版高考物理教科版大一轮复习训练第十一章 基础课2 变压器 远距离输电.docx

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版高考物理教科版大一轮复习训练第十一章基础课2变压器远距离输电

基础课2　变压器　远距离输电

选择题（1～8题为单项选择题，9～14题为多项选择题）

1．如图1所示的交流电路中，理想变压器输入电压为u1＝U1msin100πt（V），输入功率为P1，输出功率为P2，电压表读数为U2，各交流电表均为理想电表。

由此可知（　　）

图1

A．灯泡中电流方向每秒钟改变100次

B．变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶U2

C．当滑动变阻器R的滑动头向下移动时各个电表读数均变大

D．当滑动变阻器R的滑动头向上移动时P1变大，且始终有P1＝P2

解析　由u1＝U1msin100πt（V），可知交变电流频率为50Hz，灯泡中电流方向每秒钟改变100次，选项A正确；变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶（U2），选项B错误；当滑动变阻器R的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输出电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表读数不变，选项C错误；当滑动变阻器R的滑动头向上移动时，变压器输出电流减小，输出功率减小，根据变压器功率的制约关系，P1变小，且始终有P1＝P2，选项D错误。

答案　A

2．（2016·江西萍乡二模）如图2所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10000V以上的电压，火花塞中产生火花。

下列说法中正确的是（　　）

图2

A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制

B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压

C．变压器原线圈输入的12V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压

D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数

解析　汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C错误；由＝可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以D错误。

故选A。

答案　A

3．如图3，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2和R3均为定值电阻，V1和V2为理想电压表，A1和A2为理想电流表。

开关S闭合时，V1和V2读数分别为U1和U2；A1和A2的读数分别为I1和I2。

若交流电源电压不变，现断开S，下列推断中正确的是（　　）

图3

A．U2可能变小、I2一定变小

B．U2一定不变、I2一定变小

C．I1一定变小、I2可能变大

D．I1可能变大、I2可能变大

解析　交流电源电压不变，U1数值不变，根据变压器变压公式可知，副线圈电压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关。

现断开S，U2不变，副线圈所接电路的等效电阻增大，电流表A2的读数I2变小，选项A错误，B正确；变压器输出功率减小，导致变压器输入功率变小，I1变小，选项C、D错误。

答案　B

4．某单位一小型交流发电机由匝数为50、面积为S＝0.5m2的矩形闭合导线框组成，线框可绕垂直于匀强磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，磁场的磁感应强度大小为B＝T，线框电阻不计。

发电机正常工作时，从线框经过中性面开始计时，产生的交流电经一理想变压器给一个小灯泡供电，如图4所示，发电机没有画出。

小灯泡上标有“220V　60W”字样，且灯泡正常发光，图中电压表为理想交流电表，则下列说法不正确的是（　　）

图4

A．变压器输入电压的瞬时值为u＝500sin200t（V）

B．电压表的示数为500V

C．变压器原、副线圈匝数比为25∶11

D．线框在中性面位置时穿过线框的磁通量为零

解析　发电机输出电压最大值Um＝nBSω＝500V，变压器输入电压的瞬时值为u＝500sin200t（V），A正确；变压器输入电压的有效值为U1＝500V，输出电压的有效值为U2＝220V，根据变压比公式有＝＝，B、C正确；线框在中性面位置时穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，D错误。

答案　D

5．如图5甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的总电阻为10Ω，变压器均为理想变压器，升压变压器原线圈中接入如图乙所示的正弦式交变电压，输送功率为33kW。

下列说法正确的是（　　）

图5

A．输电线上交变电流的变化周期为0.01s

B．输电线中电流为150A

C．降压变压器原线圈输入电压为3200V

D．输电线上功率损失为500W

解析　由图乙所示的正弦式交变电压图象可知周期T＝2×10－2s，变压器不改变交变电流的周期，所以输电线上交变电流的变化周期为0.02s，选项A错误；升压变压器原线圈电压的最大值为311V，有效值U1＝V＝220V，由＝得升压变压器副线圈的输出电压U2＝U1＝15×220V＝3300V，输电线中电流为I2＝＝10A，选项B错误；输电线电压损失ΔU＝I2R＝100V，降压变压器原线圈输入电压为U＝U2－ΔU＝3200V，选项C正确；输电线上功率损失为P损＝IR＝1000W，选项D错误。

答案　C

6．（2016·天津理综，5）如图6所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。

下列说法正确的是（　　）

图6

A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大

B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大

C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大

D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大

解析　当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误。

答案　B

7.一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图7所示。

发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω，安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时（　　）

图7

型号

AED6500S

输出电压范围

220～300V

最大输出功率

60kW

A.输电线路中的电流为20A

B．发电机的实际输出电压为300V

C．在输电线路上损失的电功率为8kW

D．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300V

解析　当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I＝＝200A，A错误；导线电阻为R＝2.5×10－4×400×2Ω＝0.2Ω，则发电机的实际输出电压为U输＝U＋IR＝260V，B错误；在输电线路上损失的电功率为P损＝I2R＝8kW，C正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是Um＝U输＝368V，D错误。

答案　C

8．如图8甲所示的电路中，变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器cd输入端交变电压u的图象，L1，L2、L3、L4为四只规格均为“9V　6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，开关K原来是闭合的。

