14高考物理变压器习题

变压器电能的输送选择题(本大题共10个小题，共70分，每题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1．(2024·北京高考)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图1所示．副线圈仅接入一个10Ω的电阻．那么()图1A．流过电阻的电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是100eq\r(2)VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W2．〔双选〕(2024·济南模拟)正弦式电流经过匝数比为eq\f(n1,n2)＝eq\f(10,1)的变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如图2甲所示方式连接，R＝10Ω.图乙所示是R两端电压U随时间变化的图象，Um＝10eq\r(2)V，那么以下说法中正确的选项是()图2A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝eq\r(2)cos100πt(A)B．电流表A的读数为0.1AC．电流表A的读数为eq\f(\r(2),10)AD．电压表的读数为Um＝10eq\r(2)V3．如图3所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．以下判断正确的选项是()A．电动机两端电压为IRB．电动机消耗的功率为I2RC．原线圈中的电流为nID．变压器的输入功率为eq\f(UI,n)4．如图4所示，左侧的圆形导电环半径为r＝1.0cm，导电环与一个理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端与一个电容为C＝100pF的电容器相连，导电环的电阻不计，环中有垂直于圆环平面的变化磁场，磁感应强度B的变化率为eq\f(ΔB,Δt)＝100eq\r(2)πsinωt，假设电容器C所带电荷量的最大值为1.41×10－9C，那么所用理想变压器的原、副线圈的匝数之比为(取π2＝10) ()A．1∶100 B．100∶1C．1∶100eq\r(2) D．100eq\r(2)∶15．如图5所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，原线圈中串一个灯泡L，副线圈上接三个与L相同的灯泡，这三个灯泡均能正常发光，那么()A．灯L也能正常发光B．灯L比另三灯都暗C．灯L将会被烧坏D．不能确定6．〔双选〕(2024·江苏高考)如图6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＝20eq\r(,2)sin100πtV．氖泡在两端电压到达100V时开始发光．以下说法中正确的有()图6A．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．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7．〔双选〕如图7所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．变压器原线圈与副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,20)，加在原线圈上的电压为u1＝311sin100πt(V)，霓虹灯正常工作的电阻R＝440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流．以下判断正确的选项是()图7A．副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mAB．副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10.0mAC．I1＜I2D．I1＞I28．〔双选〕在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n1＝600匝、n2＝120匝，电源的电压为U＝311sin100πt(V)，原线圈中串联一个额定电流为0.2A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，那么()A．负载功率不能超过44WB．副线圈电流的最大值不能超过1AC．副线圈电流的有效值不能超过1AD．无论副线圈电流有多大，保险丝总不会被烧毁9．〔双选〕(2024·山东高考)某小型水电站的电能输送示意图如图8所示，发电机的输出电压为200V，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220V的用电器正常工作，那么()图8A.eq\f(n2,n1)＞eq\f(n3,n4)B.eq\f(n2,n1)＜eq\f(n3,n4)C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率10．2024年1月份，我国南方大局部地区遭遇特大雪灾，输电线外表结冰严重，导致线断塔倒．某学校实验兴趣小组设计了利用输电导线自身电阻发热除冰的救灾方案，处理后的电路原理如图9所示，输电线路终端降压变压器用模拟负载R0代替，RL为输电线电阻，并将电阻RL放入冰雪中，在变压器原线圈两端加上交变电流后即出现冰雪融化的现象．为了研究最好除冰方案，以下模拟实验除给定操作外，其他条件不变，不考虑其可行性，你认为其中最合理的是()图9A．将调压变压器滑动触头P向上移动一些B．将调压变压器滑动触头P向下移动一些，同时延长通电时间C．通过计算，选择适当输出电压，并闭合S将模拟负载R0短时短路D．通过计算，选择适当输出电压，并将模拟负载R0的阻值增大一些11．如图10所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同灯泡L1、L2，输电线上的等效电阻为R，开始时，开关S断开。当S接通时，以下说法中不正确的选项是〔〕 A、副线圈两端M、N的输出电压减少。B、副线圈输电线等效电阻R上的电压增大。C、通过灯泡L1的电流减小。D、两线圈中的电流增大。12．