高考物理一轮复习 第10章 交流电及传感器 第2讲 理想变压器 电能的输送课时作业 新人教版.doc

理想变压器 电能的输送一、选择题(16题为单选题，710题为多选题)1通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率p，原线圈的电压u保持不变，输电线路的总电阻为r。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为p1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为p2，则p1和分别为()a.，b()2r，c.，d()2r，答案：d解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k时，u2ku，此时输电线上的电流i，线路损耗的功率p1i2r，当匝数比为nk时，线路损耗的功率p2，则，d选项正确。2.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为 220v的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载r上的功率为2.0kw。设此时原线圈中电流有效值为i1，负载两端电压的有效值为u2，且变压器是理想的，则 u2和i1分别约为()a380v和5.3ab380v和9.1ac240v和5.3ad240v和9.1a答案：b解析：考查变压器的计算，解题的关键是弄清自耦变压器的原理及电压和电流与匝数关系。由得，u2u1220v380v由功率关系p1p2，以及p1u1i1得，i19.1a，故选项b正确，选项a、c、d错误。3.(2015开封模拟)如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4r1r2，当只闭合s1时，电流表示数为1a，当s1和s2都闭合时，电流表示数为2a，则n1n2为()a11b12c13d14答案：b解析：变压器原副线圈的磁通量变化率相同，所以uu1u2nn1n2，根据能量守恒，输出功率等于输入功率，所以有当只闭合s1时ui，当s1和s2都闭合时，ui，代入数据i1a，i2a可得u4u，即u1u212，所以n1n212，选项b对。4(原创题)如图所示，m、n为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是()a在乙图中，线圈n4的导线一定比线圈n3的导线粗b甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表c甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表d甲、乙两图中的电表均为交流电流表答案：c解析：甲图为电压互感器、乙图为电流互感器。由此判断c项正确。乙图中n3对应大电流，匝数少，可使用较粗导线绕制，减少能量损失。n4对应小电流，匝数多，相对n3来说，可使用细些导线绕制，故a项错。5如图所示，两种情况下变压器灯泡l2、l3的功率均为p，且l1、l2、l3为相同的灯泡，匝数比为n1 n231，则图甲中l1的功率和图乙中l1的功率分别为()ap、pb9p、c.、9pd、p答案：b解析：由题意可知，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，两种情况下变压器的输入电压为3u，变压器输入电流为i；图甲中l1的功率为p19p；图乙中l1的功率为p2(i)2r，选项b正确。6甲图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极n、s间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡标有“220v60w”字样且正常发光。从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是()at0.02s时发电机内线圈abcd平面与磁场方向平行b电路中的电流方向每秒改变100次c变压器原、副线圈匝数之比为1511d交流发电机输出电流的函数表达式i0.2sin(50t)a答案：d解析：0.02s时线圈中的感应电流为零，感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，所以线圈平面与磁场方向垂直，a错误；由图乙可知t0.04s，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1s内电流方向改变50次，b错误；灯泡标有“220v60w”字样且正常发光，所以副线圈电流i2a，由题图乙可知电流最大值im0.2a，所以原线圈电流有效值i1a，根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得变压器原、副线圈匝数之比为，故c错误；由图乙可知t0.04s，50rad/s，电流最大值im0.2a，所以交流发电机输出电流的函数表达式i0.2sin(50t)a，故d正确。7如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当线圈1通一交变电流时，线圈2和中间臂均分线圈1中产生的磁通量。一电压表与线圈串联形成单匝闭合线圈，绕在中间臂上，如图所示。已知线圈1、2的匝数分别为n1100匝，n250匝。线圈1接一交变电压，在不接负载的情况下 ()a当线圈1输入100 v交变电压时，电压表示数为1 vb当线圈1输入100 v交变电压时，线圈2输出的电压为25 vc若电压表示数为2 v，线圈1输入的电压为200 vd若电压表示数为2 v，线圈2输出的电压为100 v答案：bd解析：由感应电动势公式：en/t知，当线圈1输入100v交变电压时，电压表示数为0.5v，线圈2输出的电压为25v，a错误b正确；若电压表示数为2v，线圈1输入的电压为400v，c错误；若电压表示数为2v，根据电压与匝数成正比知线圈2输出的电压为100v，d正确。