（全国通用）2018年高考物理一轮复习 第12章 交变电流 微专题62 变压器与远距离输电.doc

变压器与远距离输电 方法点拨(1)变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路原线圈在原线圈电路中相当于一用电器副线圈在副线圈电路中相当于电源(2)远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器1(理想变压器)(多选)如图1所示，理想变压器的原线圈接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u220sin 100t(v)，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表已知理想变压器原、副线圈匝数比为101，灯泡的电阻为22 ，电动机内阻为1 ，电流表示数为3 a，各用电器均正常工作则() 图1a通过副线圈的电流频率为5 hzb电压表示数为22 vc变压器原线圈的输入功率为66 wd电动机的输出功率为40 w2(交流电描述与变压器)(多选)一交流发电机和理想变压器按如图2电路连接已知该发电机线圈匝数为n，电阻为r，当线圈以转速n匀速转动时，电压表示数为u，灯泡(额定电压为u0，电阻恒为r)恰能正常发光，电表均为理想电表，则()图2a变压器原、副线圈的匝数比为uu0b电流表的示数为c在图示位置时，发电机线圈的磁通量为d从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为uusin(2nt)3(变压器动态分析)理想变压器原线圈接在电压为uu0sin t的交流电源上，在变压器副线圈中分别安装有甲、乙两个插座，导线电阻为2r，如图3所示插座不接用电器时小灯泡正常发光若将某一用电器接在甲或乙插座上，不计电流表内阻的影响，下列说法正确的是()图3a若接在甲上，电流表示数变大，灯变亮b若接在甲上，电流表示数变小，灯变暗c若接在乙上，电流表示数变大，灯变亮d若接在乙上，电流表示数变大，灯变暗4(可变变压器)(多选)如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，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u1220sin 100t(v)，则()图4a当单刀双掷开关与a连接时，电压表v1的示数为22 vb当t s，电压表v0的读数为220 vc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v1的示数增大，电流表示数减小d当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表v1和电流表的示数均减小5(远距离输电)(多选)如图5所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器升压变压器t1的原、副线圈匝数之比为n1n2110，在t1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r2 ，降压变压器t2的原、副线圈匝数之比为n3n4101，若t2的“用电设备”两端的电压为u4200 v且“用电设备”消耗的电功率为10 kw，不考虑其他因素的影响，则() 图5at1的副线圈两端电压的最大值为2 010 vbt2的原线圈两端的电压为2 000 vc输电线上损失的电功率为50 wdt1的原线圈输入的电功率为10.1 kw6(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为441，原线圈输入电压的变化规律如图6甲所示，副线圈接如图乙所示电路，p为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是()图6a副线圈输出电压的频率为100 hzb副线圈输出电压的有效值为5 vcp向左移动时，变压器原、副线圈的电流都减小dp向左移动时，变压器的输入功率增加7.如图7所示，理想交流电流表a1、a2，定值电阻r1、r2，光敏电阻rg(光照强度增大，阻值减小)，分别接在理想变压器的原、副线圈上，u0为正弦交流电源电压的有效值，且保持不变若增大光照强度，则下列说法正确的是() 图7a电流表a1示数增大、a2示数减小bu1、u2都不变cr1、r2的电功率都增大drg两端电压增大8如图8所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n2551，原线圈接入电压u220sin 100t(v)的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头p从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是()图8a副线圈中交变电流的频率为100 hzbt0.02 s时，电压表的示数为0c电流表的示数先变小后变大d定值电阻r消耗的功率先变大后变小9(多选)如图9甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2101，b是原线圈的中心抽头，s为单刀双掷开关，定值电阻r1、r2均为10 .在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是()图9a当s与a连接后，理想电流表示数为2.2 ab当s与a连接后，理想电压表示数为11 vc当s由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25 hzd当s由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍10.如图10所示，理想变压器的输入端通过灯泡l1与输出电压恒定的正弦交流电源相连，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，则下列说法中正确的有() 图10a副线圈两端电压不变b灯泡l1亮度变亮，l2的亮度不变c副线圈中电流变大，灯泡l1变亮，l2变暗d因为不知变压器原、副线圈的匝数比，所以l1及l2的亮度变化不能判断11如图11所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2225，原线圈接u220sin 100t(v)的交流电，电阻r1r225 ，d1、d2为两只理想二极管，假设两二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为()图11a1 a b2 a c. a d2 a12.