【步步高】2014高考物理大一轮复习 10.2 变压器 电能的输送

1 10 210 2 变压器变压器 电能的输送电能的输送 1 如图 10 2 1 所示 理想变压器的原 副线圈匝数之比为 10 1 R1 20 R2 10 C为电容器 原线圈所加电压 u 220sin 100 t V 下列说法正确的是 2 A 通过电阻R3的电流始终为零 B 副线圈两端交变电压的频率为 50 Hz C 电阻R2的电功率为 48 4 W D 原副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 10 1 解析 在交流电路中电容器能够通交流 所以 A 错误 变压器能够改变交流电压 但是 不能变频 因此 B 正确 根据 得到U2 22 V 所以电阻R2的电功率为P2 U1 U2 n1 n2 U22 R2 48 4 W C 正确 根据法拉第电磁感应定律得到原 副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 1 1 D 错误 答案 BC 2 如图 10 2 2 所示 一理想变压器原线圈匝数n1 1 100 匝 副线圈匝数n2 220 匝 交流电源的电压u 220sin 100 t V 电阻R 44 电压表 电流表为理想电表 2 则下列说法错误的是 图 10 2 2 A 交流电的频率为 50 Hz B 电流表 的示数为 0 2 A C 电流表 的示数为 A 2 D 电压表的示数为 44 V 解析 由交流电源的电压瞬时值表达式可知 100 rad s 所以频率 f 50 Hz 1 T 2 图 10 2 1 2 A 项说法正确 理想变压器的电压比等于线圈匝数比 即 其中原线圈电压的有 n1 n2 U1 U2 效值U1 220 V U2 U1 44 V 故 D 项说法正确 I2 1 A 故 C 项说法错 误 n2 n1 U2 R 由电流比与线圈匝数成反比 即 所以I1 I2 0 2 A 故 B 项说法正确 综 I1 I2 n2 n1 n2 n1 上所 述 说法错误的是 C 项 答案 C 3 如图 10 2 3 所示 50 匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B T 的水平 2 10 匀强磁场中 线框面积S 0 5 m2 线框电阻不计 线框绕垂直于磁场的轴OO 以角速 度 200 rad s 匀速转动 并与理想变压器原线圈相连 副线圈接入一只 220 V 60 W 灯泡 且灯泡正常发光 熔断器允许通过的最大电流为 10 A 下列说法正确的是 图 10 2 3 A 图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零 B 线框中产生交变电压的表达式为u 500sin 200t V 2 C 变压器原 副线圈匝数之比为 50 11 D 允许变压器输出的最大功率为 2 200 W 解析 图示位置穿过线框的磁通量最大 但由于没有边切割磁感线 所以无感应电动势 磁通量的变化率为零 A 选项错误 线框中交变电压u NBS sin t 500sin 2 200t V B 选项正确 变压器原 副线圈匝数之比 C 选项错误 变压器输出的 n1 n2 U1 U2 500 220 25 11 最大功率等于输入的最大功率P UI 500 10 W 5 000 W D 选项错误 答案 B 4 如图 10 2 4 所示 导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置 电阻不计 半径相 3 等的金属圆环上 圆环通过电刷与导线c d相接 c d两个端点接在匝数比 n1 n2 10 1 的变压器原线圈两端 变压器副线圈接一滑动变阻器R0 匀强磁场的磁感 应强度为B 方向竖直向下 导体棒ab长为l 电阻不计 绕与ab平行的水平轴 也是 两圆环的中心轴 OO 以角速度 匀速转动 如果滑动变阻器的阻值为R时 通过电流 表的电流为I 则 图 10 2 4 A 滑动变阻器上消耗的功率为P 10I2R B 变压器原线圈两端的电压U1 10IR C 取ab在环的最低端时t 0 则导体棒ab中感应电流的表达式是i Isin t 2 D ab沿环转动过程中受到的最大安培力F BIl 2 解析 由于电流表示数为有效值 由 可知I2 10I 故P 100I2R 选项 A 错误 I I2 n2 n1 变压器原线圈两端电压为U1 10IR 100IR 选项 B 错误 从最低点开始计时 则 n1 n2 导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i Icos t 选项 C 错误 导体棒中电流最 2 大 值为I 所以F BIl 选项 D 正确 22 答案 D 5 如图 10 2 5 甲所示 原线圈所加交流电压按图 10 2 5 乙所示规律变化 通过一台 降压变压器给照明电路供电 照明电路连接导线的总电阻R 0 5 若用户端能使 55 盏 220 V 40 W 的电灯正常发光 则 4 图 10 2 5 A 副线圈中的电流为 10 A B 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u1 1 000sin 100 t V C 原线圈输入的总功率为 2 200 W D 降压变压器的匝数比为n1 n2 40 9 解析 每盏灯泡正常发光时的电流I0 A 灯泡正常发光时 副线圈电流I2 NI0 P U 2 11 10 A A 项正确 根据图像 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u1 1 414sin 100 t V B 项错误 照明电路连接导线损失的功率为 50 W 所以原线圈输入的总功率为 2 250 W C 项错误 副线圈两端电压U2 U0 I2R 225 V 所以 D 项正确 n1 n2 U1 U2 1 000 225 40 9 答案 AD 6 如图 10 2 6 所示 一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆 环形的闭合铁芯上 输入端AB间加一正弦式交流电压 在输 出端BP间连接了理想交流电流表 灯泡和滑动变阻器 移动 滑动触头P的位置 可改变副线圈的匝数 变阻器的滑动触 头标记为Q 则 A 只将Q向下移动时 灯泡的亮度变大 B 只将Q向下移动时 电流表的读数变大 C 只将P沿顺时针方向移动时 电流表的读数变大 D 只提高输入端的电压U时 电流表的读数变大 解析 将Q向下移动时 R阻值增大 电路中电阻增大 电流减小 故 B 项错误 由于 副线圈上电压不变 