【物理】2019届一轮复习人教版变压器、电能的输送作业

【物理】2019届一轮复习人教版变压器、电能的输送作业

变压器、电能的输送 ‎1.如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，已知电压互感器原、副线圈匝数比是1 000∶1，电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200，电压表读数是200 V，电流表读数是1.5 A，则交流电路输送电能的功率是(　　)‎ A．3×102 W B．6×104 W C．3×105 W D．6×107 W 解题思路：理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势．而副线圈中的感应电流的变化，又导致在原线圈中产生感应电动势．变压器的电流比与电压比均是有效值，电表测量值也是有效值．‎ 解析：由题图可知，V表是电压表，A表是电流表．电压互感器原、副线圈匝数比为1 000∶1，而电流互感器原、副线圈匝数比为1∶200，由电压表的示数为200 V，得原线圈的电压为200 000 V，由电流表的示数为1.5 A，得原线圈的电流为300 A，所以电路输送功率是6×107 W．D正确．‎ 答案：D ‎2.我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．已知发电机输出电压为450 V，关于高压直流输电，下列说法不正确的是(　　)‎ A．高压输电可以减小输电电流，从而减小输电线的能量损耗 B．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 C．升压变压器原、副线圈的匝数之比为9∶10 000‎ D．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响 ‎【答案】B ‎【解析】采用高压直流输电，可以减小输电电流及交流输电中感抗和容抗的影响；变压器是利用互感现象进行工作的，对直流电路无变压作用；发电机发出的是正弦交变电流，先用变压器升压后再用整流器变成直流，变压器的匝数比为＝＝＝，故答案为B.‎ ‎3.如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50 Hz，电压表示数为11 000 V，灯泡L1与L2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n1∶n2＝50∶‎ ‎1，电压表和电流表均为理想电表，则(　　)‎ A．原线圈输入的交流电的表达式为u＝11 000·sin 50πt V B．开关S未闭合时，灯泡L1两端的电压为220 V C．开关S闭合后，电流表的示数为通过灯泡L1中电流的 D．开关S闭合后，原线圈输入功率增大为原来的倍 ‎【答案】B ‎【解析】原线圈的电压最大值Um＝11 000 V，角速度ω＝2πf＝100π rad/s，所以原线圈输入的交流电的表达式为u＝11 000sin 100πt(V)，故A项错误；开关S未闭合时，灯泡L1的两端的电压即为副线圈电压，则＝＝，则开关S未闭合时，灯泡L1的两端的电压U2＝220 V，故B项正确；开关S闭合后，L1与L2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L1中电流相等，故C项错误；开关S闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D项错误．‎ ‎4.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u＝220sin100πt V．副线圈接入电阻的阻值R＝100 Ω.则(　　)‎ A．通过电阻的电流是2 A B．交变电流的频率是100 Hz C．与电阻并联的电压表的示数是100 V D．变压器的输入功率是484 W 解析：由输入电压公式可知，原线圈中电压的最大值为220 V，所以电压的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100 V，副线圈的电阻为100 Ω，所以电流为1 A，所以A错误；由输入电压公式可知，角速度为100π rad/s，所以交变电流的频率为f＝＝50 Hz，故B错误；由于电压表测量的是电压的有效值，所以电压表的读数为100 V，所以C正确；原、副线圈的功率是相同的，由电阻消耗的功率为P＝＝ ‎ W＝100 W，所以变压器的输入功率是100 W，所以D错误．‎ 答案：C ‎5.如图所示，理想变压器原线圈a，b两端接正弦交变电压u，u＝220sin 100πt(V)，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，电压表接在副线圈c，d两端，输电线的等效电阻为R，原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后(　　)‎ A．电压表示数不变，示数为22 V B．电压表示数不变，示数为220 V C．灯泡L两端的电压将变大 D．电流表示数一定为0‎ ‎【答案】A ‎【解析】当S闭合一段时间后，电压表示数不变，由＝得U2＝U1＝×220 V＝22 V，即电压表示数为22 V，选项A正确，B错误；S闭合后有交流电通过电容器和电流表，电流表示数不为零，选项D错误；S闭合后，电容器与灯泡L并联的电阻减小，由于U2不变，所以灯泡L两端的电压将变小，选项C错误．‎ ‎6.如图所示，两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1∶n2＝3∶1，则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为(　　)‎ A．P、P B．9P、P C.P、9P D．P、9P 解析：由题意可知，两种情况下变压器输入功率均为2P.设灯泡L2、L3的电压为U，电流为I，电阻为R，则有P＝，根据电压与匝数成正比可知，两种情况下变压器的输入电压均为3U，根据输入功率和输出功率相等可知，变压器输入电流为I.所以图(a)中L1的功率为 Pa＝＝9P；图(b)中L1的功率为Pb＝2R＝P，B正确．‎ 答案：B ‎7.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＝220sin100πt(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．