析:当发电厂未经变压器直接给用户供电时,输电线中的电流为I,设输电线的总电阻为R,则有P1=I1U.输电线损失功率ΔP=IR=P0-P1解得R=U2,I1=若经过升压变压器T1和降压变压器T2后,设输电线中的电流I1′,用户得到的功率P2=UI2,此时输电线损失功率ΔP′=P0-P2=I1′2R.I2=,I1′=,降压变压器T2的原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比.==,升压变压器原线圈匝数N1与副线圈匝数N2之比==.答案: 13.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表和可变电阻R以及若干“6V、6W”的相同灯泡.输入端交变电压u的图象如图乙所示.(1)求图甲中电压表的读数;(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻R应调到的电阻值.解析:(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U1m=27V,其有效值为U1=27V.7\n根据n1∶n2=U1∶U2,代入数据后可得U2=9V,即为电压表的读数.(2)设原线圈中通过的电流为I1,副线圈中通过的电流为I2,为使副线圈接入的灯泡最多,则I1取允许通过的最大电流的有效值为3A,根据U1I1=U2I2,代入数据后可得I2=9A.正常发光时每个灯泡中电流为I灯==1A,所以允许接入的灯泡个数为n==9盏.(3)电阻R两端电压为UR=U2-U灯=3V,电阻阻值为R==Ω.答案:(1)9V (2)9盏 (3)Ω7
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 17:49:37
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