如图12，一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 v的正弦式交流电源上，两幅线圈匝数分别为n216，n3144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 v18 w”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中不正确的是() 图12a原线圈的匝数为880b当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 vc当开关接2时，灯泡消耗的功率约为18 wd当开关接2时，灯泡消耗的功率为 w13如图13为远距离输电示意图，升压变压器t1的原、副线圈匝数比为n1n2k1，降压变压器t2的原、副线圈匝数比为n3n41k，在t1的原线圈两端接入一内阻为k2r、电动势eemsin t的交流电源，两条输电线的总电阻为r，假设用户处的总电阻为r，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，则输电线上损失的电功率为()图13a. b.c. d.答案精析1bd由u220sin 100t(v)知交变电流的频率f50 hz，变压器不改变交变电流的频率，a错误；由理想变压器的变压规律，可知u2u122 v，故电压表的示数为22 v，b正确；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为pu2i266 w，c错误；流过小灯泡的电流i1 a，故流过电动机的电流im2 a，电动机的输出功率p出u2imir40 w，d正确2ab由变压器变压比公式可知，变压器原、副线圈的匝数比n1n2uu0，选项a正确；灯泡恰能正常发光，说明变压器输出功率p2，根据变压器输出功率等于输入功率可得ui，解得电流表的示数i，选项b正确；在题图所示位置时，发电机的线圈处于中性面位置，发电机线圈的磁通量为bs，s为线圈面积，emnbs2n，但是emu，所以在题图所示位置时，发电机线圈的磁通量大于，选项c错误；从题图所示位置开始计时，发电机产生电动势的瞬时值表达式为eemsin (2nt)，变压器输入电压的瞬时值表达式为uumsin (2nt)usin (2nt)，选项d错误3d当将用电器接到插座甲上后，变压器的负载增加，消耗的功率增大，流过变压器的电流增大，但是流过电阻r上的电流不变，所以电阻r损失的电压不变，所以灯泡两端的电压不变，灯泡的亮度不变，a、b项错误；当将用电器接到插座乙上后，乙与灯泡并联，使得并联部分的电阻值小于灯泡的电阻值，电路中的总电阻减小，所以电路中的总电流增大，流过r的电流增大，所以r上损失的电压增大；因为变压器副线圈上的电压不变，所以并联部分的电压降减小，即灯泡两端的电压减小，灯泡消耗的功率减小，灯泡变暗，c项错误，d项正确4bc由交变电压瞬时值表达式可知，原线圈电压有效值为220 v当单刀双掷开关与a连接时，原线圈和副线圈匝数比为101，由变压器变压公式可知，副线圈电压的有效值为22 v，定值电阻r0与滑动变阻器串联，电压表v1的示数一定小于22 v，选项a错误无论何时，电压表v0的示数都是220 v，选项b正确单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器滑片p向上移动的过程中，滑动变阻器接入电路部分的电阻增大，由于定值电阻r0与滑动变阻器串联，根据串联分压原理，电压表v1的示数增大，电流表示数减小，选项c正确当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈和副线圈匝数比为51，由变压器变压公式可知，副线圈电压的有效值为44 v，电压表v1示数增大，电流表示数增大，选项d错误5abc因为用电设备消耗的电功率为10 kw，t2副线圈两端的电压为u4200 v，则流过t2副线圈的电流为i450 a，由变压器原、副线圈的电流与匝数的关系，则i35 a；由，所以t2原线圈两端的电压为u32 000 v，b正确；输电线的电阻分得的电压为u线i32r52 v10 v，所以t1副线圈两端的电压为u2u3u线(2 00010) v2 010 v，其最大值为u2m2 010 v，a正确；输电线上消耗的电功率为p损i2r50 w，c正确；由能量守恒定律可知t1副线圈的输出功率为p出(10 00050)w10 050 w，因此t1原线圈的输入功率为10 050 w，d错误6bc由图甲可知，交流电的周期为0.02 s，所以交流电的频率为50 hz，a项错误；由图甲可知，原线圈的电压的最大值为311 v，原线圈电压的有效值为u1 v220 v，根据电压与匝数成正比可知，副线圈输出电压的有效值为u2u1220 v5 v，b项正确；p左移，滑动度阻器阻值变大，副线圈电流减小，所以原线圈的电流变小，c项正确；由c分析可知，原线圈的电流变小，而电压不变，故功率减小，d项错误7c如图所示，增大光照强度，rg阻值减小，副线圈电路的总电阻减小，相当于增加负载，电路的功率变大，电流变大，即i1增大，i2增大，根据串并联电路的特点，u1减小，u2减小，选项a、b错误；根据功率pi2r，电阻r1、r2的电功率都增大，选项c正确；在副线圈电路中，u2减小，i2增大，电阻r2的分压增大，故rg两端电压减小，选项d错误8c由电压公式知100 rad/s，f hz50 hz，a项错误；原线圈两端的输入电压有效值为220 v，由电压与匝数成正比知，所以副线圈两端电压为：u2u1220 v4 v(即为电压表的读数)，b项错误；由图可知，滑动变阻器的上、下两部分并联后与r串联，根据串并联电路的特点可知，当p位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头p从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流先减小后增大，定值电阻r消耗功率将先减小后增大变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，c项正确，d项错误9ad由题图乙可知，交变电流周期为0.02 s，频率为50 hz，电压最大值为220 v，有效值为220 v当s与a连接后，输入电压为u1220 v，根据变压公式u1u2101，输出电压为u222 v，理想电压表读数为22 v，理想电流表读数为i2.2 a，选项a正确，b错误；由于变压器不改变交变电流的频率，所以当s由a拨到b后，副线圈输出电压的频率仍然为50 hz，选项c错误；当s由a拨到b后，原、副线圈匝数比为51，输入电压仍为u1220 v，根据变压公式u1u251，输出电压为u244 v，由p可知，变压器输出功率增大到原来的4倍，根据输出功率决定输入功率可知，原线圈输入功率增大到原来的4倍，选项d正确10c当s闭合后，通过副线圈的电流增大，由可知，通过原线圈的电流也增大，故l1因两端电压变大而变亮，则原线圈两端的输入电压减小，副线圈两端的输出电压也随之减小，l2两端电压变小，l2变暗，