2021版高考物理一轮复习考点集训四十四第2节变压器远距离输电含解析

2021版高考物理一轮复习考点集训四十四第2节变压器远距离输电含解析

考点集训(四十四)　第2节　变压器　远距离输电 A组 ‎1．(多选)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 50πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是(　　)‎ A．副线圈输出交流电的周期为0.02 s B．如果仅将电源的频率加倍，不会改变R的功率 C．电压表的读数为110 V D．电流表的读数为1 A ‎[解析] 根据u＝220sin 50πt(V)知原线圈的周期为T＝0.04 s，由于原副线圈的周期相等，所以副线圈输出交流电的周期为0.04 s，A错误；如果仅将电源的频率加倍，则副线圈两端的电压不变，电阻R的功率也不变，B正确；根据匝数比可知副线圈两端电压的有效值为110 V，则电压表的读数应该为110 V，C错误；根据闭合电路欧姆定律可知副线圈的电流为I＝ A＝2 A，再根据匝数之间的关系可知原线圈的电流为1 A，则电流表的示数也为1 A，D正确．‎ ‎[答案] BD ‎2．如图所示为一自耦变压器的电路图，其特点是铁芯上只绕有一个线圈．把整个线圈作为副线圈，而取线圈的一部分作为原线圈．原线圈接在电压为U的正弦交流电源上，电流表A1、A2均为理想电表．当触头P向上移动时，下列说法正确的是(　　)‎ A．A1读数变小，A2读数变小 B．A1读数变大，A2读数变小 C．R两端电压变大，变压器输入功率变小 D．R两端电压变大，变压器输入功率变大 ‎[解析] 理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电压U，当触头上移时，导致原线圈的匝数n1变大，由＝可知，U2变小，根据I2＝可得，电流表A2读数变小，再由电流与匝数成反比可得电流表A1读数变小，故A正确，B错误；R两端的电压为副线圈的电压U2，副线圈中电压和电流都变小，故R两端电压变小，且输出功率变小，根据输入功率等于输出功率知变压器的输入功率变小，故CD错误．‎ ‎[答案] A ‎3．(多选)如图，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，原线圈输入 6‎ 电压不变，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开，当S闭合时下列说法中正确的是(　　)‎ A．原线圈中的电流增大 B．灯泡L1更暗 C．副线圈两端的输出电压减小 D．变压器的输入功率增大 ‎[解析] 变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，AD正确；当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，B正确；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，所以副线圈的输出的电压也不变，C错误．‎ ‎[答案] ABD ‎4．如图甲所示，理想变压器原线圈的匝数n1、副线圈的匝数n2均可调节．原线圈两端接如图乙所示的交流电，副线圈接负载电阻R和理想交流电流表A，下列说法正确的是(　　)‎ A．增大n1，其他条件不变，变压器的输出电压变大 B．增大n2，其他条件不变，电流表的示数变小 C．增大R，其他条件不变，变压器的输入功率变大 D．原线圈所接交流电电压的瞬时值表达式u＝220sin 100πt(V)‎ ‎[解析] 根据电压与匝数成正比，增大n1，其他条件不变，变压器的输出电压减小，故A错误；根据电压与匝数成正比，增大n2，其他条件不变，变压器的输出电压增大，根据欧姆定律可知，电流表的示数变大，故B错误；增大R，其他条件不变，则输出功率P＝减小，变压器的输入功率等于输出功率，也减小，故C错误；根据图乙知原线圈所接交流电的瞬时值表达式u＝220sin 100πt(V)，故D正确．