2020屆高三物理一輪復習 第十一章 第2講 變壓器 電能的輸送課時作業(yè)（含解析）

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1、變壓器 電能的輸送 [基礎題組] 一、單項選擇題 1．如圖所示為一種變壓器的實物圖，根據(jù)其銘牌上所提供的信息，以下判斷正確的是(　　) A．這是一個升壓變壓器 B．原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)多 C．當原線圈輸入交流電壓220 V時，副線圈輸出直流電壓12 V D．當原線圈輸入交流電壓220 V、副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流小 解析：根據(jù)銘牌上所提供的信息可知，變壓器的輸入電壓為220 V，輸出電壓為12 V，該變壓器為降壓變壓器，故選項A錯誤，B正確；變壓器的工作原理是電磁感應，故變壓器的原、副線圈上的電壓都為交流電壓，選項C錯誤；由理想變壓器的輸出功率等

2、于輸入功率，且原線圈的電壓大于副線圈的電壓，故副線圈接負載時，副線圈中電流比原線圈中電流大，選項D錯誤． 答案：B 2．(2019·江西萍鄉(xiāng)模擬)如圖所示為汽車的點火裝置，此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關連接到12 V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開關由機械控制，當開關由閉合變?yōu)閿嚅_時，副線圈中產(chǎn)生10 000 V以上的電壓，火花塞中產(chǎn)生火花．下列說法中正確的是(　　) A．變壓器的原線圈要用粗導線繞制，而副線圈可以用細導線繞制 B．若該點火裝置的開關始終閉合，火花塞的兩端會持續(xù)產(chǎn)生高壓 C．變壓器原線圈輸入的12 V電壓必須是交流電，否則就不能在副線圈

3、中產(chǎn)生高壓 D．該點火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須小于原線圈的匝數(shù) 解析：汽車的點火裝置是利用變壓器原理工作的，當開關始終閉合時，通過原線圈的電流恒定，原線圈中產(chǎn)生的磁場恒定，則在副線圈上不會產(chǎn)生電壓，所以B錯誤；由題可知原線圈處接12 V的直流電源，當斷開開關瞬間原線圈中電流迅速變化，會產(chǎn)生變化的磁場，則在副線圈中可能產(chǎn)生高壓，所以C錯誤；由＝可知，要在副線圈中產(chǎn)生高壓，則原線圈匝數(shù)必須小于副線圈的匝數(shù)，所以D錯誤．故選A. 答案：A 3．(2019·湖南長沙長郡中學模擬)如圖所示，理想變壓器原、副線圈各接一個電阻R1和R2，原線圈中接有220 V交流電源，此時兩只電阻上的電壓都是1

4、0 V，設變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，電阻R1和R2消耗的功率之比為k∶1，則(　　) A．n＝21，k＝ B．n＝21，k＝ C．n＝441，k＝ D．n＝441，k＝ 解析：原線圈接220 V的電壓，而R1兩端的電壓為10 V，所以理想變壓器輸入端的電壓為U1＝210 V，輸出端的電壓為U2＝10 V，根據(jù)公式＝可得n＝21，電阻R1和R2消耗的功率之比為k∶1，即＝，因為＝1，＝，故k＝，A正確． 答案：A 4．在如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶1，原線圈接u1＝220·sin 100πt (V)的交變電流，電阻R＝10 Ω，電流表

5、、電壓表均為理想電表，則(　　) A．電壓表的讀數(shù)為10 V B．電流表的讀數(shù)為22 A C．電阻R消耗的功率為10 W D．變壓器的輸出功率為10 W 解析：輸入電壓的有效值為U1＝＝220 V，根據(jù)＝得U2＝U1＝10 V，故選項A錯誤；電流表的示數(shù)為I2＝＝1 A，故選項B錯誤；電阻消耗的功率為P2＝U2I2＝10 W，故選項C錯誤；理想變壓器的輸入電功率等于副線圈回路負載消耗功率，故選項D正確． 答案：D 5．(2019·福建泉州質檢)如圖所示，利用理想變壓器進行遠距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不變，當用電高峰到來時(　　) A．輸電線上損耗的功

