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課時(shí)規(guī)范練36　理想變壓器　電能的輸送 基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練 1.(多選)(理想變壓器原、副線圈關(guān)系的應(yīng)用)(2018福建泉州考前模擬)如圖為日常生活中常見的點(diǎn)火裝置原理圖,先將1.5 V直流電壓通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為正弦交變電壓u=6sin ωt(V),然后將其加在理想變壓器的原線圈n1上,當(dāng)副線圈n2兩端電壓達(dá)到12 kV以上時(shí)放電針之間空氣被擊穿,從而引發(fā)電火花點(diǎn)燃?xì)怏w。下列說法正確的是(　　) A.原線圈兩端所接交流電壓表的讀數(shù)為3 V B.副線圈中交流電壓與原線圈中交流電壓頻率不相等 C.要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火則副線圈與原線圈的匝數(shù)比至少大于103 D.要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火則副線圈與原線圈的匝數(shù)比至少大于2 000 答案AD 解析最大值為有效值的倍,所以電壓的有效值為U=V=3V,即電壓表示數(shù)為3V,故A正確;變壓器不能改變頻率,故副線圈中交流電壓與原線圈中交流電壓頻率相等,故B錯(cuò)誤;當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于12000V時(shí),就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。轉(zhuǎn)換器所輸出的正弦交變電壓最大值為6V,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,所以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是=2000,故C錯(cuò)誤,D正確。 2.(多選)(理想變壓器原、副線圈關(guān)系的應(yīng)用)(2018甘肅張掖一診)如圖所示,理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1 100,副線圈的匝數(shù)為55,原線圈兩端a、b接正弦交流電源,在原線圈前串接一個(gè)電阻R0=121 Ω的保險(xiǎn)絲,電壓表的示數(shù)為220 V,如果負(fù)載電阻R=5.5 Ω,各電表均為理想電表,則(　　) A.電流表的示數(shù)為1 A B.變壓器的輸出電壓為5.5 V C.保險(xiǎn)絲實(shí)際消耗的功率為1.21 W D.負(fù)載電阻實(shí)際消耗的功率為22 W 答案CD 解析U1=220V,根據(jù)變壓器變壓比公式,得變壓器的輸出電壓U2=11V,則選項(xiàng)B錯(cuò)誤;副線圈中的電流I2==2A,即電流表的示數(shù)為2A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;負(fù)載電阻實(shí)際消耗的功率為P=R=225.5W=22W,故選項(xiàng)D正確;原線圈中的電流I1==0.1A,保險(xiǎn)絲實(shí)際消耗的功率為P0=R0=0.12121W=1.21W,則選項(xiàng)C正確。 3.(多選)(理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析)(2018山東臨沂一模)如圖甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1,圖中電表均為理想電表,R為光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小),Ll和L2是兩個(gè)完全相同的燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u,下列說法正確的是(　　) A.電壓的頻率為50 Hz B.電壓表的示數(shù)為11 V C.當(dāng)照射R的光強(qiáng)增大時(shí),電流表的示數(shù)變大 D.若L1的燈絲燒斷后,電壓表的示數(shù)會(huì)變小 答案ABC 解析原線圈接入如圖乙所示,T=0.02s,所以頻率為f==50Hz,故A正確;原線圈接入電壓的最大值是220V,所以原線圈接入電壓的有效值是U=220V,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1,所以副線圈電壓是11V,所以V的示數(shù)為11V,故B正確;R阻值隨光強(qiáng)增大而減小,根據(jù)I=知副線圈電流增加,副線圈輸出功率增加,根據(jù)能量守恒定律,所以原線圈輸入功率也增加,原線圈電流增加,所以電流表的示數(shù)變大,故C正確;當(dāng)L1的燈絲燒斷后,變壓器的輸入電壓不變,根據(jù)變壓比公式,輸出電壓也不變,故電壓表讀數(shù)不變,故D錯(cuò)誤;故選ABC。 4.(多選)(理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析)(2018山東青島模擬)如圖甲所示理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶9,副線圈接有一定值電阻R和熱敏電阻Rt(電阻隨溫度升高而減小),原線圈所接電源電壓按圖乙所示規(guī)律變化,則下列說法正確的是(　　) A.原線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220sin 100πt(V) B.電壓表示數(shù)為36 V C.熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高,電流表的示數(shù)減小 D.熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高,變壓器的輸入功率增大 答案AD 解析由題圖乙知,Um=220V,T=210-2s,所以ω==100πs-1,u=Umsinωt=220sin100πt(V),故選項(xiàng)A正確;電壓表示數(shù)為有效值,U1==220V,由得,U2=36V,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;熱敏電阻Rt周圍環(huán)境溫度升高,Rt減小,副線圈中電流增大,由知,I1增大,故電流表的示數(shù)增大,由P入=U1I1知,輸入功率增大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 5.(多選)(遠(yuǎn)距離輸電)(2018山西晉城一模)如圖所示為某山區(qū)小型水電站的電能輸送示意圖,發(fā)電機(jī)輸出的電壓和輸電線路上的電阻恒定,用電器均為純電阻元件,當(dāng)用電高峰來臨時(shí),下列判斷正確的是(　　) A.用電器等效電阻R0變大 B.升壓變壓器T1的輸出電壓變大 C.降壓變壓器T2的輸出電壓變小 D.輸電線路總電阻R上消耗的功率變大 答案CD 解析用電高峰來臨時(shí),用電器增多,用電器并聯(lián)后的總電阻R0減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于升壓變壓器的輸入電壓一定,則輸出電壓一定,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)輸電線的輸送電流為I,降壓變壓器的變壓比為k,升壓變壓器的輸出電壓為U,則U=IR+k2IR0,當(dāng)R0減小時(shí),I增大,輸電線電阻R消耗的功率PR=I2R變大,選項(xiàng)D正確;降壓變壓器T2的輸入電壓等于U-IR,可以判斷此電壓減小,則輸出電壓也減小,選項(xiàng)C正確;故選CD。 6.(多選)(遠(yuǎn)距離輸電、互感器)(2018山東青島模擬)如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機(jī)輸出功率為20 kW。在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10,電流表的示數(shù)為1 A,輸電線的總電阻為10 Ω,則下列說法正確的是(　　) A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流 B.升壓變壓器的輸出電壓U2=2 000 V C.用戶獲得的功率為19 kW D.將P下移,用戶獲得的電壓將增大 答案BC 解析根據(jù)高壓輸電原理,提高輸電電壓,輸電電流減小,A錯(cuò)誤;根據(jù)電流互感器的原理,輸電電流:I輸=1A=10A,輸電電壓:U2=V=2000V,B正確;輸電線上的功率損失:P損=I2R=10210W=1kW,用戶獲得的功率為:P用=P輸-P損=20kW-1kW=19kW,C正確;將P下移,降壓變壓器原線圈匝數(shù)增加,根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律,副線圈的電壓減小,用戶獲得的電壓將減小,D錯(cuò)誤。故選BC。 素養(yǎng)綜合練 7.(多選)(2018河北冀州調(diào)研)如圖所示,理想變壓器輸入端接在電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化、內(nèi)阻為r的交流電源上,輸出端接理想電流表及阻值為R的負(fù)載。如果要求負(fù)載上消耗的電功率最大,則下列說法正確的是(　　) A.該交流電源電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=Emsin (100πt) V B.變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為 C.電流表的讀數(shù)為 D.負(fù)載上消耗的熱功率為 答案BC 解析由e-t圖象可知交流電的周期T=410-2s,則ω==50πrad/s,所以e=Emsin(50πt)V,則A錯(cuò)誤。對(duì)于理想變壓器,在電源輸出最大功率時(shí),電流I1=,此時(shí),變壓器輸入功率恰好等于電源內(nèi)阻消耗的功率,又輸出功率等于輸入功率,則r=R,得出。又,得出,I2=,則B、C項(xiàng)正確。負(fù)載上消耗的熱功率為P=R=,則D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.(多選)(2018廣東惠州模擬)在家庭電路中,為了安全,一般在電能表后面的電路中安裝一個(gè)漏電保護(hù)開關(guān),其工作原理如圖所示,其中甲線圈兩端與脫扣開關(guān)控制器相連,乙線圈由兩條電源線采取雙線法繞制,并與甲線圈繞在同一個(gè)矩形硅鋼片組成的鐵芯上。以下說法正確的是(　　) A.當(dāng)用戶用電正常時(shí),甲線圈兩端沒有電壓,脫扣開關(guān)接通 B.當(dāng)用戶用電正常時(shí),甲線圈兩端有電壓,脫扣開關(guān)接通 C.當(dāng)用戶發(fā)生漏電時(shí),甲線圈兩端沒有電壓,脫扣開關(guān)斷開 D.當(dāng)用戶發(fā)生漏電時(shí),甲線圈兩端有電壓,脫扣開關(guān)斷開 答案AD 解析正常狀態(tài)時(shí),火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全抵消,ef中沒有電壓,脫扣開關(guān)K保持接通,A正確、B錯(cuò)誤;當(dāng)用戶發(fā)生漏電時(shí),流過火線與零線的電流不相等,保護(hù)器中火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)不能完全抵消,會(huì)使甲線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),脫扣開關(guān)斷開,C錯(cuò)誤、D正確。故選AD。 9.(2018湖南永州三模)如圖所示,在AB間接入U(xiǎn)1=311sin 314t(V)的正弦式交變電流,通過理想變壓器和相同的理想二極管D1、D2給阻值R=20 Ω的純電阻供電,變壓器原線圈n1=1 100匝,副線圈n2=200匝,Q為副線圈正中央抽頭。為保證安全,二極管的反向耐壓值至少為U0,設(shè)電阻R上消耗的電功率為P,則(　　) A.U0=56.6 V,P=20 W B.U0=56.6 V,P=80 W C.U0=28.3 V,P=20 W D.U0=28.3 V,P=80 W 答案A 解析AB間接入的交流電的電壓有效值為U=V=220V,根據(jù)公式可得副線圈兩端電壓有效值為U2=40V,故而二極管的反向耐壓值至少為U0,它是最大值,所以U0=40V=56.6V,Q為副線圈正中央抽頭,則R兩端電壓為20V,所以R消耗的熱功率為P=W=20W,A正確。 