8(2015济宁市高三联考)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是51，原线圈接入电压为220v的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器r串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是()a原、副线圈中的电流之比为51b电压表的读数约为31.11vc若滑动变阻器接入电路的阻值为20，则1分钟内产生的热量为2.9103jd若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小答案：bc解析：原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为15，选项a错误；原线圈接入电压为220v的正弦交流电，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44v，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，而电表示数均是交流电的有效值，根据有效值的定义有t，从而求得电压表两端电压有效值为u22v31.11v，选项b正确；若滑动变阻器接入电路的阻值为20，则1min内产生的热量为qt2.9103j，c正确；滑片向上滑动，滑动变阻器接入的阻值变小，其两端的电压不变，所以通过滑动变阻器的电流变大，即电压表示数不变，电流表示数变大，d错误。9如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法有()a将r上的滑片向上移动b将r上的滑片向下移动c将开关s掷向1d将开关s掷向2答案：ad解析：输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向上移动滑片时，电路的电阻变小，所以电流要增加，a正确；输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当向下移动滑片时，电路的电阻变大，所以电流要变小，b错误；将开关s掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要减小，电路的电阻不变，所以电流要减小，c错误；将开关s掷向2时，原线圈的匝数减少，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压要变大，电路的电阻不变，所以电流要增大，d正确。10(2015苏北调研)如图所示，一个小型的理想变压器为额定电压均为220v的电动机和电炉子供电。当变压器输入端接u550sin100t(v)的交流电时，电动机恰好以额定功率工作，电流表a1、a2的读数是9.16a和5.16a，则下列说法正确的是()a变压器原、副线圈的匝数比是52b电动机的内阻是55c电炉子中电流方向每秒改变100次d原线圈的输入功率约是2015.2w答案：cd解析：原线圈的电压有效值是u1275v，电动机正常工作，副线圈的电压有效值是u2220v，故n1n2u1u254，选项a错误；电动机不是纯电阻，不能直接用两端电压与电流的比值求得内阻，选项b错误；由输入电压的瞬时值表达式知，输入电流的频率是50hz，一个周期内电流方向变化两次，故副线圈中电流方向每秒改变100次，选项c正确；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，pu2i2209.16w2015.2w，选项d正确。二、非选择题11一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示。(1)写出该交变电压的瞬时值表达式；(2)求出该交变电压的有效值；(3)将该交变电压接在匝数比为12的理想变压器原线圈上，副线圈给r16的小灯泡供电，求灯泡消耗的功率。答案：(1)u10sin(50t)v(2)7.1v(3)12.5w解析：(1)由题中图象知电压最大值为10v，周期为0.04s，其角频率50 rad/s所以瞬时值表达式为u10sin(50t)v。(2)有效值为u5v7.1v。(3)副线圈输出电压u2u110v。小灯泡的功率为p12.5w。12在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失。有一个电站，输送的电功率p500kw，当使用u5kv的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相差4800kwh。求：(1)输电效率和输电线总电阻r。(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电。答案：(1)60%20(2)22.4kv解析：(1)由于输送功率p500kw，一昼夜输送电能ept12000kwh，终点得到的电能e7200kwh，因此效率60%。输电线上的电流可由i计算，i100a，而输电线损耗功率可由pri2r计算，其中prkw200kw，因此可求得r20。(2)输电线上损耗功率pr2r，原来pr200kw，现在要求pr10kw，计算可得输电电压应调节为u22.4kv。13(2015东北师大附中模拟)发电机的端电压为220 v，输出电功率为44 kw，输电导线的电阻为0.2 ，如果用初、次级线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为101的降压变压器降压供给用户。(1)画出全过程的线路图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压。答案：(1)略(2)219.6 v43.92 kw(3)36 kw180 v解析：(1)线路图如图所示：(2)升压变压器次级的输出电压u2u12200 v升压变压器次级输出电流i2i1升压变压器初级输入电