交流电的频率为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 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－IR＝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．‎ 答案：B ‎8.如图，一理想变压器原线圈接正弦式交流电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有“36 V　6 W”字样，此时L1恰好正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.5 A，下列说法正确的是(　　)‎ A．原、副线圈匝数之比为3∶1‎ B．变压器的输入功率为12 W C．电压表的示数为9 V D．若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小 解析：L1恰正常发光，其电流为I＝ A＝ A，灯泡的电阻R＝ Ω＝216 Ω，电压表示数为IR＝18 V，根据输入功率等于输出功率知U1×0.5 A＝(36＋18)× W＝9 W，解得U1＝18 V，原、副线圈匝数之比为18∶54＝1∶3，A、B、C错误；若L3突然断路，则副线圈总电阻增大，电流减小，则L1变暗，分压减小，L2分压增大变亮，输入功率减小，D正确．‎ 答案：D ‎9.(2017年济宁联考)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压220 V的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是(　　)‎ A．原、副线圈中的电流之比为5∶1‎ B．电压表的读数约为31.11 V C．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1分钟内产生的热量为2.9×103 J D．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小 ‎【答案】BC ‎【解析】原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为1∶5，选项A错误；原线圈接入电压为220 V的正弦交流电，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44 V，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，而电表示数均是交流电的有效值，根据有效值的定义有×＝×T，从而求得电压表两端电压有效值为U＝22 V≈31.11 V，选项B正确；若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1 min内产生的热量为Q＝·t＝2.9×103 J，选项C正确；滑片向上滑动，滑动变阻器接入的阻值变小，其两端的电压不变，所以通过滑动变阻器的电流变大，即电压表示数不变，电流表示数变大，选项D错误．‎ ‎10.如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交变电流的电动势图象如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示，副线圈电路中灯泡的额定功率为22 W，现闭合开关，灯泡正常发光．则(　　)‎ A．t＝0.01 s时，穿过线框回路的磁通量为零 B．金属线框的转速为50 r/s C．变压器原线圈中电流表的示数为 A D．灯泡的额定电压为220 V 解题思路：根据变压器的构造和原理，正弦式电流的产生原理、三角函数表达式及最大值与有效值的关系求解．‎ 解析：由题图乙可知，当t＝0.01 s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A错误；由题图可知，交变电流的周期为T＝0.02 s，则角速度为ω＝＝100π rad/s，金属线框的转速为50 r/s，故B正确；变压器副线圈中消耗的电功率是22 W，所以原线圈中的输入功率是22 W，原线圈输入电压有效值为22 V，则变压器原线圈中电流表示数为I＝＝1 A，故C错误；灯泡正常发光，故额定电压为220 V，故D正确．‎ 答案：BD ‎11.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＝20sin50πt 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 解析：根据题图乙可得输入电压u的表达式u＝20×sin100πt 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．‎ 答案：BD ‎12.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＝NBSωsinωt 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 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＝Emsinωt＝NBSωsinωt，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．‎ 答案：BD ‎13.某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 Ω.‎ ‎(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；‎ ‎(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．‎ 解：(1)输电线上的电流为 I＝＝ A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为 P损＝I2R＝52.632×6 W≈16.62 kW.‎ ‎(2)改用高压输电后，输电线上的电流为 I′＝＝ A＝4 A 用户端在变压器降压前获得的电压 U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6) V＝4 976 V 根据＝，用户得到的电压为 U2＝U1＝×4 976 V≈226.18 V.‎