2011課件-高三物理一輪復習 第二課時 變壓器電能的輸送練習

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1、2011《金版新學案》高三物理一輪復習 第二課時 變壓器電能的輸送練習 1．一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R.設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2.當R增大時 (　　) A．I1減小，P1增大　　　　　B．I1減小，P1減小 C．I2增大，P2減小 D．I2增大，P2增大 【解析】　考查理想變壓器及其相關(guān)知識．當副線圈接的可調(diào)電阻R增大時，變壓器輸出功率P2減小，導致變壓器輸入功率P1減小，原線圈中電流I1減小，所以正確選項是B. 【答案】　B 2．如右圖所示是一臺家用臺燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，自

2、耦變壓器接入正弦交流電壓，電流表、電壓表分別為理想交流電流表和理想交流電壓表．若將調(diào)壓端的滑動觸頭P向上移動，則 (　　) A．電壓表V的示數(shù)變大 B．變壓器的輸出功率變大 C．電流表A的示數(shù)變小 D．電流表A的示數(shù)變大 【解析】　當滑動觸頭P向上移動時，自耦變壓器“副線圈”匝數(shù)增大，由＝可知“副線圈”兩端電壓增大，臺燈的功率變大，A、B正確；由于理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，且輸入電壓不變，故電流表示數(shù)變大，C錯誤、D正確 【答案】　ABD 3．為了減少輸電線路中電力損失，發(fā)電廠發(fā)出的電通常是經(jīng)過變電所升壓后通過遠距離輸送，再經(jīng)變電所將高壓變?yōu)榈蛪海匙冸娝妷簎0＝11

3、 000sin 100πt V的交流電降為220 V供居民小區(qū)用電，則變電所變壓器 (　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為50∶1 B．副線圈中電流的頻率是50 Hz C．原線圈的導線比副線圈的要粗 D．輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和 【解析】　u0＝11 000sin 100πt V中的11 000指的是電壓的最大值，有效值為11 000 V，則原、副線圈之間的匝數(shù)之比等于兩線圈的電壓之比，即50∶1，A正確；由ω＝100π可得頻率為50 Hz，變壓器不改變電流的頻率，因此，副線圈的頻率也是50 Hz，B正確；電流與匝數(shù)成反比，即原線圈的電流比副線圈電流要小，因此，副線

4、圈的導線要比原線圈粗，C錯誤；居民小區(qū)各個用電器都是并聯(lián)的，它們的電流總和等于副線圈中的電流，D錯誤． 【答案】　AB 4．如下圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1 100匝，副線圈匝數(shù)n2＝220匝，交流電源的電壓u＝220sin 100πt V，電阻R＝44 Ω，電壓表、電流表為理想電表，則下列說法錯誤的是 (　　) A．交流電的頻率為50 Hz B．電流表的示數(shù)為0.2 A C．電流表的示數(shù)為 A D．電壓表的示數(shù)為44 V 【解析】　由交流電源的電壓瞬時值表達式可知，ω＝100π，所以頻率f＝＝＝50 Hz，A項說法正確；理想變壓器的電壓比等于線圈匝數(shù)比，即＝，其

5、中原線圈電壓的有效值U1＝220 V，U2＝U1＝44 V，故D項說法正確；I2＝＝1 A，故C項說法錯誤；由電流比與線圈匝數(shù)成反比，即＝，所以I1＝I2＝0.2 A，故B項說法正確．綜上所述，說法錯誤的是C項． 【答案】　C 5．正弦交流電經(jīng)過匝數(shù)比為＝的變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按如圖甲所示方式連接，R＝10 Ω.圖乙是R兩端電壓U隨時間變化的圖象．Um＝10 V，則下列說法中正確的是 (　　) A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝cos 100πt(A) B．電流表A的讀數(shù)為0.1 A C．電流表A的讀數(shù)為 A D．電壓表的讀數(shù)為Um＝10 V

6、 【解析】　由圖象知T＝2×10－2 s，f＝50 Hz，ω＝2πf＝100π rad/s，故iR＝cos 100πt(A)，A正確．再根據(jù)＝知，I1有效值為0.1 A，B正確，C錯誤．電壓表讀數(shù)應為副線圈電壓有效值，U＝＝10 V，故D錯誤． 【答案】　AB 6．為了測一個已知額定電壓為100 V的燈泡的額定功率，設(shè)計了如圖所示的電路，理想變壓器的原、副線圈分別接有理想電流表A和燈泡L，滑動變阻器的阻值范圍是0～100 Ω，不考慮溫度對燈泡電阻的影響，原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，交流電源的電壓為U0＝440 V，適當調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片位置，當燈泡在額定電壓下正常工作時，電流表A的示數(shù)

