届高考物理一轮复习 课时作业52 变压器 电能的输送.docx

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届高考物理一轮复习课时作业52变压器电能的输送

课时作业(五十二) 变压器 电能的输送

[基础训练]

1.(2018·安徽安庆二测)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、副线圈匝数之比为9∶1

B.原、副线圈匝数之比为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∶10

答案:

A 解析:

灯泡正常发光,则其电压均为额定电压U0,说明原线圈输入电压为9U0,输出电压为U0,原、副线圈匝数之比为9∶1,故A正确,B错误;根据公式

,可得

,由于小灯泡两端的电压相等,所以根据公式P=UI可得两者的电功率之比为1∶9,故C、D错误.

2.(2018·河南三门峡月考)如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则(  )

A.用电器增加时,变压器输出电压增大

B.要提高用户的电压,滑片P应向上滑

C.用电器增加时,输电线的热损耗减少

D.用电器增加时,变压器的输入功率减小

答案:

B 解析:

由于变压器原、副线圈的匝数不变,而且输入电压不变,因此增加负载不会影响输出电压,故A错误;根据变压器原理可知输出电压U2=

U1,当滑片P向上滑时,n2增大,所以输出电压增大,故B正确;由于用电器是并联的,因此用电器增加时总电阻变小,输出电压不变,总电流增大,故输电线上热损耗增大,故C错误;用电器增加时总电阻变小,总电流增大,输出功率增大,所以输入功率增大,故D错误.

3.(2018·河北定州中学周练)甲、乙两个完全相同的理想变压器接在电压恒定的交流电路中,如图所示.已知两变压器负载电阻的阻值之比为R甲∶R乙=2∶1,设甲变压器原线圈两端的电压为U甲,副线圈上通过的电流为I′甲;乙变压器原线圈两端电压为U乙,副线圈上通过的电流为I′乙,则下列说法正确的是(  )

A.U甲=U乙,I′甲=I′乙B.U甲=2U乙,I′甲=2I′乙

C.U甲=U乙,2I′甲=I′乙D.U甲=2U乙,I′甲=I′乙

答案:

D 解析:

理想变压器接在电压恒定的交流电路中,两个变压器原线圈中的电流是相同的,甲、乙两个变压器完全相同,则I原n1=I′甲n2,I原n1=I′乙n2,因此I′甲=I′乙,选项B、C错误;负载电阻的阻值之比为R甲∶R乙=2∶1,所以两个变压器的副线圈电压之比为2∶1,根据原、副线圈电压比等于匝数之比,

,因此

,故A错误,D正确.

4.如图所示,理想变压器的原线圈接入电压为7200V的交变电压,r为输电线的等效电阻,且r=5Ω,用电器RL的规格为“220V 880W”,已知该用电器正常工作,由此可知(  )

A.原、副线圈的匝数比为30∶1

B.原线圈中的电流为4A

C.电器RL换成规格为“220V 1000W”的用电器也可以正常工作

D.变压器的输入功率为880W

答案:

A 解析:

由用电器RL正常工作,可得通过副线圈的电流I=4A,副线圈导线上的电压损失Ur=4×5V=20V,副线圈两端的电压U2=220V+20V=240V,因此原副线圈的匝数比为30∶1,故A项正确;又P1=P2=U2I2=240×4W=960W,故D项错误;原线圈中的电流I1≈0.13A,B项错误;换成功率大的用电器后r分压变大,用电器电压小于220V,故C项错误.

5.(多选)如图所示的电路中,变压器为理想变压器,已知原、副线圈的匝数比为

,现给原线圈两端加瞬时值表达式为u1=311sin100πt(V)的交变电压,负载电阻R=440kΩ,I1、I2分别表示原、副线圈中的电流,下列判断正确的是(  )

A.副线圈两端电压的有效值为6220V,副线圈中电流的有效值为14.1mA

B.副线圈两端电压的有效值为4400V,副线圈中电流的有效值为10.0mA

C.I1

D.I1>I2

答案:

BD 解析:

根据题意可知,原线圈两端交变电压的最大值为311V,则其有效值为

V=220V,根据原、副线圈电压与匝数成正比,可知副线圈两端电压的有效值为4400V,再根据欧姆定律,可以求出副线圈中电流的有效值为

A=10mA,选项A错误,B正确;变压器的输入功率等于输出功率,即U1I1=U2I2,可以判断I1>I2,选项C错误,D正确.

6.(2018·河南中原名校联盟质检)(多选)如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图.变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动,可以认为电压表V1示数不变.输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的总电阻用R0表示,变阻器R表示用户用电器的总电阻.如果变压器上的能量损失忽略不计,当用户的用电器增加时,图中各表的示数变化的情况是(  )

A.电流表A1示数变大

B.电流表A2示数变小

C.电压表V2示数变大

D.电压表V3示数变小

答案:

AD 解析:

由于变压器的输入功率和输出功率相等,副线圈的电阻减小了,输出功率变大了,所以原线圈的输入功率也要变大,因为输入电压不变,所以输入电流要变大,所以电流表A1的示数变大,A正确;当用电器增加时,相当于R的值减小,副线圈的总电阻减小,所以电流要变大,即电流表A2的示数变大,B错误;理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的,由于输入电压和匝数比不变,所以副线圈的输出电压不变,所以电压表V2的示数不变,C错误;由于副线圈的电流变大,电阻R0两端的电压变大,又因为电压表V2的示数不变,所以电压表V3的示数变小,D正确.

