2017年高考物理专题冲刺专题23变压器与电能的输送含解析

专题专题 2323 变压器与电能的输送变压器与电能的输送 第第 I I 卷卷 一 选择题 本题共一 选择题 本题共 8 8 小题 在每小题给出的四个选项中 至少有一项符合题目要求 小题 在每小题给出的四个选项中 至少有一项符合题目要求 1 如图所示 理想变压器原 副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b 当输入电压U为 灯泡额定电压的 10 倍时 两灯泡均能正常发光 下列说法正确的是 A 原 副线圈匝数比为 9 1 B 原 副线圈匝数比为 1 9 C 此时a和b的电功率之比为 9 1 D 此时a和b的电功率之比为 1 9 答案 AD 题型 多选题 难度 一般 2 一自耦变压器如图所示 环形铁芯上只绕有一个线圈 将其接在a b间作为原线圈 通 过滑动触头取该线圈的一部分 接在c d间作为副线圈 在a b间输入电压为U1的交变电 流时 c d间的输出电压为U2 在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中 A U2 U1 U2降低 B U2 U1 U2升高 C U2 U1 U2降低 D U2n2知U2 U1 滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程 n2减小 则 U2降低 C 项正确 题型 选择题 难度 较易 3 在如图甲所示的电路中 理想变压器原 副线圈匝数比为 5 1 原线圈接入图乙所示的 电压 副线圈接火灾报警系统 报警器未画出 图中电压表和电流表均为理想电表 R0为定 值电阻 RT为热敏电阻 其阻值随温度的升高而减小 下列说法中正确的是 A 电压表的示数为 44 V B 图乙中电压的有效值为 220 V C RT处出现火灾时 电流表示数减小 D RT处出现火灾时 电阻R0消耗的电功率增大 答案 D 题型 选择题 难度 一般 4 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻R1 R2和R3的阻值分别为 3 1 和 4 为理想交流电流表 U为正弦交流电压源 输出电压的有效值恒定 当开关 S 断开时 电流表的示数为I 当 S 闭合时 电流表的示数为 4I 该变压器原 副线圈匝数比为 A 2 B 3 C 4 D 5 答案 B 解析 开关断开时 电路如图甲所示 原 副线圈的电流比 2 21 nI In 通过R2的电流I2 1 2 In n 副线圈的输出电压U2 I2 R2 R3 1 2 5In n 由 11 22 Un Un 可得原线圈两端的电压U1 5I 2 1 2 n n 则U U1 IR1 甲 乙 题型 选择题 难度 较难 5 如图甲所示 阻值为r 4 的矩形金属线框与理想电流表 理想变压器的原线圈构成 回路 标有 12 V 36 W 的字样的灯泡 L 与理想变压器的副线圈构成回路 灯泡 L 恰能正 常发光 理想变压器原 副线圈的匝数之比为 3 1 矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线 垂直的轴匀速转动 产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示 则 A 理想变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u 402sin 100 t V B 理想电流表的示数为 1 A C t 0 01 s 时 矩形金属线框平面与磁场方向平行 D 灯泡 L 与理想变压器的副线圈构成的回路中的电流方向每秒改变 100 次 答案 BD 解析 由于灯泡恰能正常发光 说明理想变压器的输出电压U2 12 V 根据理想变压器电 压与匝数的关系可得U1 1 2 n n U2 36 V 所以理想变压器输入电压的瞬时值表达式为u 36 2sin 100 t V 故 A 选项错误 根据理想变压器的电流与匝数的关系可得I1 2 1 n n I2 1 A 又电流表显示的是交变电流的有效值 则理想电流表的示数为 1 A 故 B 选项正确 t 0 01 s 时 电动势的瞬时值为零 发电机的线圈平面与磁场方向垂直 故 C 错误 由于 理想变压器不改变交流电的频率 根据图乙可知 灯泡 L 与理想变压器的副线圈构成的回路 中的电流方向每秒改变 100 次 故 D 选项正确 题型 多选题 难度 一般 6 一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表 副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头 Q调节 如图所示 在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R 原线圈上加一电压为 U的交流电 则 A 保持Q位置不动 将P向上滑动时 电流表的读数变大 B 保持Q位置不动 将P向上滑动时 电流表的读数不变 C 保持P位置不动 将Q向上滑动时 电流表的读数变小 D 保持P位置不动 将Q向上滑动时 电流表的读数变大 