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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)30 變壓器 電能的輸送（含解析）
一、單項(xiàng)選擇題
1．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，所用的器材叫電流互感器．如圖所示的四個(gè)圖中，能正確反映其工作原理的是( )
解析：電流互感器應(yīng)是測(cè)電流的，應(yīng)串聯(lián)在火線上，B、D錯(cuò)誤；同時(shí)，由I1n1＝I2n2知要使I2
n1，A正確，C錯(cuò)誤．
答案：A
2.
如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1＝800和n2＝200的兩個(gè)線圈，上線圈兩端與u＝51sin314t V的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是( )
A．2.0 V B．9.0 V
C．12.7 V D．144.0 V
解析：由＝得U2＝，其中U1＝ V，解得U2＝ V≈9.0 V，因題中兩線圈并非處于理想狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)漏磁，所以交流電壓表的讀數(shù)小于9.0 V，A正確．
答案：A
3．隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也日益擴(kuò)大，節(jié)能變得越來(lái)越重要．某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶(hù)供電，用戶(hù)通過(guò)降壓變壓器用電，若發(fā)電廠輸出電壓為U1，輸電導(dǎo)線總電阻為R，在某一時(shí)段用戶(hù)需求的電功率為P0，用戶(hù)的用電器正常工作的電壓為U2.在滿(mǎn)足用戶(hù)正常用電的情況下，下列說(shuō)法正確的是( )
A．輸電線上損耗的功率為
B．輸電線上損耗的功率為
C．若要減少輸電線上損耗的功率可以采用更高的電壓輸電
D．采用更高的電壓輸電會(huì)降低輸電的效率
解析：設(shè)發(fā)電廠輸出功率為P，則輸電線上損耗的功率ΔP＝P－P0，ΔP＝I2R＝，A、B錯(cuò)誤；采用更高的電壓輸電，可以減小導(dǎo)線上的電流，故可以減少輸電線上損耗的功率，C正確；采用更高的電壓輸電，輸電線上損耗的功率減少，則發(fā)電廠輸出的總功率減少，故可提高輸電的效率，D錯(cuò)誤．
答案：C
4．下圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2＝51，副線圈上的電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開(kāi)關(guān)．原線圈接正弦式交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光．下列說(shuō)法正確的是( )
A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20sin50πt V
B．只斷開(kāi)S2后，L1、L2均正常發(fā)光
C．只斷開(kāi)S2后，原線圈的輸入功率增大
D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W
解析：由題圖知，Um＝20 V，T＝0.02 s，則ω＝＝100π rad/s，輸入電壓u＝20sin 100πt V，A錯(cuò)誤；由變壓器的變壓規(guī)律知＝，故U2＝＝ V＝4 V，由題中將S1接1、S2閉合時(shí)，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2額定電壓為4 V，當(dāng)只斷開(kāi)S2后，副線圈兩端電壓不變，此時(shí)副線圈的負(fù)載為L(zhǎng)1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，B錯(cuò)誤；此時(shí)P出＝，副線圈負(fù)載R總增大，故P出減小，又P入＝P出，故原線圈的輸入功率減小，C錯(cuò)誤；當(dāng)S1換接到2后，副線圈的負(fù)載僅是電阻R，故P＝＝ W＝0.8 W，D正確．
答案：D
5.
