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分層規(guī)范快練(三十六)　變壓器　遠距離輸電 [雙基過關練] 1．[人教版選修3－2P50第3題改編]從發(fā)電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為0.05 Ω，用110 V和11 kV兩種電壓輸電．兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為(　　) A．100：1　B．1：100 C．1：10 D．10：1 解析：由題意知輸電線上的電流I＝，則輸電線的總電阻造成的電壓損失ΔU＝Ir＝ 故＝＝＝＝，故選A. 答案：A 2．(多選)如圖所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關S，下列說法正確的是(　　) A．P向下滑動時，燈L變亮 B．P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變 C．P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小 D．P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大 解析：對于理想變壓器U2＝U1，U1不變則U2不變，與調節(jié)P無關，故B正確．又UL＝U2，所以燈的亮度不變，A錯．P向上滑動時RP減小，則R總減小，P出＝增大，P入＝P出＝U1I1，所以I1增大，可知C錯誤，D正確． 答案：BD 3．如圖所示為汽車的點火裝置，此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關連接到12 V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開關由機械控制，當開關由閉合變?yōu)閿嚅_時，副線圈中產生10 000 V以上的電壓，火花塞中產生火花．下列說法中正確的是(　　) A．變壓器的原線圈要用粗導線繞制，而副線圈可以用細導線繞制 B．若該點火裝置的開關始終閉合，火花塞的兩端會持續(xù)產生高壓 C．變壓器原線圈輸入的12 V電壓必須是交流電，否則就不能在副線圈中產生高壓 D．該點火裝置中變壓器的副線圈匝數必須小于原線圈的匝數 解析：汽車的點火裝置是利用變壓器原理工作的，當開關始終閉合時，通過原線圈的電流恒定，原線圈中產生的磁場恒定，則在副線圈上不會產生電壓，所以B錯誤；由題可知原線圈處接12 V的直流電源，當斷開開關瞬間原線圈中電流迅速變化，會產生變化的磁場，則在副線圈中可能產生高壓，所以C錯誤；由＝可知，要在副線圈中產生高壓，則原線圈匝數必須小于副線圈的匝數，所以D錯誤．故選A. 答案：A 4．如圖，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2和R3均為定值電阻，V1和V2為理想電壓表，A1和A2為理想電流表．開關S閉合時，V1和V2讀數分別為U1和U2；A1和A2的讀數分別為I1和I2.若交流電源電壓不變，現斷開S，下列推斷中正確的是(　　) A．U2可能變小、I2一定變小 B．U2一定不變、I2一定變小 C．I1一定變小、I2可能變大 D．I1可能變大、I2可能變大 解析：交流電源電壓不變，U1數值不變，根據變壓器變壓公式可知，副線圈電壓只與原線圈電壓和變壓器原、副線圈匝數比有關．現斷開S，U2不變，副線圈所接電路的等效電阻增大，電流表A2的讀數I2變小，選項A錯誤，B正確；變壓器輸出功率減小，導致變壓器輸入功率變小，I1變小，選項C、D錯誤． 答案：B 5. 某單位一小型交流發(fā)電機由匝數為50，面積為S＝0.5 m2的矩形閉合導線框組成，線框可繞垂直于勻強磁場的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉動，磁場的磁感應強度大小為B＝ T，線框電阻不計．發(fā)電機正常工作時，從線框經過中性面開始計時，產生的交流電經一理想變壓器給一個小燈泡供電，如圖所示，發(fā)電機沒有畫出．小燈泡上標有“220 V　60 W”字樣，且燈泡正常發(fā)光，圖中電壓表為理想交流電表，則下列說法不正確的是(　　) A．變壓器輸入電壓的瞬時值為u＝500sin200t (V) B．電壓表的示數為500 V C．變壓器原、副線圈匝數比為2511 D．