（江蘇專版）2020版高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十五）變壓器 電能的輸送（含解析）.doc

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課時跟蹤檢測（三十五） 變壓器 電能的輸送 對點訓練：理想變壓器 1．[多選]如圖所示，匝數為200匝的矩形閉合導線框ABCD處于磁感應強度大小B＝ T的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.2 m2，線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝100 rad/s勻速轉動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈線接入一只“220 V　60 W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 A。下列說法中正確的是(　　) A．圖示位置穿過線框的磁通量為零 B．線框中產生交變電壓的有效值為400 V C．變壓器原、副線圈匝數之比為20∶11 D．允許變壓器輸出的最大功率為4 000 W 解析：選CD　題圖所示位置穿過的磁通量最大，A錯誤；線框中產生交變電壓的最大值為Em＝nBSω＝400 V，有效值為400 V，B錯誤；原副線圈匝數比＝＝＝，C正確；允許變壓器輸出的最大功率為P＝U1I＝4 000 W，D正確。 2．[多選](2018南京三模)如圖甲所示，不計電阻的矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸在勻強磁場中勻速轉動，輸出交流電的電動勢圖像如圖乙所示，經原、副線圈匝數比為1∶10 的理想變壓器給一燈泡供電，燈泡上標有“220 V　22 W”字樣，如圖丙所示，則(　　) A．t＝0.01 s時刻穿過線框回路的磁通量為零 B．燈泡中的電流方向每秒鐘改變100次 C．燈泡正常發(fā)光 D．電流表示數為 A 解析：選BC　由題圖乙可知，當t＝0.01 s時，感應電動勢為零，則此時穿過線框回路的磁通量最大，故A錯誤；由題圖乙可知，交流電的周期T＝0.02 s，則f＝＝50 Hz，所以燈泡中的電流方向每秒鐘改變100次，故B正確；原線圈輸入電壓的有效值為22 V，則副線圈的電壓為2210 V＝220 V，由P＝UI可知，副線圈電流I2＝0.1 A，則電流表示數I1＝1 A，燈泡正常發(fā)光，故C正確，D錯誤。 3．[多選](2019連云港一模)如圖，邊長為a的正方形導線框從A、C處斷開再用長度可忽略的絕緣物質粘上，放置在磁感應強度為B的勻強磁場中。將C和C′分別接到一個理想變壓器的原線圈上，原、副線圈的匝數分別為n1、n2，副線圈與阻值為R的電阻連接。當用外力使一導體棒從左端A以速度v勻速滑上正方形金屬框直至右端C(C′)的過程中，下列說法正確的是(除R外其他電阻均不計)(　　) A．電阻R中有交變電流通過 B．原線圈的電壓的最大值為Bav C．電阻R兩端的電壓的有效值為Bav D．該過程中通過R的電荷量為 解析：選BD　因為導體棒切割方向不變，所以產生的感應電動勢方向不變，故R中的電流方向恒定，不是交變電流，A錯誤；當導體棒切割長度最大時，產生的感應電動勢最大，即原線圈電壓最大，最大為Emax＝B(a)v＝Bav，B正確；因為該電流并非正弦式交變電流，所以原線圈中電壓有效值E≠＝Bav，故副線圈中電壓有效值不等于Bav，C錯誤；因為原副線圈匝數比為，所以通過副線圈的電荷量為q＝＝，D正確。 對點訓練：理想變壓器的動態(tài)分析 4.(2019蘇北一模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數比為2∶1，原線圈接交流電u＝220 sin(100πt)V，保險絲的電阻為1 Ω，熔斷電流為2 A，電表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．電壓表V的示數為14.1 V B．電流表A1、A2的示數之比為2∶1 C．為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為4 Ω D．將滑動變阻器滑片向上移動，電流表A1的示數減小 解析：選D　原線圈電壓有效值為U1＝ V＝220 V，根據變壓器原理可得U2＝U1＝220 V＝110 V，故電壓表V的示數為110 V，A錯誤；根據變壓器原理可知，電流強度與匝數成反比，故電流表A1、A2的示數之比為1∶2，B錯誤；保險絲的電阻為1 Ω，熔斷電流為2 A，為了安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值為Rmin＝－r保＝ Ω－1 Ω＝54 Ω，C錯誤；將滑動變阻器滑片向上移動，滑動變阻器接入電路的總電阻增大，副線圈電流強度減小，則原線圈的電流強度也減小，所以電流表A1的示數減小，D正確。 5．(2019南京模擬)如圖所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為U1，輸入功率為P1，輸出功率為P2，各交流電表均為理想電表。