以下说法正确的是（　　）

图8

A．ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab＝27sin100πt（V）

B．ab输入端输入功率Pab＝18W

C．电流表的示数为2A，且四只灯泡均能正常发光

D．断开开关K，电压表V的读数将变小

解析　图乙为变压器cd端输入电压的图象，由图可知其电压有效值Ucd＝27V，故变压器输出电压为U＝Ucd＝9V，灯泡L2、L3、L4均正常发光，通过每个灯泡的电流为I0＝＝A＝A，变压器输出电流为3I0＝2A，由理想变压器原、副线圈的电流关系得变压器输入电流为I1＝I2＝I0，故通过灯泡L1的电流使其正常发光，C选项正确；ab输入电压的有效值Uab＝9V＋Ucd＝36V，故ab端输入电压的瞬时值Uab＝36sin100πt（V），A选项错误；ab端的输入功率等于四个灯泡的总功率，即Pab＝4×6W＝24W，选项B错误；断开开关K，则变压器输出电流减小，输入电流也随之减小，L1两端电压减小，则电压表示数（变压器输入电压）增大，D选项错误。

答案　C

9．（2016·四川成都一诊）如图9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R1＝66Ω，R2＝33Ω，电流表A1的示数为0.4A。

则下列判断中正确的是（　　）

图9

A．原、副线圈的匝数比为1∶10

B．原、副线圈的匝数比为5∶1

C．电流表A2的示数为2A

D．电流表A2的示数为0.4A

解析　负载电阻R1＝66Ω，R2＝33Ω，并联后的电阻为R＝22Ω，变压器输入功率P1＝U1I1＝P2＝IR，所以电流表A2的示数为I2＝＝2A，C正确，D错误；原、副线圈的匝数比n1∶n2＝I2∶I1＝5∶1，A错误，B正确。

答案　BC

10．（2016·深圳一调）如图10甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈输入的交流电压如图乙所示，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、工作时内阻为2Ω的电动机。

闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为1A，则（　　）

图10

A．副线圈两端电压为22V

B．电动机输出的机械功率为12W

C．通过电动机的交流电频率为50Hz

D．突然卡住电动机，原线圈输入功率变小

解析　由图乙可知U1＝220V，又知n1∶n2＝10∶1，则由＝，得副线圈两端电压U2＝22V，A项正确；电动机输出的机械功率P机＝P总－P内＝IU－I2r＝1×12W－12×2W＝10W，B项错误；由图乙可知，T＝0.02s，则f＝＝50Hz，C项正确；当卡住电动机，则副线圈回路总电阻减小，电流变大，再由P入＝P出＝I2U2，可知原线圈输入功率变大，D项错误。

答案　AC

11．（2015·广东理综，15）如图11为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V，调节前后（　　）

图11

A．副线圈中的电流比为1∶2

B．副线圈输出功率比为2∶1

C．副线圈的接入匝数比为2∶1

D．原线圈输入功率比为4∶1

解析　在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下，使输出电压U2有效值由220V降至110V，由＝知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2∶1，故C正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1，故A错误；由P＝UI知，输出功率之比为4∶1，故B错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D正确。

答案　CD

12．如图12所示，矩形线框的面积为60cm2，匝数为100匝，转速为25r/s，匀强磁场的磁感应强度为T，线框的电阻不计。

L1、L2是两个标有“6V　1A”的灯泡，开关S断开时，灯泡L1正常发光，那么（　　）

图12

A．从图示位置开始计时，线框内产生的交变电压的瞬时值为e＝60cos50πt（V）

B．变压器原、副线圈的匝数比为20∶1

C．开关S断开时，电流表示数是0.1A

D．开关S闭合后，灯泡L1将变暗

解析　由于从垂直中性面的位置开始计时，所以线框内产生的交变电压的瞬时值为e＝nBSωcosωt＝60cos50πt（V），选项A正确；原线圈两端电压的有效值为60V，副线圈两端电压为6V，根据变压比，可知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，选项B错误；开关S断开时，由变流比知电流表示数是0.1A，选项C正确；开关S闭合后，灯泡L1两端电压不变，亮度不变，选项D错误。

答案　AC

13．如图13所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用（两个变压器均为理想变压器）。

对整个送电过程，下列说法正确的是（　　）

图13

A．输电线上损失的功率为300W

B．升压变压器的匝数比为1∶100

C．输电线上的电流为10A

D．降压变压器的输入电压为4970V

解析　根据P损＝0.6%P＝IR，得输电线上损失的功率为P损＝300W，输电线上的电流为I2＝10A，选项A、C正确；升压变压器原线圈的输入电流为I1＝＝A＝100A，则升压变压器的匝数之比为＝＝＝，选项B错误；升压变压器的输出电压为U2＝U1＝5000V，输电线上损失的电压为ΔU＝I2R＝10×3V＝30V，则降压变压器的输入电压为U3＝U2－ΔU＝5000V－30V＝4970V，选项D正确。

答案　ACD

14．（2017·山东潍坊统考）如图14所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′'垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是（　　）

图14

A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2cosωt

B．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1

C．电压表V示数为NBωL2

D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均变小

解析　题中图示线圈位置是与中性面垂直的位置，从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2cosωt，选项A正确；理想变压器的输入功率与输出功率相等，选项B错误；原线圈电压的有效值U1＝NBωL2，由＝得U2＝NBωL2，由于二极管的单向导电性，副线圈中只有半个周期内有电流，设电压表示数为U，根据有效值的定义得·＝·T，所以电压表的示数U＝NBωL2，选项C正确；若滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈的总阻值增大，原线圈电压不变，副线圈电压也不变，电压表示数不变，由欧姆定律得副线圈的电流变小，原线圈中的电流也变小，电流表示数变小，选项D错误。

答案　AC