电灯两端的电压不变 功率不变 亮度不变 故 A 项错 将P沿顺 时针方向移动时副线圈匝数减少 电压减小 电流减小 故 C 项错 提高输入端的电压 时 副线圈上电压增大 电流增大 故 D 项正确 答案 D 7 如图 10 2 7 所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 b是原线圈的中心轴头 电压表和电流表均为理想电表 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u1 220sin 100 t V 则 2 图 10 2 6 5 图 10 2 7 A 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为 22 V B 当t s 时 c d间的电压瞬时值为 110 V 1 600 C 单刀双掷开关与a连接 在滑动变阻器触头P向上移动的过程中 电压表和电流表 的示数均变小 D 当单刀双掷开关由a扳向b时 电压表和电流表的示数均变小 解析 当单刀双掷开关与a连接时 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 副线圈 输出电压为 22 V 电压表的示数为 22 V 选项 A 正确 当t s 时 c d间的电 1 600 压 瞬时值为u1 220sin V 220sin V 110 V 选项 B 错误 单 2 100 1 600 2 6 2 刀 双掷开关与a连接 在滑动变阻器触头P向上移动的过程中 电压表示数不变 电流 表 的示数变小 选项 C 错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 理想变压器原 副线圈的匝 数比为 5 1 电压表示数变为 44 V 电压表和电流表的示数均变大 选项 D 错误 答案 A 8 如图 10 2 8 甲所示 M是一个小型理想变压器 原副线圈匝数之比n1 n2 10 1 接线柱a b接上一个正弦交变电源 电压随时间变化规律如图 10 2 8 乙所示 变压 器右侧部分为一火灾报警系统原理图 其中R2为用半导体热敏材料 电阻随温度升高而 减小 制成的传感器 R1为一定值电阻 下列说法中正确的是 6 图 10 2 8 A 电压表示数为 22 V B 当传感器R2所在处出现火灾时 电压表的示数减小 C 当传感器R2所在处出现火灾时 电流表的示数减小 D 当传感器R2所在处出现火灾时 电阻R1的功率变小 解析 本题考查交变电流和变压器原理 由图像可知交变电流的电压有效值为 220 V 因为原副线圈的匝数比为 10 1 故变压器副线圈的输出电压为22 V 而电压表测的是 R2两端的电压 所以小于 22 V 故 A 错误 当传感器R2处出现火灾时 热敏电阻R2的 阻值随温度升高而减小 变压器的输出电压不变 热敏电阻与定值电阻R1分压 故R2 的分压减小 电压表示数变小 B 正确 R2减小时 变压器的负载电阻减小 电流增大 则原线圈的电流也增大 所以电流表的示数增大 C 错误 由于负载电路的电流增大 电阻R1消耗的功率也增大 故 D 也错误 答案 B 9 图 10 2 9 是远距离输电的示意图 下列说法正确的是 图 10 2 9 A a是升压变压器 b是降压变压器 B a是降压变压器 b是升压变压器 C a的输出电压等于b的输入电压 7 D a的输出电压等于输电线上损失的电压 解析 远距离输电先升压 再降压 选项 A 正确而 B 错误 由电线有电压损失 故a的 输出电压等于b的输入电压与损失的电压之和 选项 C D 均错 答案 A 10 如图 10 2 10 为远距离高压输电的示意图 关于远距离输电 下列表述正确的是 图 10 2 10 A 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的 C 在输送电压一定时 输送的电功率越大 输电过程中的电能损失越小 D 高压输电必须综合考虑各种因素 不一定是电压越高越好 解析 依据输电原理 电路中的功率损耗 P I2R线 而R线 增大输电线的横 l S 截面 积 可减小输电线的电阻 则能够减小输电线上的功率损耗 A 项正确 由P UI来看 在输送功率一定的情况下 输送电压U越大 则输电电流越小 则功率损耗越小 B 项 正确 若输电电压一定 输送功率越大 则电流I越大 电路中损耗的电功率越大 C 项错误 输电电压并不是电压越高越好 因为电压越高 对于安全和技术的要求越高 D 项正确 答案 ABD 11 某小型水电站的电能输送示意图如图 10 2 11 所示 发电机通过升压变压器T1和降 压变压器T2向用户供电 已知输电线的总电阻为R 降压变压器T2的原 副线圈匝数 之比为 4 1 降压变压器副线圈两端交变电压u 220sin 100 t V 降压变压器 2 的副线圈与阻值R0 11 的电阻组成闭合电路 若将变压器视为理想变压器 则下列 说法中正确的是 8 图 10 2 11 A 通过R0电流的有效值是 20 A B 降压变压器T2原 副线圈的电压比为 4 1 C 升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D 升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率 解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为 220 V 负载电阻为 11 所以通过 R0 电流的有效值是 20 A 选项 A 正确 降压变压器T2的原 副线圈匝数之比为 4 1 所 以降压变压器T2原 副线圈的电压比为 4 1 选项 B 正确 升压变压器T1的输出电压 等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压 选项 C 错误 升压变压器T1 的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率 选项 D 正确 答案 ABD 12 图 10 2 12 甲为一理想变压器 ab为原线圈 ce为副线圈 d为副线圈引出的一个 接头 原线圈输入正弦式交变电压的u t图像如图 10 2 12 乙所示 若只在ce间 接一只Rce 400 的电阻 或只在de间接一只Rde 225 的电阻 两种情况下电阻 消耗的功率均为 80 W 图 10 2 12 1 请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式 2 求只在ce间接 400 电阻时 原线圈中的电流I1 3 求ce和de间线圈的匝数比 nce nde