當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時(　　) A．燈L變亮 B．各個電表讀數均變大 C．因為 U1不變，所以P1不變 D．P1變大，且始終有P1＝P2 解析：選D　理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓和匝數比決定，輸入電壓不變，所以輸出電壓也不會變，輸入功率和輸出功率始終相等。當滑動變阻器R的滑動頭向下移動時，滑動變阻器的電阻減小，副線圈電路的總電阻減小，所以副線圈電路的總電流會變大，消耗的功率將變大，R0上的電壓變大，所以燈L的電壓變小，電壓表的示數變小，所以燈L變暗。由于總的電流變大，燈L的電流變小，所以電流表的示數將變大。 6.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，除R以外其余電阻不計。從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝220sin (100πt) V。下列說法中正確的是(　　) A．t＝ s時，電壓表的示數為220 V B．t＝ s時，a、c兩點間電壓瞬時值為110 V C．滑動變阻器滑片向上移，電壓表的示數不變，電流表的示數減小 D．單刀雙擲開關由a扳向b，電壓表的示數不變，電流表的示數減小 解析：選C　原線圈兩端電壓有效值為220 V，由理想變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數之比可得，副線圈兩端電壓有效值為 22 V，理想交流電壓表測量的是有效值即22 V，故A錯誤；t＝ s 時，a、c兩點間電壓瞬時值為110 V，故B錯誤；滑動變阻器滑片向上移，接入電阻變大，副線圈兩端電壓由匝數比和輸入電壓決定，電壓表的示數不變，電流表示數減小，故C正確；單刀雙擲開關由a扳向b，原、副線圈的匝數比變小，匝數與電壓成正比，所以電壓表和電流表的示數均變大，故D錯誤。 7．[多選](2019東海高級中學調研)如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數比為4∶1，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R為定值電阻。若發(fā)電機向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電。下列說法中正確的是(　　) A．變壓器副線圈的交流電壓的表達式為u＝9sin(100πt)V B．Rt溫度升高時，電流表和電壓表示數均變大 C．Rt溫度升高時，變壓器的輸入功率變大 D．t＝0.01 s時，穿過線圈的磁通量最小 解析：選AC　由題圖乙可知交流電壓最大值Um＝36 V，周期T＝0.02 s，可由周期求出角速度ω＝ rad/s＝100π rad/s，則可得交流電壓u的表達式U＝36sin(100πt)V，因原副線圈的匝數比為4∶1可知，變壓器副線圈的交流電壓的表達式為u＝9sin(100πt)V，故A正確；Rt處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數變大，R上的電壓變大，因變壓器副線圈電壓不變，則電壓表示數減小，根據P＝IU可知，副線圈功率變大，則變壓器輸入功率變大，故B錯誤，C正確；t＝0.01 s時，電壓瞬時值為零，發(fā)電機的線圈平面與磁場方向垂直，磁通量最大，故D錯誤。 對點訓練：遠距離輸電 8．[多選]如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖，發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則(　　) A．用戶端的電壓為 B．輸電線上的電壓降為U－U1 C．理想變壓器的輸入功率為I12r D．輸電線路上損失的電功率為I12r 解析：選ABD　由于輸電線與用戶間連有一理想變壓器，設用戶端的電壓是U2，則U1I1＝U2I2，得U2＝，A正確；輸電線上的電壓降為ΔU＝U－U1，B正確；輸入功率P＝U1I1，C錯誤；損失的功率P損＝I12r，D正確。 9．如圖所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。下列說法正確的是(　　) A．當用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大 B．當用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小 C．輸電線上損失的功率為ΔP＝ D．