‎ ‎[答案] D ‎5．(多选)中国的特高压输电技术独步全球，有着重大的经济和社会效益．如图为远距离特高压输电的示意图，若电厂输出电压为U1＝5 500sin 100πt(V)，电流为I1＝500 A，在电能输送过程中，输送的电功率一定，输电线电阻一定，在输电线上发热损失的电功率为P损，下列判断正确的是(　　)‎ A．P损与U3的平方成正比 B．U2I2＝2.75×106 W C．I2＜500 A D．用户得到的交流电频率为50 Hz ‎[解析] 损失功率为P损＝＝，A错误；根据电厂输出电压为U1＝5 500sin 100πt(V)知U1＝5 500 V，I1＝500 A，根据功率相等知U1I1＝U2I2＝5 500×500 W＝‎ 6‎ ‎2.75×106 W，B正确；根据＝＝>1，知I2＜500 A，C正确；根据电厂输出电压为U1＝5 500sin 100πt(V)，知频率为50 Hz，变压器不改变频率，D正确．‎ ‎[答案] BCD ‎6．(多选)如图甲所示，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9 V　6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示．则以下说法中正确的是(　　)‎ A．电压表的示数为36 V B．电压表的示数为27 V C．电流表的示数为3 A D．四只灯泡均能正常发光 ‎[解析] 由输入端交变电压的图象，可求出有效值36 V，由原、副线圈匝数之比3∶1，可得原、副线圈的电压之比3∶1，电流之比1∶3，可知四只灯泡电压均相同，设灯泡两端电压为U，所以U＋3U＝36 V，则U＝9 V，因此原线圈电压为27 V，副线圈电压为9 V，四只灯泡均能正常发光．电流表的读数为I＝3× A＝2 A，BD正确．‎ ‎[答案] BD ‎7．(多选)如图所示，理想变压器输入端连接有效值不变的交流电源．下列说法正确的是(　　)‎ A．只将开关由1掷向2，电压表示数变小 B．只将开关由1掷向2，电流表示数变大 C．只将滑动变阻器的滑片下滑，电流表示数变小 D．只将滑动变阻器的滑片下滑，电压表示数变小 ‎[解析] 只将开关由1掷向2，则原线圈匝数变小，根据＝可知，副线圈电压变大，则电压表示数变大，电流表示数变大，选项A错误，B正确；只将滑动变阻器的滑片下滑，则电阻变大，而副线圈电压不变，则副线圈电流减小，即电流表示数变小，电压表示数不变，选项C正确，D错误．‎ ‎[答案] BC ‎8．如图所示，理想变压器的原线圈接有某一正弦交流电源，L为白炽灯泡，R1和R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值随照射光强度的增大而减小．现增大照射光强度，则(　　)‎ A．通过原线圈的电流减小 6‎ B．变压器的输出功率增大 C．R1两端的电压减小 D．L灯泡变暗 ‎[解析] 增大照射光强度，R3的阻减小，副线圈总电阻减小，副线圈两端电压一定，通过副线圈的电流增大，根据能量守恒，所以通过原线圈电流也增大，故A错误；副线圈电压一定，电阻减小，变压器的输出功率增大，故B正确；流过R1电流增大，所以R1两端的电压增大，故C错误；副线圈电压一定，R1两端电压增大，R2两端电压减小，通过R2的电流减小，副线圈总电流增大，所以通过灯的电流增大，L灯泡变亮，故D错误．‎ ‎[答案] B B组 ‎9．(多选)如图所示的变压器为理想变压器，副线圈中三个电阻的阻值大小为R1＝R2＝2r＝2 Ω，电流表为理想交流电表，原线圈输入正弦式交流电e＝110sin 100πt(V)．开关S断开时，电阻r消耗的电功率为100 W．下列说法中正确的是(　　)‎ A．流过电阻r的电流方向每秒钟变化50次 B．开关S闭合前、后，流过电阻R1的电流大小之比为2∶1‎ C．开关S闭合前、后，电流表的示数大小之比为2∶3‎ D．