為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦式交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后( )
A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變小
B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大
C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大
D．V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變
解析：因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)與輸入電壓U1不變，所以電壓表V1的示數(shù)和電壓表V2的示數(shù)不變，C錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)S閉合后，因?yàn)樨?fù)載電阻減小，故副線圈中的電流I2增大，由于輸入功率等于輸出功率，所以I1也將增大，但因?yàn)樽儔浩鞯脑褦?shù)不變，A1與A2示數(shù)的比值不變，A、B錯(cuò)誤．
答案：D
二、多項(xiàng)選擇題
6．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶(hù)供電．已知輸電線的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u＝220sin100πt V，降壓變壓器的副線圈與阻值R0＝11 Ω的電阻組成閉合電路．若將變壓器視為理想變壓器，則下列說(shuō)法中正確的是( )
A．通過(guò)R0電流的有效值是20 A
B．降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為41
C．升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓
D．升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率
解析：降壓變壓器副線圈兩端交變電壓有效值為220 V，負(fù)載電阻為11 Ω，所以通過(guò)R0電流的有效值是20 A，A正確；降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，所以T2原、副線圈的電壓比為41，B正確；升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓加上輸電線上損失的電壓，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：ABD
7．如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、匝數(shù)為N，電阻不計(jì)的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸OO′垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2.保持線圈以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，下列判斷正確的是( )
A．兩電壓表的示數(shù)之比U1U2＝n1n2
B．電壓表V1示數(shù)等于NBωL2
C．當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)變大
D．當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入功率減小
解析：由理想變壓器原副線圈電壓比等于匝數(shù)比可知，A正確；電壓表V1示數(shù)為電壓的有效值，等于，B錯(cuò)誤；當(dāng)可變電阻R的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，R的有效阻值增大，U2不變，輸出功率減小，輸入功率減小，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：AD
8．如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時(shí)，燈泡L能發(fā)光．要使燈泡變亮，可以采取的方法有( )
A．向下滑動(dòng)P
B．增大交流電源的電壓
C．增大交流電源的頻率
D．減小電容器C的電容
解析：向下滑動(dòng)P，變壓器副線圈電壓降低，燈泡變暗，A錯(cuò)誤；增大交流電源電壓，副線圈電壓升高，燈泡變亮，B正確；增大交流電源頻率，電容器容抗減小，電流變大，燈泡變亮，C正確；減小電容器的電容，容抗增大，電流減小，燈泡變暗，D錯(cuò)誤．
答案：BC
三、非選擇題
9．圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個(gè)接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u－t圖象如圖乙所示．若只在ce間接一只Rce＝400 Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225 Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為P＝80 W.
(1)請(qǐng)寫(xiě)出原線圈輸入電壓瞬時(shí)值uab的表達(dá)式；
(2)求只在ce間接400 Ω電阻時(shí)，原線圈中的電流I1；
(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比.
解析：(1)由圖乙知周期T＝0.01 s，Uab最大值為Um＝400 V，所以角速度ω＝＝200π rad/s
電壓瞬時(shí)值uab＝400sin200πt V
(2)電壓有效值U1＝＝200 V
理想變壓器輸入電壓P1＝P
原線圈中的電流I1＝
解得I1＝ A≈0.28 A
(3)設(shè)ab間匝數(shù)為n1，則＝
同理＝
由題意知＝，解得＝
代入數(shù)據(jù)得＝
答案：(1)uab＝400sin200πt V (2)0.28 A
(3)
10．某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW，輸電線總電阻為6 Ω.
(1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率；
(2)若改用5 000 V高壓輸電，用戶(hù)端利用n1n2＝221的變壓器降壓，求用戶(hù)得到的電壓．
解析：(1)輸電線上的電流為
I＝＝ A≈52.63 A
輸電線路損耗的功率為
P損＝I2R＝52.6326 W≈16 620 W＝16.62 kW.
(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為
I′＝＝ A＝4 A
用戶(hù)端在變壓器降壓前獲得的電壓
U1＝U′－I′R＝(5 000－46) V＝4 976 V
根據(jù)＝，用戶(hù)得到的電壓為
U2＝U1＝4 976 V≈226.18 V.
答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V
11．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1n2＝31，原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及若干“6 V、6 W”的相同燈泡．輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示．
(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù)；
(2)要求燈泡均正常發(fā)光，求電路中最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù)；
(3)為滿(mǎn)足第(2)問(wèn)中要求，求可變電阻R應(yīng)調(diào)到的電阻值．
解析：(1)根據(jù)圖象可得原線圈電壓的最大值
U1m＝27 V
其有效值為U1＝27 V
根據(jù)n1n2＝U1U2
代入數(shù)據(jù)后可得U2＝9 V
即為電壓表的讀數(shù)．
(2)設(shè)原線圈中通過(guò)的電流為I1，副線圈中通過(guò)的電流為I2
為使副線圈接入的燈泡最多，則I1取允許通過(guò)的最大電流的有效值為3 A
根據(jù)U1I1＝U2I2
代入數(shù)據(jù)后可得I2＝9 A
正常發(fā)光時(shí)每個(gè)燈泡中電流為I燈＝＝1 A
所以允許接入的燈泡個(gè)數(shù)為n＝＝9盞．
(3)電阻R兩端電壓為UR＝U2－U燈＝3 V
電阻阻值為R＝＝ Ω
答案：(1)9 V (2)9盞 (3) Ω
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