6、率減小 B．電壓表V1的示數(shù)減小，電流表A1增大 C．電壓表V2的示數(shù)增大，電流表A2減小 D．用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小 解析：當用電高峰到來時，用戶消耗的功率變大，則電流表A2讀數(shù)變大，輸電線上的電流變大，輸電線上損耗的功率變大，選項A錯誤；電流表A1增大，因為發(fā)電廠的輸出電壓恒定，則升壓變壓器的次級電壓不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項B錯誤；輸電線上的電壓損失變大，故降壓變壓器的初級電壓減小，次級電壓也減小，即電壓表V2的示數(shù)減小，選項C錯誤；用戶消耗的功率占發(fā)電廠輸出總功率的比例＝1－＝1－，因為輸電線上的電流增大，則電壓損失增大，U1不變，所以用戶消耗的功率占發(fā)電廠

7、輸出總功率的比例減小，故D正確． 答案：D 二、多項選擇題 6．(2019·黑龍江牡丹江一中檢測)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100·sin 50πt (V)，在副線圈中串接有理想電流表和定值電阻R，電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻阻值R＝10 Ω.關于電路分析，下列說法中正確的是(　　) A．電流表示數(shù)是1 A B．電流表示數(shù)是 A C．電阻R消耗的電功率為10 W D．電容器的耐壓值至少是10 V 解析：由題意知原線圈輸入電壓有效值為100 V，所以副線圈電壓為10 V，由于電容器通交流，所以電流表示數(shù)大于1 A，不一定是 A，故

8、A、B錯誤；電阻R消耗的電功率為P＝＝ W＝10 W，故C正確；副線圈電壓最大值為10 V，電容器的耐壓值至少是10 V，所以D正確． 答案：CD 7．如圖所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b，當輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光．下列說法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C．此時a和b的電功率之比為9∶1 D．此時a和b的電功率之比為1∶9 解析：設燈泡的額定電壓為U0，兩燈均能正常發(fā)光，所以原線圈輸入端電壓為U1＝9U0，副線圈兩端電壓為U2＝U0，故＝，根據(jù)＝得＝，選項A正確，B錯誤；

9、根據(jù)公式＝可得，＝，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式P＝UI可得，燈泡a和b的電功率之比為1∶9，選項C錯誤，D正確． 答案：AD 8．圖乙中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1.原線圈接入如圖甲所示的正弦交流電．電路中電表均為理想電表，定值電阻R1＝R2＝4 Ω，D為理想二極管(該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，則(　　) A．電阻R2兩端的電壓頻率為50 Hz B．電流表的示數(shù)為5 A C．原線圈的輸入功率為150 W D．將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變 解析：由題圖甲可知，交流電的周期為0.02 s，故頻率為50 Hz，而變壓器及二極管均不會改變

10、交流電的頻率，故電阻R2兩端的電壓頻率為50 Hz，故A正確；經(jīng)變壓器后，輸出電壓為＝20 V，因二極管的單向導電性，只有一半時間內有電壓加在R2兩端，則由有效值的定義可得U＝10 V，則電流表的示數(shù)為2.5 A，故B錯誤；原線圈輸入功率等于副線圈輸出的功率，輸出功率P＝ W＋(2.5)2×4 W＝150 W，故C正確；因輸出電壓由輸入電壓決定，故將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變，故D正確． 答案：ACD [能力題組] 一、選擇題 9．(2019·四川南充高級中學高三模擬)如圖所示，10匝矩形線圈，在磁感應強度為0.4 T的勻強磁場中繞垂直磁場的軸OO′以角速度100 rad/s勻速轉動，

11、線框電阻不計，面積為0.5 m2，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1和L2.已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，開關斷開時L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01 A，則(　　) A．若從圖示位置開始計時，線框中感應電動勢的瞬時值為200sin 100t V B．若開關S閉合，電流表示數(shù)將增大 C．若開關S閉合，燈泡L1將更亮 D．燈泡L1的額定功率為2 W 解析：變壓器的輸入電壓的最大值為Um＝NBSω＝10×0.4×0.5×100 V＝200 V，從垂直中性面位置開始計時，故線框中感應電動勢的瞬時值為u＝Umcos ωt＝200·cos 100t

12、V，故A錯誤；若開關S閉合，輸出電壓不變，輸出端電阻減小，故輸出電流增加，故輸入電流也增加，電流表示數(shù)將增大，故B正確；若開關S閉合，輸出電壓不變，故燈泡L1亮度不變，故C錯誤；變壓器輸入電壓的有效值為U1＝＝ V＝100 V，開關斷開時L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01 A，燈泡L1的額定功率等于此時變壓器的輸入功率，為P＝U1I1＝100×0.01 W＝ W，故D錯誤． 答案：B 10．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心接頭，電壓表V和電流表A均為理想電表，除滑動變阻器電阻R、定值電阻R0以外的其余電阻不計，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，

