【物理】2020届一轮复习人教版 　变压器　电能的输送 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 　变压器　电能的输送 课时作业

‎2020届一轮复习人教版 　变压器　电能的输送 课时作业 ‎1.(理想变压器原、副线圈关系的应用)(多选)(2017·广东湛江四校联考)理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。则(　　)‎ A.副线圈输出电压的频率为50 Hz B.副线圈输出电压的有效值为31 V C.P向右移动时,原、副线圈的电流之比减小 D.P向右移动时,变压器的输出功率增加 答案AD 解析由题图甲可知,交变电流的周期为0.02 s,所以交变电流的频率为50 Hz,所以A正确;根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压的最大值为220 V,所以副线圈的电压的最大值为22 V,所以电压的有效值为 V=22 V,所以B错误;原、副线圈的电流与匝数成反比,线圈的匝数不变,所以电流比也不变,C错误;P向右移动时,滑动变阻器的电阻减小,副线圈的电压不变,所以电路消耗的功率将变大,变压器的输出功率增加,所以D正确。‎ ‎2.(多选)(理想变压器原、副线圈关系的应用)(2017·安徽模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯泡恰好都能正常发光,则下列说法正确的是(　　)‎ A.U1∶U2=3∶4‎ B.U1∶U2=4∶3‎ C.若将L1短路,则副线圈的三个灯泡仍能正常发光 D.若将L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的倍 答案BD 解析设灯泡的额定电压为U,额定电流为I,则副线圈电压为3U,电流为I,原线圈的灯泡正常发光,电流也为I,所以原、副线圈的匝数比为1∶1,原线圈两端电压为3U,所以U1∶U2=4∶3,选项A错误,选项B正确;若将L1短路,‎ 则原线圈的电压增大,则副线圈两端电压也增大,三个灯泡不能正常发光,选项C错误;若将L2短路,设副线圈的电流为I',原线圈的电流也为I',因此2I'R+I'R=U1=4U,则I'R=U,即副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的,选项D正确。‎ ‎3.(多选)(理想变压器的动态分析)(2017·河南中原名校联盟质检)下图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,图中各表示数的变化情况是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 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。‎ ‎4.(多选)(理想变压器、交变电流的四值)(2017·河北保定调研)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22 V,理想电流表A1示数为5 A,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0.5 A 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440 Ω,电流表A2示数为0.5 A 答案AC 解析根据,可知副线圈中电流为0.5 A,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220 V,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440 Ω,则副线圈电流小于0.5 A,选项D错误。‎ ‎5.(理想变压器的动态分析及交变电流的四值问题)(2017·江西三校高三上学期第一次联考)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流电压,其瞬时值表达式为u1=220sin 100πt(V)。下列说法正确的是(　　)‎ A.t= s时,电压表的示数为220 V B.t= s时,a、c两点间电压瞬时值为110 V 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220 V,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22 V,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。‎ ‎6.(理想变压器、交变电流的四值问题和电路功率计算)(2017·山东淄博一模)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=5∶1,其原线圈接一交流电源,电压u=220sin 100πt(V),副线圈接一电动机,电阻为11 Ω。若电流表A2示数为1 A,电表对电路的影响忽略不计,则(　　)‎ A.交变电流的频率为100 Hz B.电动机输出功率为33 W C.电流表A1示数为5 A D.变压器原线圈的输入功率为33 W 答案B 解析由ω=100π=2πf,解得f=50 Hz,A错误;由解得副线圈两端的电压U2=44 V,电动机的输出功率P出=U2I2-R=33 W,B正确;由,解得I1=0.2 A,C错误;变压器原线圈的输入功率P=U1I1=220×0.2 W=44 W,D错误。‎ ‎4.‎ ‎(2017·山东潍坊期末)如图所示,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(　　)‎ A.