答案 D 题型 选择题 难度 较易 7 如图所示 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 n2 B 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 答案 BD 解析 变压器的变压比 11 22 Un Un 其中U1 U2是变压器原 副线圈两端的电压 U1 Uab 由于二极管的单向导电特性 Ucd U2 选项 A 错误 增大负载电阻R的阻值 负载的电功率 减小 由于P入 P出 且P入 I1Uab 所以原线圈上的电流I1减小 即电流表的读数变小 选项 B 正确 c d端的电压由输入电压Uab决定 负载电阻R的阻值变小时 Ucd不变 选项 C 错误 根据变压器上的能量关系有E输入 E输出 在一个周期T的时间内 二极管未短路时 有UabI1T 2 U R 2 T 0 U为副线圈两端的电压 二极管短路时有UabI2T 2 U R T 由以上两 式得I2 2I1 选项 D 正确 题型 多选题 难度 较难 8 如图为发电厂向远处用户的输电电路示意图 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线的电阻均不变 若输送功率增大 下列说法中正确的有 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 输电线上损耗的功率增大 D 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案 CD 题型 多选题 难度 一般 9 如图所示 匀强磁场的磁感应强度B 2 5 T 单匝矩形线圈面积S 1 m2 电阻不计 绕 垂直于磁场的轴OO 匀速转动 线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接 为交流电流表 调整副线圈的滑动触头P 当变压器原 副线圈匝数比为 1 2 时 副线圈电路中标有 36 V 36 W 的灯泡正常发光 以下判断正确的是 A 电流表的示数为 1 A B 矩形线圈产生电动势的最大值为 18 V C 从矩形线圈转到中性面开始计时 矩形线圈电动势随时间变化的规律为e 182sin 90 tV D 若矩形线圈转速增大 为使灯泡仍能正常发光 应将P适当下移 答案 C 题型 选择题 难度 一般 10 如图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T的原 副线圈 匝数比为k1 降压变压器T 的原 副线圈匝数比为k2 原线圈两端接入一电压u Umsin t 的交流电源 用户电阻为R 纯电阻 若用户消耗功率为P 输电线的总电阻为 2r 不考虑 其他因素的影响 则输电线上损失的电功率Pr和用户获得的电压U分别为 A Pr 2 2 r P Rk U 2m 2 12 22 2 k UrP kkR B Pr 2 2 2r P Rk U m 2 122 22 2 UrP k kkR C Pr 2 2 2r P Rk U 2m 112 22 2 k UrP kk kR D Pr 2 1 2r P Rk U m 1212 22 2 UrP k kk kR 答案 B 题型 选择题 难度 一般 第第 卷卷 二 非选择题 本题共二 非选择题 本题共 4 4 个小题 写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 有数值个小题 写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 有数值 计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 11 一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW 输出电压恒为 500 V 现用电阻率为 1 8 10 8 m 横截面积为 10 5 m2的输电线向 4 103 m 远处的用户输电 要使发电机 满负荷运行时 输电线上的损失功率不超过发电机总功率的 4 求 1 所用的理想升压变压器原 副线圈的匝数比是多少 2 如果用户用电器的额定电压为 220 V 那么所用的理想降压变压器原 副线圈的匝数比是 多少 答案 1 1 12 2 288 11 解析 1 输电要用两根导线 则输电线的电阻为 r 2l S 1 8 10 8 3 5 24 10 10 14 4 由题意知P损 P 4 2 P U 2r 105 0 04 5 2 10 U 2 14 4 U2 6 000 V 升压变压器原 副线圈匝数比 11 22 5001 600012 nU nU 题型 计算题 难度 一般 12 如图所示为某学校一套校内备用供电系统 由一台内阻为 1 的发电机向全校 22 个教 室 每个教室有 220 V40 W 的白炽灯 6 盏 供电 如果输电线的总电阻R是 4 升压 变压器和降压变压器 都认为是理想变压器 的匝数比分别是 1 4 和 4 1 则 1 发电机的输出功率应是多大 2 发电机的电动势是多大 3 输电效率是多少 答案 1 5 424 W 2 250 V 3