变压器原、副线圈的匝数之比为11∶3‎ ‎[解析] 由公式T＝＝0.02 s，解得f＝＝50 Hz，所以电流的方向每秒变化100次，故A错误；开关S断开时，电阻r消耗的电功率为100 W，即P＝Ir＝100 W，得I1＝10 A，则副线圈两端电压U2＝I1＝30 V，流过R1的电流I＝10 A；当S闭合后R总＝r＋＝2 Ω，总电流I1′＝＝15 A，通过R1的电流IR1＝＝7.5 A，即开关S闭合前、后，流过电阻R1的电流大小之比为4∶3，故B错误；开关S闭合前、后，电流表的示数为＝＝＝，故C正确；原、副线圈的匝数比＝＝，故D正确．‎ ‎[答案] CD ‎10．(多选)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为1∶m，降压变压器的原副线圈匝数比为n∶1，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了ΔU，则下列判断正确的是(　　)‎ A．电压表V1的示数减小了nΔU B．电流表A1的示数增大了 6‎ C．输电线损失的功率增大了R D．电流表A2的示数增大了 ‎[解析] 发电机输出的电压恒为U，而升压变压器原副线圈匝数比不变，所以电压表V1的示数不变，A错误；由于V2示数(U4)减小了ΔU，根据＝＝n，可得降压变压器原线圈的电压U3减小了nΔU，根据UV1＝IA1R＋U3，故IA1R增大了nΔU，所以电流表A1的示数增大了ΔI3＝，根据＝＝，可得A2的示数增大了ΔI4＝，BD正确；输电线损失的功率增大了ΔP＝R－I2R，故C错误．‎ ‎[答案] BD ‎11．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.变压器原线圈通过一理想电流表A接U＝220sin 100πt(V)的正弦交流电，副线圈接有三个规格相同的灯泡和两个二极管，已知两二极管的正向电阻均为零，反向电阻均为无穷大，不考虑温度对灯泡电阻的影响．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，下列分析正确的是(　　)‎ A．Uab＝220 V，Ucd＝55 V B．流经L1的电流是流经电流表的电流的2倍 C．若其中一个二极管被短路，电流表的示数将不变 D．若通电1小时，L1消耗的电能等于L2、L3消耗的电能之和 ‎[解析] ab两点间的电压为Uab＝ V＝220 V，副线圈两端电压U2＝U1＝55 V，cd两端的电压小于55 V，故A错误；根据变压器原理可知＝＝，所以流经L1的电流是流经电流表的电流的4倍，故B错误；若其中一个二极管被短路，副线圈的电路发生变化，所以原线圈上的电流也将发生变化，故C错误；灯泡L1和L2交替有电流出现，每次接通时灯泡L2或L3消耗的电功率与L1相同，所以通电1小时，L1消耗的电能等于L2、L3消耗的电能之和，故D正确．‎ ‎[答案] D ‎12．如图所示，内阻为5 Ω的发电机通过理想升压变压器和理想降压变压器向用户供电．已知输电线的总电阻为R＝50 Ω，升压变压器的原、副线圈匝数之比为1∶4，降压变压器的原、副线圈匝数之比为5∶1，降压变压器副线圈两端输出电压的表达式为U＝220sin 100πt(V)，降压变压器的副线圈与R0＝22 Ω的负载电阻组成闭合电路．求：‎ ‎(1)降压变压器的输出功率；‎ ‎(2)升压变压器的输出功率；‎ 6‎ ‎(3)发电机电动势的有效值．‎ ‎[解析] (1)降压变压器输出电压有效值U4＝220 V 输出功率P4＝ 解得P4＝2 200 W ‎(2)降压变压器输入电压有效值U3，＝ 解得U3＝1 100 V 设输电导线电流为I2，P3＝P4＝U3I2‎ 解得I2＝2 A 电压ΔU＝I2R ΔU＝100 V 升压变压器的输出电压U2＝U3＋ΔU 解得U2＝1 200 V 升压变压器输出功率P2＝U2I2‎ 解得P2＝2 400 W ‎(3)升压变压器输入电压有效值U1，＝ 解得U1＝300 V 发电机电流为I1＝＝ 解得I1＝8 A 电源电动势有效值E＝I1r＋U1＝340 V 6‎