交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBωl2sin ωt 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减小 答案C 解析从图示位置开始计时,e=Emcos ωt=NBl2ωcos ωt,A错误;变压器的输入功率等于输出功率,B错误;副线圈两端电压的最大值为2NBl2ω,电压表的示数是R两端电压的有效值,设为U,·T,解得U=NBl2ω,C正确;若将滑动变阻器的滑片向下移动,电压表的示数不变,电流表的示数减小,D错误。‎ ‎5.(2017·江苏苏州期中)标有“220 V　100 W”的一灯泡接在u=311sin 314t V的正弦交变电流上,则(　　)‎ A.产生该交变电流的发电机转速为每分钟50转 B.与该灯泡串联的理想电流表读数为0.64 A C.与该灯泡并联的理想电压表读数为311 V D.通过该灯泡的电流i=0.64sin 314t A 答案D 解析灯泡接在u=311sin 314t V的正弦交变电流上,ω=314 rad/s,所以产生该交变电流的发电机转速为每秒50转,故A错误;由交变电流u=311sin 314t V可知,电压的最大值Um=311 V,有效值U=Um=220 V,可以使“220 V　100 W”的灯泡正常发光,电流表的电流I==0.46 A,故B错误;与灯泡并联的交流电压表测量时,读数为220 V,故C错误;灯泡的最大电流为Im=I=0.64 A,因此通过灯泡的电流i=0.64sin 314t A,故D正确。‎ ‎6.‎ ‎(2017·江西赣州一模)如图所示,发电机的矩形线圈面积为S,匝数为N,绕OO'轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时,下列判断正确的是(　　)‎ A.此时穿过线圈的磁通量为NBS,产生的电动势为零 B.线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsin ωt C.P向下移动时,电流表示数变小 D.P向下移动时,发电机的电功率增大 答案BD 解析图示位置,磁感线与线圈平面垂直,磁通量最大,即Φ=BS,感应电动势为零,A错误;感应电动势的最大值Em=NBSω,瞬时值表达式e=Emsin ωt=NBSωsin ωt,B正确;P向下移动时,副线圈的匝数n2增大,,U2增大,电流表的示数增大,而发电机的电功率等于变压器的输入功率也等于变压器的输出功率,P=U1I1=U2I2,所以发电机的电功率增大,C错误,D正确。‎ ‎ 7.(2017·河北张家口模拟)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=0.5 m2,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=200‎ ‎ rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220 V　60 W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,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.线框中交流电压的表达式为e=500sin 200t 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5 000 W 答案BD 解析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;产生的感应电动势的最大值Em=NBSω=500 V,从图示位置计时,电动势的瞬时值表达式e=500sin 200t(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=500×10 W=5 000 W,D正确。‎ ‎8.(2017·河南洛阳一中周练)如图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20 Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。下列说法正确的是(　　)‎ A.输入电压u的表达式u=20sin 50πt V B.只断开S2后,L1、L2均无法正常发光 C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大 D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8 W 答案BD 解析根据题图乙可得输入电压u的表达式u=20sin 100πt V,A错误;只断开S2,两电灯串联分压,则L1、L2均无法正常发光,B正确;只断开S2后,变压器的输出电压不变,根据功率公式P=知,阻值变大,则功率减小,故理想变压器的原线圈的输入功率也减小,C错误;根据理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,输入电压的有效值为20 V,可得输出电压的有效值为4 V,S1换接到2后,只有R 接入电路,根据P= W,可得R消耗的电功率为0.8 W,D正确。‎ 二、实验题(20分)‎ ‎9.如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。