〔双选〕如图11所示为一理想变压器的电路图，图中S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器R的滑片，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，那么以下说法中正确的选项是〔〕A、假设保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大；B、假设保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率将增大；C、假设保持U1不变，S接在a处，使P向上滑时，I1将增大；D、假设保持P的位置不变，S接在a处，使U1增大时，I1将增大。13．发电厂发电机的输出电压为U1。发电厂到学校的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，那么输电线上损耗的功率不可表示为〔〕A、U12/RB、〔U1—U2〕2/RC、I2RD、I〔U1—U2〕14．〔双选〕在电能输送过程中，假设输送的电功率一定，输电线电阻一定时，那么在输电线上损耗的电功率〔〕A、和输送电线上的电压降的平方成反比；B、和输送电流的平方成反比；C、和输送电线上的电压降的平方成正比；D、和输送电流平方成正比。Lab15LabA、灯L也能正常发光；B、灯L比另外三个等都暗；C、灯L将会被烧坏；D、不能确定。16．将输入电压为220v，输出电压为6v的变压器，改装成输出电压为30v的变压器，副线圈原来的匝数为30匝，原线圈的匝数不变，那么副线圈应增加的匝数为〔〕A、150匝B、144匝C、130匝D、120匝17．如以下列图，理想变压器原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈的匝数分别为n2=50匝、~U1n1n2n3L1L2n3=100匝，L1是~U1n1n2n3L1L2A、1/60AB、1/30AC、1/20AD、1/40ARn2n1~Rn2n1~A、原线圈匝数n1增加；B、副线圈匝数n2增加；C、负载电阻R的阻值增大；D、负载电阻R的阻值减少19．如图理想变压器的输入电压一定，每个副线圈匝数分别为n2、n3，当把一电热器接在a、b间，让c、d空载时，安培表的示数为I1；当把同一电热器接在c、d间让a、b空载时，安培表的示数为I2，那么I：I`的值为〔〕A、〔n2/n3〕2B、〔n3/n2〕2C、n2/n3D、n3/n220．某用电器要离供电电源L，线路上的电流为I，假设要求线路上的电压降不超过U，以知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值为〔〕A、ρL/UB、2ρLI/UC、U/ρLID、2UI/ρL二、非选择题(本大题共2个小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)21．(14分)理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V．求：图10(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A．那么电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？22．(16分)三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P＝1.82×107kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答以下问题(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10m/s2)：(1)假设三峡电站上、下游水位差按h＝100m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．(2)假设26台发电机组全部建成并发电，要到达年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1＝4.5×105kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500kV，而发电机输出的电压约为U0＝18kV.假设输电线上损耗的功率为输电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．23．有条河流，流量Q=2m3/s，落差h=5m，现利用其发电，假设发电机总效率为50%，输出电压为240v，输电线总电阻为R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用户的需求，那么该输电线路的使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220v，100w〞的电灯正常发光？〔g取10m/s2〕B~U1nB~U1n1n2RU2Fn1：n2=2：1，交流电源电压U1=220v，F为熔断电流I0=1.0A的保险丝，负载为一可变电阻。〔1〕、当电阻R=100Ω时，保险丝能否被熔断？〔2〕、要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值最小值为多少？变压器输出的电功率不能超过多少？25．一台发电机输出的电功率为100kw，输出电压为250v，先欲向远处输电，假设输电线总电阻为8Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送200v电压，求：〔1〕、输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？〔2〕、用户得到的电功率是多少？1-5D、AB、D、A、A6-10AB、BD、AC、AD、C11-15A、AD、A、CD、A16-21D、D、BD、A、B21解析：(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U1/n1＝U2/n2＝U，那么n1＝1650匝．(2)当开关S断开时，有：U1I1＝U2I2，I1＝eq\f(U2I2,U1)＝eq\f(1,3)A(3)当开关S断开时，有：RL＝U2/I2＝44Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝RL/2＝22Ω，副线圈中的总电流为I2′，那么I2′＝U2/R′＝10A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝eq\f(U2I2′,U1)＝eq\f(2,3)A.答案：(1)1650匝(2)eq\f(1,3)A(3)eq\f(2,3)A22解析：(1)一年里水流做功(即减少的势能)W′＝Qρgh.水流的势能转化为电能的效率η＝eq\f(W,W′)＝eq\f(W,Qρgh)，将数据代入上式得η≈67%.设每台发电机组平均年发电n天，那么W