【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第2课时变压器 电能的输送练习 人教大纲版

1 第第 2 2 课时课时 变压器变压器 电能的输送电能的输送 图 13 2 9 1 2009 江苏卷 6 如图 13 2 9 所示 理想变压器的原 副线圈匝数比为 1 5 原线圈 两端的交变电压为u 20sin 100 t V 氖泡在两端电压达到 100 V 时开始发光 下列 2 说法中正确的有 A 开关接通后 氖泡的发光频率为 100 Hz B 开关接通后 电压表的示数为 100 V C 开关断开后 电压表的示数变大 D 开关断开后 变压器的输出功率不变 解析 副线圈电压由原线圈决定 则不论负载如何变化 电压表的读数不变 始终为有效 值 100 V B 项正确 每个交流电周期内氖管发光两次 每秒发光 100 次 则氖管发光频率 为 100 Hz 开关断开后 负载电阻增大 电流减小 则变压器的输出功率减小 答案 AB 图 13 2 10 2 如图 13 2 10 甲所示 为一种可调压自耦变压器的结构示意图 线圈均匀绕在圆环型铁 芯上 若AB间输入如图 13 2 10 乙所示的交变电压 转动滑动触头P到如图甲中所示位 置 在BC间接一个 55 的电阻 图中未画出 则 A 该交流电的电压瞬时值表达式为u 220sin 25 t V 2 B 该交流电的频率为 25 Hz C 流过电阻的电流接近于 4 A D 电阻消耗的功率接近于 220 W 解析 由题中图乙可知正弦交流电的周期T 0 04 s 则f 25 Hz 2 f 50 1 T rad s 所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u 220sin 50 t V A 错误 B 正确 2 2 从题图甲中可以看出 自耦变压器的副线圈的匝数约是原线圈匝数的 故副线圈两端的电 1 2 压约为 110 V 流过电阻的电流约为 2 A C 项错误 电阻消耗的功率P U2I2 220 W D 项正确 答案 BD 3 5 12 汶川大地震发生后 山东省某公司向灾区北川捐赠一批柴油发电机 该柴油发电 机说明书的部分内容如下表所示 现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电 发电机到安置区的距离是 400 m 输电线路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线 该 型导线单位长度的电阻为 2 5 10 4 m 安置区家用电器的总功率为 44 kW 当这些家用 电器都正常工作时 下列说法中正确的是 型 号 AED6500S 最大输出功率 60 kW 输出电压范围220 V 300 V A 输电线路中的电流为 20 A B 输电线路损失的电功率为 8 000 W C 发电机实际输出电压是 300 V D 如果该柴油发电机发的电是正弦交流电 则输出电压最大值是 300 V 解析 I线 I0 A 200 A 线路损失功率P线 IR线 8 000 W 线路 P0 U0 4 4 104 2202 线 两端电压U I线R线 40 V 所以发电机输出电压为 260 V 如果该柴油发电机发的电是正 弦交流电 则输出电压最大值是 260 V 2 答案 B 4 如图 13 2 11 甲所示 变压器原副线圈的匝数比为 3 1 L1 L2 L3为三只规格均为 9 V 6 W 的相同灯泡 各电表均为理想交流电表 输入端交变电压u的图象如图 13 2 11 乙表示 则以下说法中正确的是 图 13 2 11 A 电压表的示数为 27 V B 三只灯泡均能正常发光 2 C 电流表的示数为 2 A D 变压器副线圈两端交变电流的频率为 50 Hz 3 解析 本题考查交流电的规律 变压器的规律 交流电表测量的是交流电的有效值 输入 电压的有效值为 27 V 因此电压表的示数应为 27 V A 项错误 根据变压比 副线圈输出 的电压为 9 V 因此三只灯泡均能正常发光 B 项正确 三只灯泡中的总电流为 3P U 2 A C 项正确 原线圈输入电压的频率为 50 Hz 变压器不改变交流电的频率 因此 D 项正 确 本题较易 答案 BCD 图 13 2 12 5 一台理想变压器的原 副线圈的匝数比是 5 1 原线圈接入电压为 220 V 的正弦交流电 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 13 2 12 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 5 1 B 电压表的读数为 44 V C 若滑动变阻器接入电路的阻值为 20 则 1 min 内产生的热量为 2 904 J D 若将滑动变阻器的滑片向上滑动 则两电表读数均减小 解析 原 副线圈中的电流与匝数成反比 所以电流之比为 1 5 A 项错误 原 副线圈 的电压与匝数成正比 所以副线圈两端电压为 44 V 但二极管具有单向导电性 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U有效 22 V 则Q 442 R T 2 U2有效 R2 60 2 904 J B 项错误 C 正确 将滑动变阻器滑片向上滑动 