‎ ‎(1)为了通过测量得到如图所示I-U关系的完整曲线,在图甲和图乙两个电路(电源电动势为9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100 Ω)中应选择的是图　　　　　　　　(选填“甲”或“乙”);简要说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)‎ 丙 在如图丙所示电路中,电源电压恒为9 V,电流表读数为70 mA,定值电阻R1=250 Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知,此时热敏电阻两端的电压为　　 V,电阻R2的阻值为　　　 Ω。 ‎ 答案(1)甲　因为甲电路电压可从0 V调到所需电压,电压调节范围大　(2)5.0　117.6‎ 解析(1)应选择图甲。因为图甲电路电压可从0 V调到所需电压,电压调节范围大。‎ ‎(2)由题图丙知R2与热敏电阻串联后与R1并联接在9 V电源上,总电流I=70 mA。R1=250 Ω,设通过热敏电阻的电流为I2,通过R1的电流为I1= A=0.036 A=36 mA,则I2=I-I1=(70-36) mA=34 mA,由I-U图象查得34 mA 对应的电压为5.0 V,则R2两端电压U2=9 V-5.0 V=4.0 V,所以R2==117.6 Ω。‎ ‎ ‎ ‎10．在远距离送电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是 (　　)‎ A．P′＝ B．P′＝ C．P用＝P－ D．P用＝P 答案　BD 解析　输电线损失的电功率P′＝I2R，用户得到的电功率P用＝P－P′，输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝，故输电线上损失的电功率为：P′＝I2R＝2ρ＝，B选项正确。用户得到的功率为：P用＝P－P′＝P，D选项正确。‎ 二、非选择题(本题共3小题，共40分)‎ ‎11．(10分)发电机输出电压为1.0×103 V的交变电流，现在通过一个变压比为1∶4的变压器升压，再通过总电阻为1.0 Ω的输电线路向某地输电，在输送的电功率为800 kW的情况下(设变压器为理想变压器)。求：‎ ‎(1)升压变压器的副线圈两端电压为多大？‎ ‎(2)输电线上通过的电流为多大？‎ ‎(3)输电线上造成的电压损失为多少？‎ ‎(4)输电线上损失的电功率占输电总功率的百分比为多少？‎ 答案　(1)4×103 V　(2)200 A　(3)200 V　(4)5%‎ 解析　(1)升压变压器的原、副线圈匝数比为＝，‎ 所以＝，得U2＝4×103 V。‎ ‎(2)副线圈上通过的电流 I＝＝ A＝200 A。‎ ‎(3)电压损失U损＝Ir＝200×1 V＝200 V。‎ ‎(4)损失的电功率占输电总功率的百分比为 ＝＝×100%＝5%。‎ ‎12．(15分)一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图甲所示。如图乙，将两盏标有“6 V　0.9 W”和一盏标有“3 V　0.9 W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级线圈，且能够正常发光。已知U1＝220 V，匝数如图。‎ ‎(1)请在次级线圈中画出如何连接的示意图；‎ ‎(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小。‎ 答案　(1)图见解析　(2)0.012 A 解析　(1)由电压和匝数的关系知 ＝，＝。‎ 代入数据得：U2＝2 V，U3＝7 V。‎ 由U2、U3的结果知仅用两个副线圈中的任一个都不能使三盏灯正常发光。‎ 若将两线圈的端点2与3连接，则有：＝，解得U14＝5 V，仍不符合题目要求。‎ 若将两线圈的端点2与4连接，则有：＝，解得U13＝9 V。‎ 由公式R＝知，“6 V　0.9 W”的灯泡电阻R＝ Ω＝40 Ω，“3 V　0.9 W”的灯泡电阻R′＝ Ω＝10 Ω。‎ 由以上所求数据可知，当两盏“6 V　0.9 W”的灯泡并联再与“3 V　0.9 W”灯泡串联接入U13时恰正常发光。所以在次级线圈中的连接示意图如图所示。‎ ‎(2)利用P入＝P出得I1U1＝0.9×3 W，‎ 则I1＝＝ A≈0.012 A。‎ ‎13．(15分)某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升高电压向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制为5 kW(即用户得到的功率为95 kW。)请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算。‎ ‎(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？‎ ‎(2)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？‎ ‎(3)两个变压器上的匝数比各应等于多少？‎ 答案　(1)4.32×102 A　25 A　(2)200 V　4×103 V ‎(3)　 解析　如图为输送电路图。‎ ‎(1)降压变压器输出电流I4，也就是用户得到的电流I4＝＝ A≈4.32×102 A，输电线上通过的电流为I2。‎ 因为P线＝IR，所以I2＝＝ A＝25 A。‎ ‎(2)输电线上损失的电压U线，U线＝I2R＝25×8 V＝200 V，因为升压变压器为理想变压器，输入功率等于输出功率，所以升压变压器输出的电压U2计算如下：因为P2＝I2U2＝P1，所以 U2＝＝ V＝4×103 V。‎ ‎(3)升压变压器的匝数比：‎ ＝＝＝，降压变压器的匝数比：‎ ＝＝＝＝。‎