10.(2018吉林長(zhǎng)春三模)如圖所示,一個(gè)理想變壓器原線圈的匝數(shù)為50,副線圈的匝數(shù)為100,原線圈兩端接在光滑的水平平行導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌間距為0.4 m。導(dǎo)軌上有一長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌間距且垂直于導(dǎo)軌的導(dǎo)體棒,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻忽略不計(jì),副線圈回路中電阻R1=5 Ω,R2=15 Ω,圖中交流電壓表為理想電壓表。導(dǎo)軌所在空間有垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。導(dǎo)體棒在水平外力的作用下運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為v=5sin 10πt(m/s),則下列說法正確的是(　　) A.R1的功率為0.2 W B.電壓表的示數(shù)為5 V C.水平外力為恒力 D.變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值為0.04 Wb/s 答案D 解析導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=BLv,代入數(shù)據(jù)得E=2sin10πt(V)。則原線圈輸入電壓的有效值為U1=V,原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比,則,解得U2=2V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由歐姆定律可得副線圈回路中的電流為I2=A=A,則定值電阻R1的電功率為P1=R1=()25W=0.1W,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由導(dǎo)體棒的速度公式可知導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)為變速運(yùn)動(dòng),則外力不可能為恒力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由以上計(jì)算可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=2V,則由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n1,得磁通量變化率最大值為 Wb/s=0.04Wb/s,選項(xiàng)D正確。 11.(多選)(2018山東濟(jì)南二模)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中研究遠(yuǎn)距離輸電的相關(guān)規(guī)律,由于輸電線太長(zhǎng),他將每100米導(dǎo)線卷成一卷,共有8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用)。第一次實(shí)驗(yàn)采用如圖所示的電路圖,將輸電線與學(xué)生電源和用電器直接相連,測(cè)得輸電線上損失的功率為P,損失的電壓為U1;第二次實(shí)驗(yàn)采用如圖乙所示的電路田,其中理想變壓器T1與學(xué)生電源相連,其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2,理想變壓器T2與用電器相連。測(cè)得輸電線上損失的功率為P2,損失的電壓為U2,兩次實(shí)驗(yàn)中學(xué)生電源的輸出電壓與電功率均相同,下列正確的是(　　) A.P2∶P1=n1∶n2 B.P2∶P1= C.U2∶U1=n1∶n2 D.U2∶U1= 答案BC 解析A.第一次實(shí)驗(yàn)輸電線上的電流I=,輸電線上損失的功率P1=I2R=R 第二次實(shí)驗(yàn),升壓變壓器副線圈上的電壓U2=U1,輸電線上的電流I=,輸電線上損失的功率P2=I2R=R,所以:,故A錯(cuò)誤,B正確。 B.第一次損失的電壓U1=IR,第二次損失的電壓U2=IR,故,故C正確,D錯(cuò)誤,故選BC。 12.(2018廣西重點(diǎn)高中一模)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1,a、b端接入一正弦式交流電源。L1、L2為兩只規(guī)格為“22 V　6 W”的燈泡,兩電表為理想交流電表。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P處于中間位置時(shí),兩燈泡恰好都正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A.電流表示數(shù)為0.27 A B.電壓表示數(shù)為44 V C.滑片P向下移動(dòng)時(shí),燈泡L2將變暗 D.滑片P向上移動(dòng)時(shí),燈泡L1將變暗 答案B 解析由于原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,則原、副線圈電流比為1∶2,因兩燈泡正常發(fā)光,所以原線圈電流為 A,則副線圈電流為 A=0.55A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原、副線圈兩端電壓比為2∶1,副線圈兩端電壓為22V,所以原線圈兩端電壓為44V,選項(xiàng)B正確;滑片P向下移動(dòng)時(shí),副線圈電路的電阻變小,電流變大,則原線圈電路中電流也變大,即通過燈泡L2的電流變大,燈泡L2可能變亮或燒毀,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;滑片P向上移動(dòng)時(shí),通過燈泡L2的電流變小,原線圈兩端電壓變大,則副線圈兩端電壓也變大,燈泡L1可能變亮或燒毀,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。