7.(2018·河北保定调研)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10,原线圈接通正弦交流电源,理想电压表V示数为22V,理想电流表A1示数为5A,副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A2以及虚线框内的某用电器,电路处于正常工作状态,则下列说法正确的是(  )

A.熔断器的熔断电流应该大于0.5A

B.原、副线圈的电流频率之比为1∶10

C.若虚线框内接入电容器,电容器的耐压值至少是220

V

D.若虚线框内接入电动机且正常工作,可知电动机内阻为440Ω,电流表A2示数为0.5A

答案:

AC 解析:

根据

,可知副线圈中电流为0.5A,则选项A正确;原、副线圈的电流频率相等,选项B错误;根据

,可知副线圈两端电压为220V,最大值为220

V,选项C正确;电动机为非纯电阻电器,若电动机内阻为440Ω,则副线圈电流小于0.5A,选项D错误.

[能力提升]

8.(多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,原线圈接入电压为220V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.电压表的示数为55V

B.原线圈中的输入功率等于副线圈中的输出功率

C.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,则电流表的示数变小

D.若滑动变阻器接入电路的阻值为30Ω,则1min内产生的热量为6050J

答案:

BC 解析:

原、副线圈的电压与匝数成正比,故副线圈两端的电压U2=55V,由P入=P出,即U1I1=U2I2,B项正确;由有效值的定义知电压表的示数小于55V,A项错误;将滑动变阻器的滑片向下滑动,接入电路中的阻值变大,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的示数不变,副线圈中的电流变小,则电流表的示数变小,C项正确;由功率计算可知产生的热量为3025J,D项错误.

9.(2018·江西三校高三联考)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想电表,除R以外其余电阻不计.从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1=220

sin100πt(V).下列说法中正确的(  )

A.t=

s时,电压表的示数为220V

B.t=

s时,a、c两点间电压瞬时值为110V

C.滑动变阻器滑片向上移,电压表的示数不变,电流表的示数减小

D.单刀双掷开关由a扳向b,电压表的示数不变,电流表的示数减小

答案:

C 解析:

原线圈两端电压有效值为220V,由理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比可得,副线圈两端电压有效值为22V,电压表测量的是有效值,故A错误;t=

s时,a、c两点间电压瞬时值为110

V,故B错误;滑动变阻器滑片向上移,接入电阻变大,副线圈两端电压由匝数比和输入电压决定,电压表的示数不变,电流表示数减小,C正确;单刀双掷开关由a扳向b,匝数比变小,匝数与电压成正比,所以电压表和电流表的示数均变大,故D错误.

10.(2018·河南洛阳一模)(多选)如图所示,理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上,输出端接理想电流表及阻值为R的负载,变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2.则下列说法正确的是(  )

 

 

A.交流电源的最大效率为50%

B.该交流电源电动势的瞬时值表达式为e=Emsin100πt(V)

C.电流表的读数为

D.若R阻值增大,则变压器副线圈两端电压变大

答案:

CD 解析:

根据题述不能得出交流电源的最大效率,选项A错误;该交流电源的周期为0.04s,该交流电源电动势的瞬时值表达式为e=Emsin50πt(V),选项B错误;设变压器输入端等效电阻为R1,则原线圈中电流为I1=

,输入电压为U1=I1R1=

,副线圈输出电压为U2=I2R,输出功率为P2=I

R,根据变压器功率关系可得

·

=I

R,根据变压公式,U1∶U2=n1∶n2,联立解得R1=

R,I2=

,选项C正确;若R阻值增大,副线圈输出电流减小,输出功率减小,导致原线圈输入电流减小,电源路端电压增大,原线圈输入电压增大,变压器副线圈两端电压增大,选项D正确.

11.(2018·河北张家口模拟)(多选)如图所示,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=

T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5m2,线框电阻不计,线框平面与磁感线垂直,以此时刻为计时起点,线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220V 60W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10A,下列说法正确的是(  )

A.图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零

B.线框中交变电压的表达式为e=500

sin200t(V)

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5000W

答案:

BD 解析:

题图示位置穿过线框的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A错误;产生的交流电的最大值Em=NBSω=500

V,从图示位置计时,电动势的瞬时值表达式e=500

sin200t(V),B正确;变压器原、副线圈的匝

数比

,C错误;变压器允许输出的最大功率P=U1I1max=500×10W=5000W,D正确.

12.图甲为一理想变压器,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uabt图象如图乙所示.若只在ce间接一只Rce=400Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W.

  

(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400Ω电阻时,原线圈中的电流I1;

(3)求ce和de间线圈的匝数比

.

答案:

(1)uab=400sin200πtV 

(2)0.28A

 (3)

解析:

(1)由题图乙知ω=200πrad/s,

电压瞬时值uab=400sin200πtV.

(2)电压有效值U1=200

V,

理想变压器P1=P2=80W,

原线圈中的电流I1=

解得I1≈0.28A

.

(3)设ab间匝数为n1,则

同理

.

由题意知

,解得

代入数据得

.

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