接入电路中的阻值 U2有效 R 变小 但对原 副线圈两端的电压无影响 即电压表的读数不变 电流表的读数变大 D 项错误 答案 C 1 图 13 2 13 甲 乙分别表示两种电压的波形 其中图甲所示电压按正弦规律变化 下列 说法正确的是 4 图 13 2 13 A 图甲表示交流电 图乙表示直流电 B 两种电压的有效值相等 C 图甲所示电压的瞬时值表达式为U 311 sin 100 t V D 图甲所示电压经匝数比为 10 1 的变压器变压后 频率变为原来的 1 10 解析 因图象的纵坐标上电压的正负表示电压的方向 因此两图均为交流电 A 项错 对 于正弦交流电才有U有效 虽然两图的峰值相同 但图乙非正弦 余弦 交流电不适用上 Um 2 式有效值的求法 故 B 错 正弦交流电电压瞬时值的表达式为U Umsin t 由图象可知 Um 311 V T 2 10 2s 可得 100 代入上式得U 311sin 100 t 故 C 项 2 T 对 由变压器原理可知变压器只能根据匝数比改变电压和电流 它不会改变周期和频率 故 D 项错 答案 C 图 13 2 14 2 2008 年春节前后 我国南方部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏 为此 某小 区启动了临时供电系统 它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成 如图 13 2 14 所示 发电机的电动势e 480sin 100 t V 不考虑其内阻 图中R表示输 2 电线的电阻 滑动触头P置于a处时 用户的用电器恰好正常工作 在下列情况下 要保 证用电器仍能正常工作 则 A 若示数为 2 A R 10 则原副线圈的匝数比n1 n2 2 1 B 若示数为 2 A R 10 则原副线圈的匝数比n1 n2 2 1 2 C 当发电机输出的电压发生波动使示数小于正常值 用电器不变时 应使滑动触头P向下 滑动 D 如果示数保持正常值不变 那么当用电器增加时 滑动触头P应向上滑 解析 若的示数为 2 A R 10 用户电压 220 V 电压表示数U2 220 V I2R 240 V 电压表示数 有效值 U1 480 V 原副线圈的匝数比n1 n2 U1 U2 2 1 故选项 A 对 B 错 由n1 n2 U1 U2 若U1变小 则n2应变大 故选项 C 错 当用电器增加时 副线 5 圈中的电流增加 输电线电阻R上的电压增大 副线圈两端的电压应增大 故滑动触头P 应向上滑 故选项 D 对 答案 AD 3 2010 济南模拟 正弦交流电经过匝数比为 的变压器与电阻R 交流电压表 V 交流 n1 n2 10 1 电流表 A 按如图 13 2 15 甲所示方式连接 R 10 图 13 2 15 乙是R两端电压U随 时间变化的图象 Um 10 V 则下列说法中正确的是 2 图 13 2 15 A 通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR cos 100 t A 2 B 电流表 A 的读数为 0 1 A C 电流表 A 的读数为 A 2 10 D 电压表的读数为Um 10 V 2 解析 由图象知T 2 10 2 s f 50 Hz 2 f 100 rad s 故iR cos 2 100 t A A 项正确 再根据 知 I1有效值为 0 1 A B 正确 C 错误 电压表读数 I1 I2 n2 n1 应为副线圈电压有效值 U 10 V 故 D 错误 Um 2 答案 AB 图 13 2 16 4 2010 南京二调 如图 13 2 16 所示 M是一小型理想变压器 接线柱a b接在电压 u 311sin 314t V 的正弦交流电源上 变压器右侧部分为一火警报警系统原理图 其中 R2为用半导体热敏材料制成的传感器 电阻随着温度的升高而减小 电流表 A2为值班室的 显示器 显示通过R1的电流 电压表 V2显示加在报警器上的电压 报警器未画出 R3为一 定值电阻 当传感器R2所在处出现火警时 以下说法中正确的是 A A1的示数不变 A2的示数增大 B A1的示数增大 A2的示数增大 C V1的示数增大 V2的示数增大 D V1的示数不变 V2的示数减小 6 解析 本题考查变压器的性质和动态电路 由于理想变压器的输入电压U1不变 V1读数不 变 匝数比一定时 输出电压U2不变 当有火警时 热敏电阻R2变小 输出电路的总电阻 变小 U2一定时 总电流I变大 R3上的电压U3 IR3变大 V2的读数变小 R1两端电压 变小 A2电流变小 由理想电路的电流关系 I变大 通过原线圈的总电流变大 A1读数 变大 只有 D 正确 答案 D 图 13 2 17 5 一个理想变压器的工作示意图如图 13 2 17 所示 变压器的初级线圈匝数为n1 与干路 高电压U1相连 工作时流过线圈的电流为I1 初级与干路相连的导线的电阻不能忽略 变 压器的次级线圈匝数为n2 输出电压为U2 工作时流过线圈的电流为I2 设连接在次级线 圈上的用电器均为相同的电灯 导线的电阻可以忽略 在变压器次级线圈有负载的情况下 下列判断哪个正确 A 无论次级接入的电灯的数量多少 总有U1 U2 n1 n2 B 无论次级接入的电灯的数量多少 总有I1 I2 n2 n1 C 无论次级接入的电灯的数量多少 