2020版高考物理一轮复习第十一章交变电流（第2课时）课时作业（含解析）.docx

课时作业【基础练习】 一、理想变压器基本规律的应用1如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接入一电压为uU0sin t的交流电源，副线圈接一个R5.5 的负载电阻若U0220 V，100 rad/s，则下述结论正确的是()A副线圈中电压表的读数为11 VB副线圈中输出交流电的周期为0.01 sC原线圈中电流表的读数为0.1 AD原线圈中的输入功率为11 WC解析：电压表测的是有效值，根据代入数据，可得电压表示数U211 V；由于100 rad/s，交流电的周期为0.02 s；副线圈中的电流I22 A，因此副线圈的输出功率PU2I222 W，而变压器本身不消耗能量，因此输入功率也是22 W，因此输入电流I10.1 A.2(2017天津和平质量调查，4)如图甲所示电路中，L1、L2、L3为三只“6 V3 W”的灯泡，变压器为理想变压器各电表均为理想电表当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光下列说法中正确的是()A变压器原副线圈的匝数比为12B副线圈两端输出的交流电频率为50 HzC电流表的示数为0.5 AD电压表的示数为18 VB解析：灯泡正常发光时的电流I00.5 A，则副线圈中电流I22I0，而原线圈中电流I1I0，则变压器原副线圈的匝数比n1n2I2I121，A项错误由乙图可知交流电的周期T0.02 s，则频率f50 Hz，变压器不改变交流电的频率，B项正确电流表的示数IAI22I01 A，C项错误因灯泡正常发光，则副线圈的两端电压U26 V，则原线圈两端电压U1U212 V，电压表示数为12 V，D项错误3(2014全国卷)(多选)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()AUabUcdn1n2B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BD解析：a、b端的电压为正弦式交变电压，故电压表测得的电压Uab.副线圈两端电压也为正弦式交变电压，但由于二极管的单向导电特性，从而使c、d两端的电压成为脉动直流电，由有效值定义可得T，即Ucd，故UabUcdn1n2，A错误因R增大时消耗的功率P减小，原线圈输入功率减小，故U1不变时I1减小，B正确由UabUcdn1n2可知Ucd与负载的阻值无关，C错误将二极管短路时R两端电压为正弦式交变电压，其有效值Ucd，故此时R消耗的功率P为原来的2倍，原线圈中的电流也变为原来的2倍，故D正确4(2017河北冀州2月模拟，19)(多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是()A该交流电源电动势的瞬时值表达式为eEmsin(100t)B变压器原、副线圈匝数的比值为 C电流表的读数为D负载上消耗的热功率为BC解析：由et图象可知交流电的周期T4102s，则50 rad/s，所以eEmsin(50t)，则A项错误对于理想变压器，在电源输出最大功率时，电流I1，此时，变压器输入功率恰好等于电源内阻消耗的功率，又输出功率等于输入功率，则IrIR，得出，又，得出，I2，则B、C项正确负载上消耗的热功率为PIR，则D项错误5(2017湖南长沙三月模拟，21)(多选)图中理想变压器的原、副线圈的匝数之比为21，电阻R110 ，R220 ，两电表均为理想交流电表若R1两端电压瞬时值表达式为u110sin 100t V，则下列说法正确的是()A电流表的示数为0.5 AB电压表的示数为14.14 VCR2消耗的功率为20 WD. 原线圈输入交流电频率为100 HzAC解析：R1两端电压UR110 V，R1中电流IR1A1 A，则副线圈中电流I2IR11 A，再由I1I2n2n112，可知原线圈中电流I10.5 A，则A项正确电压表测R2两端电压UR2I2R220 V，B错误R2消耗的功率PR2IR220 W，C正确因变压器不改变交流电的周期和频率，由R1两端电压瞬时值表达式u110sin 100t V，可知原线圈输入交流电频率fHz50 Hz，D错误. 温馨提示：在交变电流电路中电压表和电流表的示数均为有效值，I，U.理想变压器能改变交流电的电压和电流，但不能改变交流电的周期和频率二、理想变压器的动态分析6(2015广东理综)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12B副线圈输出功率比为21C副线圈的接入匝数比为21D原线圈输入功率比为12C解析：设原线圈输入电压为U1，原线圈的匝数为n1，副线圈输出电压为U2，副线圈的匝数为n2，则，当副线圈的输出电压降为原来的一半时，副线圈的匝数减为原来的，选项C正确；由I2可知，副线圈的电流减为原来的一半，选项A错误；由P可知，副线圈输出的功率减为原来的，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，因此原线圈的输入功率也减为原来的，选项B，D错误7(多选)如图(甲)所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R10 ，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c，d两端加上如图(乙)所示的交变电压，则下列说法中正确的是()A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB当单刀双掷开关与a连接，且t0.01 s时，电流表示数为零C当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 HzAC解析：原线圈输入电压的有效值为U1 V220 V，当单刀双掷开关与a连接时，U2U122 V；电流表测量的是有效值，当t0.01 s时，电流表示数不为零；当单刀双掷开关由a拨向b时，51，U2U144 