要減小線路的損耗，應增大升壓變壓器的匝數比，同時應增大降壓變壓器的匝數比 解析：選D　交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，匝數比沒變，根據＝，知U2不變，故A錯誤；當用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率ΔP＝，輸電線上損失的電壓U損小于U2，故C錯誤；輸送功率一定時，根據P＝UI和P損＝I2R知，要減小線路的損耗，應增大輸送電壓，又U1一定，根據＝，可知應增大升壓變壓器的匝數比，U3＝U2－IR，U2增大，I減小，所以U3增大，用戶電壓U4不變，根據＝知，應增大降壓變壓器的匝數比，故D正確。 對點訓練：兩種特殊的變壓器 10．[多選](2018鹽城適應性考試)如圖甲所示為一理想自耦變壓器，A、B端輸入電壓如圖乙所示，A1、V1和A2、V2分別是接入原線圈和副線圈中的理想交流電流表和電壓表，其示數分別用I1、U1、I2、U2表示，R為定值電阻，現將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉動，在P轉動過程中，電流表和電壓表示數均未超過其量程，下列選項中能正確反映I1、I2、U1、U2變化規(guī)律的是(　　) 解析：選AC　將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉動的過程中，原線圈輸入電壓不變，電壓表V1示數U1不變，副線圈匝數均勻增大，根據變壓比公式，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電壓表V2示數U2均勻增大，選項A、C正確。電流表測量的是電流有效值，將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉動的過程中，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電阻R中電流均勻增大，電流表A2示數I2均勻增大，選項D錯誤。根據輸出功率等于輸入功率，可知輸入電流增大，電流表A1示數I1增大，或者根據電流表A1示數I1為電流有效值，不可能呈正弦變化，選項B錯誤。 11.[多選]如圖所示，在某一輸電線路的起始端接入兩個互感器，原、副線圈的匝數比分別為100∶1和1∶100，圖中a、b表示電壓表或電流表，已知電壓表的示數為22 V，電流表的示數為1 A，則(　　) A．a為電流表，b為電壓表 B．a為電壓表，b為電流表 C．線路輸送電功率是220 kW D．輸電線路總電阻為22 Ω 解析：選BC　左側的互感器原線圈并聯在輸電線路上，測量的是輸電電壓，所以a為電壓表；右側的互感器原線圈串聯在輸電線路上，測量的是輸電電流，b為電流表，選項B正確，A錯誤。電壓表的示數為22 V，根據變壓公式，＝＝100，輸電電壓為U1＝10022 V＝2 200 V；電流表的示數為1 A，根據變流公式，＝＝100，輸電電流為I1＝1001 A ＝100 A，線路輸送電功率為P＝U1I1＝220 kW，選項C正確。根據題述條件，不能求出輸電線路總電阻，選項D錯誤。 考點綜合訓練 12．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2＝3∶1，L1、L2為兩相同燈泡，R、L、D和C分別為定值電阻、理想線圈、理想二極管和電容器，其中C＝10 μF。當原線圈兩端接如圖乙所示的正弦交流電壓時，下列說法中正確的是(　　) A．燈泡L1一定比L2暗 B．電容器C所帶電荷量的最大值為6103C C．電容器C充電周期為210－2 s D．副線圈兩端的電壓有效值為12 V 解析：選C　原線圈有正弦交流電，則副線圈中也有正弦式交流電。由于L1與電阻相串聯，而L2與電感器相串聯，燈泡L1與L2的亮度，取決于電感和電阻的阻礙作用，本題未給條件無法判斷，故A錯誤；電容器與二極管串聯，含有電容的支路經1.010－2 s充電后處于斷路狀態(tài)，再經過1.010－2 s再次充電，則周期為2.010－2 s，故C正確；由題意可知，原線圈的電壓的最大值為36 V，由于原、副線圈的匝數比 n1∶n2＝3∶1，所以副線圈的電壓最大值為12 V，則有效值為12 V，故D錯誤；二極管具有單向導電性，電容器兩端電壓的最大值為12 V，所以電容器帶電荷量的最大值為Q＝CU＝1010－612 C＝1.210－4C，故B錯誤。 13．如圖所示，兩根平行的光滑金屬導軌MN和PQ水平放置，導軌右端接理想變壓器的原線圈，變壓器副線圈與理想電流表、定值電阻構成一閉合電路。質量為m的導體棒ab放在導軌上，在水平外力F的作用下從t＝0時刻開始在圖示兩虛線范圍內往復運動，其速度隨時間的變化規(guī)律為v＝v0sin ωt。導軌的寬度為L，垂直于導軌平面的勻強磁場的磁感應強度大小為B，定值電阻為R，變壓器線圈匝數之比n1∶n2＝1∶2，導體棒和導軌的電阻均不計。求： (1)從t＝0到t＝時間內電阻R產生的熱量Q； (2)從t＝0到t＝時間內外力F所做的功W。 解析：(1)ab棒產生的瞬時電動勢為 E1＝BLv＝BLv0sin ωt① 其有效值為U1＝BLv0② 由＝可得U2＝U1＝BLv0③ 從t＝0到t＝時間內電阻R產生的熱量為 Q＝t＝。④ (2)從t＝0到t＝時間內電阻R產生的熱量為 Q1＝Q＝⑤ 從t＝0到t＝時間內ab棒動能增加ΔEk＝mv02⑥ 由功能關系可知，外力F所做的功 W＝Q1＋ΔEk＝＋mv02。 答案：(1)　(2)＋mv02