总有U1I1 U2I2 D 以上判断都不正确 解析 变压器的变压比 中的U1是变压器原线圈两端的电压 由于初级线圈的干路电 U1 U2 n1 n2 阻较大 线路上的压降也较大 线路损耗功率也较大 因此 A C 两项不成立 答案 B 图 13 2 18 6 为了减少输电线路中电力损失 发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送 再经变电所将高压变为低压 如图 13 2 18 所示 某变电所电压u0 11 000sin 2 100 t V 的交流电降为 220 V 供居民小区用电 则变电所变压器 A 原 副线圈匝数比为 50 1 B 副线圈中电流的频率是 50 Hz C 原线圈的导线比副线圈的要粗 7 D 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和 解析 u0 11 000sin 100 t V 中的 11 000指的是电压的最大值 有效值为 11 000 22 V 则原 副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比 即 50 1 A 项正确 由 100 可得频率为 50 Hz 变压器不改变电流的频率 因此 副线圈的频率也是 50 Hz B 项正确 电流与匝数成反比 即原线圈的电流比副线圈电流要小 因此 副线圈的 导线要比原线圈粗 C 项错误 居民小区各个用电器都是并联的 它们的电流总和等于副 线圈中的电流 故 D 项错误 答案 AB 图 13 2 19 7 如图 13 2 19 所示 两条平行金属导轨竖直放置 其间有与导轨平面垂直的匀强磁场 金属棒ab沿导轨下滑 下滑过程中与导轨接触良好 金属棒 导轨 电流表和理想变 压器原线圈构成闭合回路 金属棒ab在沿导轨下滑的过程中 电流表一直有示数 而 电流表在某时刻之后示数变成了零 以下说法正确的是 A 电流表示数等于零之前 金属棒必是变速运动 B 电流表示数等于零之后 金属棒必是变速运动 C 电流表示数等于零之前 金属棒必是匀速运动 D 电流表示数等于零之后 金属棒必是匀速运动 解析 金属棒在重力作用下 开始向下做加速运动 速度不断增加 金属棒切割磁感线产 生的感应电流逐渐增大 原线圈上产生的磁场不断增强 穿过副线圈的磁通量不断增大 在副线圈上发生电磁感应现象 电流表上有电流 当金属棒上电流增加到一定程度 金 属棒受到的安培力等于重力时 金属棒开始做匀速下落 原线圈的电流不再发生变化 原 线圈上产生的磁场磁感应强度不变 穿过副线圈的磁通量不发生变化 副线圈上不发生电 磁感应现象 电流表示数等于零 综上所述 选项 A D 正确 答案 AD 图 13 2 20 8 如图 13 2 20 所示 理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L1和 L2 输 电线的等效电阻为R 开始时 开关 S 断开 当 S 接通时 以下说法中正确的是 A 副线圈两端M N输出电压减小 B 副线圈输电线等效电阻R上的电压增大 8 C 通过灯泡 L1的电流减小 D 原线圈中的电流增大 解析 当开关 S 闭合后 L2与 L1相并联 使副线圈的负载电阻的阻值变小 此时M N间 的输出电压不变 副线圈中的总电流I2增大 电阻R上的电压降UR I2R亦增大 灯泡 L1 承受的电压减小 L1中的电流减小 故 B C 两正确 I2的增大 导致原线圈中的电流I1 相应增大 故 D 项正确 答案 BCD 图 13 2 21 9 为了测一个已知额定电压为 100 V 的灯泡的额定功率 设计了如图 13 2 21 所示的电路 理想变压器的原 副线圈分别接有理想电流表和灯泡 L 滑动变阻器的阻值范围是 0 100 不考虑温度对灯泡电阻的影响 原 副线圈的匝数比为 2 1 交流电源的电压为 U0 440 V 适当调节滑动变阻器的滑片位置 当灯泡在额定电压下正常工作时 电流表 A 的示数为 1 2 A 则 A 灯泡的额定功率为 40 W B 灯泡的额定电流为 2 4 A C 滑动变阻器并联部分的阻值为 50 D 滑动变阻器消耗的电功率为 240 W 解析 根据题意 副线圈上的电流为 2 4 A 电压为 220 V 由于滑动变阻器上部分的并联 电路电压为 100 V 则下部分电阻电压为 120 V 由串联知识 可知滑动变阻器上部分与小 灯泡并联后与滑动变阻器下部分功率分配比为 100 120 5 6 故下部分电阻上的电功率 P下 P总 P总 1 2 440 W 528 W 则P下 288 W 下部分电阻R下 288 2 42 6 11 50 则滑动变阻器上部分 并联部分 的电阻为 50 上部分电路消耗功率 P P总 P下 240 W 故容易计算出通过灯泡的电流为 0 4 W 灯泡的功率为 40 W 故 A C 两项正确 答案 AC 图 13 2 22 10 2009 山东卷 9 某小型水电站的电能输送示意图如图 13 2 22 所示 发电机的输出 电压为 200 V 输电线总电阻为r 升压变压器原副线圈匝数分别为n1 n2 降压变压器原 副线圈匝数分别为n3 n4 变压器均为理想变压器 要使额定电压为 220 V 的用电器正常 9 工作 则 A n2 n1 n3 n4 B A 项对 B C 两项错 考虑到输电线上也有电功率的损