7、為1.2 A，則 (　　) A．燈泡的額定功率為40 W B．燈泡的額定電流為2.4 A C．滑動變阻器并聯(lián)部分的阻值為50 Ω D．滑動變阻器消耗的電功率為240 W 【解析】　根據(jù)題意，副線圈上的電流為2.4 A，電壓為220 V，由于滑動變阻器上部分的并聯(lián)電路電壓為100 V，則下部分電阻電壓為120 V，由串聯(lián)知識，可知滑動變阻器上部分與小燈泡并聯(lián)后與滑動變阻器下部分功率分配比為100∶120＝5∶6，故下部分電阻上的電功率P下＝P總，P總＝1.2×440 W＝528 W，則P下＝288 W，下部分電阻R下＝288/2.42 Ω＝50 Ω，則滑動變阻器上部分(并聯(lián)部分)

8、的電阻為50 Ω，上部分電路消耗功率P′＝P總－P下＝240 W，故容易計算出通過燈泡的電流為0.4 A，燈泡的功率為40 W，故A、C正確． 【答案】　AC 7．如右圖所示，兩條平行金屬導軌豎直放置，其間有與導軌平面垂直的勻強磁場，金屬棒ab沿導軌下滑，下滑過程中與導軌接觸良好．金屬棒、導軌、電流表A1和理想變壓器原線圈構(gòu)成閉合回路．金屬棒ab在沿導軌下滑的過程中，電流表A1一直有示數(shù)，而電流表A2在某時刻之后示數(shù)變成了零，以下說法正確的是 (　　) A．電流表A2示數(shù)等于零之前，金屬棒必是變速運動 B．電流表A2示數(shù)等于零之后，金屬棒必是變速運動 C．電流表A2示數(shù)等于零之前，

9、金屬棒必是勻速運動 D．電流表A2示數(shù)等于零之后，金屬棒必是勻速運動 【解析】　金屬棒在重力作用下，開始向下做加速運動，速度不斷增加，金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電流逐漸增大，原線圈上產(chǎn)生的磁場不斷增強，穿過副線圈的磁通量不斷增大，在副線圈上發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，電流表A2上有電流．當金屬棒上電流增加到一定程度，金屬棒受到的安培力等于重力時，金屬棒開始做勻速下落，原線圈的電流不再發(fā)生變化，原線圈上產(chǎn)生的磁場磁感應強度不變，穿過副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈上不發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，電流表A2示數(shù)等于零．綜上所述，選項A、D正確． 【答案】　AD 8．如右圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、

10、b接在電壓u＝311sin314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電阻隨著溫度的升高而減小，電流表A2為值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3為一定值電阻．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，以下說法中正確的是 (　　) A．A1的示數(shù)不變，A2的示數(shù)增大 B．A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)增大 C．V1的示數(shù)增大，V2的示數(shù)增大 D．V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小 【解析】　本題考查變壓器的性質(zhì)和動態(tài)電路．由于理想變壓器的輸入電壓U1不變，V1讀數(shù)不變；匝數(shù)比一定時，輸

11、出電壓U2不變．當有火警時，熱敏電阻R2變小，輸出電路的總電阻變小，U2一定時，總電流I變大，R3上的電壓U3＝IR3變大，V2的讀數(shù)變小，R1兩端電壓變小，A2電流變小．由理想電路的電流關(guān)系，I變大，通過原線圈的總電流變大，A1讀數(shù)變大，只有D正確． 【答案】　D 9．一個理想變壓器的工作示意圖如下圖所示 ，變壓器的初級線圈匝數(shù)為n1，與干路高電壓U1相連，工作時流過線圈的電流為I1，初級與干路相連的導線的電阻不能忽略．變壓器的次級線圈匝數(shù)為n2，輸出電壓為U2，工作時流過線圈的電流為I2，設(shè)連接在次級線圈上的用電器均為相同的電燈，導線的電阻可以忽略．在變壓器次級線圈有負載的情況下，下列