13、其瞬時值表達式為u1＝220sin 100πt V．下列說法中正確的是(　　) A．t＝ s時刻，c、d兩點間的電壓瞬時值為110 V B．當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數(shù)為22 V C．單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小 D．當單刀雙擲開關由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變大 解析：由c、d兩點間的電壓瞬時值表達式u1＝220sin 100πt V可知，當t＝ s時，u1＝220sin V＝110 V，選項A錯誤．由＝得U2＝＝220× V＝22 V，故電壓表示數(shù)小于22 V，選項B錯誤．單刀雙擲開關與a連接，滑片P向

14、上移動時，電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大，選項C錯誤．當單刀雙擲開關由a扳向b時，原、副線圈匝數(shù)比由10∶1變成5∶1，且原線圈兩端電壓不變，可知輸出電壓增大，兩電表示數(shù)均變大，選項D正確． 答案：D 11．如圖甲、乙所示，兩種情況下燈泡L2、L3的功率均為P，且L1、L2、L3為相同的燈泡，匝數(shù)比n1∶n2＝3∶1，則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為(　　) A．P、P　　　　　　　　 B．9P、 C.、9P D.、P 解析：由題意可知，n2＝n3，兩種情況下變壓器輸出功率均為2P，設燈泡L2、L3的電壓為U，電流為I，電阻為R，兩種情況下變壓器輸入電壓為3U，變壓

15、器輸入電流為I；題圖甲中L1的功率為P1＝＝9P；題圖乙中L1的功率為P2＝(I)2R＝，選項B正確． 答案：B 12．(多選)如圖甲為遠距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠距離輸電線的總電阻為100 Ω.降壓變壓器右側部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，當溫度升高時其阻值變?。妷罕盹@示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)．未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW.下列說法中正確的有(　　) A．降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50 Hz B．遠距離輸電線路

16、損耗功率為180 kW C．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表的示數(shù)變大 D．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，輸電線上的電流變大 解析：由題圖乙知交流電的周期0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，升壓變壓器副線圈電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A，輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，遠距離輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW，B錯誤；當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時其阻值減小，相當于副線圈中用電器增加，副線圈中電流增大，輸電線上電流增大，輸電線上損失電壓增

17、大，副線圈兩端電壓減小，定值電阻的分壓增大，所以電壓表的示數(shù)變小，C錯誤，D正確． 答案：AD 13．(多選)(2019·湖北恩施一中模擬)如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路．線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉動，磁場只分布在bc邊的左側，磁感應強度大小為B，線圈面積為S，轉動角速度為ω，匝數(shù)為N，線圈電阻不計．下列說法正確的是(　　) A．將原線圈抽頭P向上滑動時，燈泡變暗 B．電容器的電容C變大時，燈泡變暗 C．圖示位置時，矩形線圈中瞬時感應電動勢最大 D．若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω，則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSω 解析：在

18、題圖中將原線圈抽頭P向上滑動時，原線圈的匝數(shù)變大，故輸出的電壓變小，燈泡變暗，選項A正確；電容器的電容C變大時，電容對電流的阻礙作用變小，故燈泡變亮，選項B錯誤；圖示位置時，線圈的面積與磁感線方向垂直，故矩形線圈中瞬時感應電動勢最小，選項C錯誤；若線圈abcd轉動的角速度變?yōu)?ω，且線圈轉動一周只有半周產(chǎn)生感應電壓，在這半周中，電壓的最大值是2NBSω，設變壓器原線圈電壓的有效值為U，則t＝×2t，即U＝NBSω，選項D正確． 答案：AD 二、非選擇題 14．某村在距村莊較遠的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 Ω，線路損耗的功

19、率為輸出功率的4%.求： (1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？(不計變壓器的損耗) (2)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？ 解析：(1)輸電電路圖如圖所示， 由ΔP＝4%P輸出和ΔP＝I22R 得I2＝ ＝6 A 則U送＝＝1 500 V 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比 ＝＝＝ 輸電線上電壓損失ΔU＝I2R＝60 V 故降壓變壓器輸入電壓 U1＝U送－ΔU＝1 440 V 故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比 ＝＝＝ (2)若不用變壓器，則輸電電流 I＝＝18 A U＝U0－IR＝320 V，P＝P輸出－I2R＝5 760 W 答案：(1)1∶3　72∶11 (2)320 V　5 760 W 9