V，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变8(2018山东潍坊中学一模，2)(多选)如图所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态当S闭合后，所有灯泡都能发光下列说法中正确的是()A灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等B灯泡L2两端的电压变小C灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变D变压器原线圈的输入功率不变AB解析：当S闭合后，根据I1n1I2n2可知，因为是降压变压器，n1n2，则I1I2，I1等于灯泡L1的电流，I2是灯泡L2和L3的电流之和，则灯泡L1、L2中的电流有效值可能相等，故A正确；当S闭合后，副线圈回路总电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1分担的电压变大，灯泡L1变亮，则原线圈两端电压减小，又原副线圈匝数不变，故副线圈两端电压变小，灯泡L2两端的电压变小，L2变暗，故B正确，C、D错误三、远距离输电9(2018忻州一中期中)(多选)在如图所示的远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电电线的电阻均不变随着发电厂输出功率的增大，下列说法正确的有()A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗功率增大D输电线上损耗功率占总功率的比例增大CD解析：由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，根据PUI可知输电线上的电流I送增大，根据U损I送R，P损IR，输电线上的电压和功率的损失增大，降压变压器的输入电压U3U2U损可得，U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，发电厂的输出功率P增大，R，U2不变，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大10(2014浙江理综15，6分)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UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1UA解析：变压器输入端与输出端电功率相同，可得U1I1U2I2，所以A正确；输电线上的电压降为I1r，所以B错误；理想变压器的输入功率为U1I1，故C错误；输电线路上损失的电功率为Ir，故D错误【素能提升】11(多选)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，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R11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0 V，则()A此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD原线圈两端原来的电压有效值约为48 VAD解析：当负载电阻的阻值减小为R5R0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UR05 V1 V，故副线圈两端电压为U26 V，根据公式可得此时原线圈两端电压的有效值为U124 V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为24 V34 V；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U2IR05IR06IR0，变化前U2IR011IR012IR0，所以U22U212 V，根据公式可得原线圈两端原来的电压有效值约为48 V.12(2017山东潍坊统考，8)(多选)如图甲所示的电路中，理想变压器原线圈接图乙所示正弦交变电流，闭合S后，额定电压为20 V的用电器正常工作，理想交流电流表A的示数为0.1 A已知图中元件D具有正向电流导通、反向电流截止的作用，下列判断正确的是()A交变电流的频率为50 HzB变压器原副线圈匝数比为111C用电器额定功率为22 WD在用电器电阻不变的情况下断开开关S，用电器功率将变为原来的一半ACD解析：由ut图像可知交变电流的周期T0.02 s，则频率f50 Hz，A项正确由图乙可知原线圈两端输入电压U1220 V，因闭合S后，额定电压为20 V的用电器正常工作，则此时变压器副线圈两端电压U220 V，n1n2U1U2220 V20 V111，B项错误理想变压器P入P出I1U122 W，又P出P电器，C正确若在用电器电阻不变的情况下断开开关S，则一个周期内用电器只有半个周期的时间正常工作，用电器的功率变为原来的一半，D项正确13(2018临川二中高三月考)(多选)如图理想变压器原、副线圈的匝数之比是101，原线圈输入交变电压u100sin 50t V，O是副线圈中心抽出的线头，R15 ，R215 ，则()A开关S断开时，电流表的示数为0.05 AB开关S闭合时，电流表的示数为0.05 AC开关S闭合时，两电阻总的电功率为 WD开关S断开时，两电阻总的电功率为 WAC解析：由电压公式知输入电压的有效值为U0100 V，S断开时，根据电压与匝数成正比知输出电压为10 V，S断开时，由欧姆定律知，副线圈中的电流为 A0.5 A，根据电流与匝数成反比得，原线圈中电流为0.05 A，故A正确；开关S断开时，两电阻总的电功率为UI100.5 W5 W，故D错误；S闭合时，相当于有两个副线圈，电压仍然与匝数成正比，但电流与匝数不再成反比，因O是副线圈中心抽出的线头，所以两电阻两端电压均为5 V，两副线圈中电流分别为I1 A1 A和I2 A A，所以由IU0I1U1I2U2得，原线圈中电流为I A A，故B错误；S闭合时，两电阻总的电功率为P总I1U1I2U2 W，故C正确14(2017湖南六校联考)(多选)总理在十二届五次人大会议上提出了清洁能源问题，某大型光伏电站的功率是500 kW，电压为12 V，送往外地时，先通过逆变器转化为220 V的交流电(转化效率为80%)，然后经变压器升压为20 000 V，通过总电阻为20 的输电线路送往某地，再经变压器降为220 V电压供用户使用，下列说法正