12、判斷哪個正確 (　　) A．無論次級接入的電燈的數(shù)量多少，總有U1∶U2＝n1∶n2 B．無論次級接入的電燈的數(shù)量多少，總有I1∶I2＝n2∶n1 C．無論次級接入的電燈的數(shù)量多少，總有U1I1＝U2I2 D．以上判斷都不正確 【解析】　變壓器的變壓比＝中的U1是變壓器原線圈兩端的電壓，由于初級線圈的干路電阻較大，線路上的壓降也較大，線路損耗功率也較大，因此A、C選項不成立． 【答案】　B 10．2008年春節(jié)前后，我國南方部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴重破壞．為此，某小區(qū)啟動了臨時供電系統(tǒng)，它由備用發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如下圖所示，發(fā)電機的電動勢e＝4

13、80sin(100πt)V(不考慮其內(nèi)阻)，圖中R表示輸電線的電阻．滑動觸頭P置于a處時，用戶的用電器恰好正常工作，在下列情況下，要保證用電器仍能正常工作，則 (　　) A．若A2示數(shù)為2 A，R＝10 Ω，則原副線圈的匝數(shù)比 n1∶n2＝2∶1 B．若A2示數(shù)為2 A，R＝10 Ω，則原副線圈的匝數(shù)比 n1∶n2＝2∶1 C．當發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于正常值，用電器不變時，應使滑動觸頭P向下滑動 D．如果V1示數(shù)保持正常值不變，那么當用電器增加時，滑動觸頭P應向上滑 【解析】　若A2的示數(shù)為2 A，R＝10 Ω，用戶電壓220 V，電壓表V2示數(shù)U2＝220

14、 V＋I2R＝240 V，電壓表V1示數(shù)(有效值)U1＝480 V，原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，故選項A對、B錯；由n1∶n2＝U1∶U2，若U1變小，則n2應變大，故選項C錯；當用電器增加時，副線圈中的電流增加，輸電線電阻R上的電壓增大，副線圈兩端的電壓應增大，故滑動觸頭P應向上滑，故選項D對． 【答案】　AD 11．如下圖所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U1＝3 300 V，副線圈兩端電壓U2＝220 V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導線所接的電壓表 的示數(shù)U＝2 V．求 (1)原線圈n1等于多少匝？ (2)當開關(guān)S斷開時，電

15、流表 的示數(shù)I2＝5 A．則電流表 的示數(shù)I1為多少？ (3)當開關(guān)S閉合時，電流表 的示數(shù)I′1等于多少？ 【解析】　(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得： U1/n1＝U2/n2＝U，則n1＝1 650匝． (2)當開關(guān)S斷開時，有： U1I1＝U2I2，I1＝U2I2/U1＝ A. (3)當開關(guān)S斷開時，有：RL＝U2/I2＝44 Ω.當開關(guān)S閉合時，設(shè)副線圈總電阻為R′，有R′＝RL/2＝22 Ω，副線圈中的總電流為I′2，則I′2＝U2/R′＝10 A．由U1I′2＝U2I′1可知，I′1＝U2I′2/U1＝ A. 【答案】　(1)1 650匝　(2)

16、 A　(3) A 12．人們利用發(fā)電機把天然存在的各種形式的能量(水流能、煤等燃料的化學能)轉(zhuǎn)化為電能，為了合理地利用這些能源，發(fā)電站要修建在靠近這些資源的地方，但用電的地方卻分布很廣，因此，需要把電能輸送到遠方．若某電站的輸送電壓為U＝6 000 V，輸送功率P＝500 kW，這時安裝在輸電線路的起點和終點的電度表一晝夜里讀數(shù)相差4 800 kW·h(即4 800度電)，試求： (1)輸電效率和輸電線的電阻； (2)若要使輸電損失的功率降到原輸送功率的2%，電站應使用多高的電壓向外輸電？(結(jié)果保留二位有效數(shù)字) 【解析】　(1)輸電效率η＝＝×100%＝60% 由ΔW＝I2Rt及P＝UI得：R＝ ＝28.8 Ω. (2)若使輸電損失的功率降到原輸送功率的2%，則 P損＝P×2%＝10 kW， 又P損＝IR，U1＝，聯(lián)立解得輸送電壓為U1≈2.7×104 V. 【答案】　(1)60%　28.8 Ω　(2)2.7×104 V