線框在中性面位置時穿過線框的磁通量為零 解析：發(fā)電機輸出電壓最大值Um＝nBSω＝500 V，變壓器輸入電壓的瞬時值為u＝500sin200t (V)，A正確；變壓器輸入電壓的有效值為U1＝500 V，輸出電壓的有效值為U2＝220 V，根據變壓比公式有＝＝，B、C正確；線框在中性面位置時穿過線框的磁通量最大，磁通量的變化率為零，D錯誤． 答案：D 6．(多選)如圖所示為遠距離輸電線路的示意圖，升壓變壓器原線圈電壓U1不變，則下列敘述正確的是(　　) A．輸電線上的電流與用戶消耗的功率無關 B．升壓變壓器副線圈電壓U2與輸電線上電流大小無關 C．當用戶用電器數量增多時，輸電線上發(fā)熱量增大 D．當用戶用電器數量減少時，降壓變壓器副線圈電壓U4減小 解析：輸電線上的電流與用戶消耗的功率有關，用戶消耗的功率增大，輸電線上的電流增大，選項A錯誤；根據＝可得，升壓變壓器副線圈電壓U2與輸電線上電流大小無關，選項B正確；當用戶用電器數量增多時，功率增大，輸電線上電流增大，輸電線發(fā)熱量增大，選項C正確；當用戶用電器數量減少時，輸電線上電流變小，輸電線上的電壓降變小，降壓變壓器原、副線圈電壓U3、U4都增大，選項D錯誤． 答案：BC 7．[2019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漏電保護器，如圖所示．當漏電保護器的e、f兩端沒有電壓時，脫扣開關S能始終保持接通；當e、f兩端一旦有電壓時，脫扣開關會立即自動斷開，以起到保護作用．關于這個電路的工作原理，下列說法中正確的是(　　) A．當站在絕緣物上的人雙手分別接觸b和d線時，脫扣開關會自動斷開 B．當用戶家的電流超過一定值時，脫扣開關會自動斷開 C．當火線和零線之間電壓太高時，脫扣開關會自動斷開 D．當站在地面上的人觸及b線時，脫扣開關會自動斷開 解析：火線中的電流與零線中的電流相等時，則說明沒有漏電，e、f間無感應電動勢，脫扣開關不會斷開，當兩電流突然不相等時，e、f間產生感應電動勢，該開關就會斷開．當站在絕緣物上的人雙手分別接觸b和d線時，人相當于一個用電器，火線與零線的電流同時增大，脫扣開關不會自動斷開，選項A錯誤；當電路中的電流超過一定值時或者電壓太高時，只要火線與零線中的電流相等，脫扣開關就不會自動斷開，選項B、C錯誤；當站在地面上的人觸及b線時，有一部分的電流會通過人體流入大地，火線和零線中的電流不相等，發(fā)生漏電現象，則脫扣開關會自動斷開，選項D正確． 答案：D 8. [2019山西太原模擬](多選)某50 Hz的鉗形電流表的工作原理如圖所示．當通有交流電的導線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時，與繞在鐵芯上的線圈相連的電流表指針會發(fā)生偏轉．不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗，已知n2＝1 000匝，當用該表測50 Hz的交流電時，下列說法正確的是(　　) A．電流表G中通過的是交流電 B．若G中通過的電流為50 mA，則導線中的被測電流為50 A C．若導線中通過的是10 A的矩形脈沖交流電，G中通過的電流是10 mA D．若用該表測量400 Hz的電流時，測量值比真實值偏小 解析：圖中導線與線圈構成變壓器，變壓器只改變交流電的電壓，不改變交流電的頻率，電流表G中通過的仍是交流電，A正確；根據＝，I1＝I2＝0.05 A＝50 A，B正確；若導線中通過的是10 A的矩形脈沖交流電，當電流方向不發(fā)生改變的階段，電流大小不變，副線圈中無感應電流，則G中通過的電流小于10 mA，C錯誤；根據有效值的計算和變壓器原理，改變交流電的頻率，不影響測量值的準確性，D錯誤． 答案：AB 9．如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數比n1：n2＝5：1，其原線圈接一交流電源，電壓u＝220sin100πt (V)，副線圈接一電動機，電阻為11 Ω.若電流表A2示數為1 A，電表對電路的影響忽略不計，則(　　) A．交流電的頻率為100 Hz B．電動機輸出功率為33 W C．電流表A1示數為5 A D．變壓器原線圈的輸入功率為33 W 解析：由ω＝100π＝2πf，解得f＝50 Hz，A錯誤；由＝解得副線圈兩端的電壓U2＝44 V，電動機的輸出功率P出＝U2I2－IR＝33 W，B正確；由＝，解得I1＝0.2 A，C錯誤；變壓器原線圈的輸入功率P＝U1I1＝2200.2 W＝44 W，D錯誤． 答案：B 10．如圖所示，某小型水電站的發(fā)電機輸出電壓為220 V，正常情況下輸出的總功率P0＝8.8104 W，為了減少遠距離輸電過程中的電能損失，往往采用高壓輸電．輸送電壓為u＝1 100sin200πt V，輸電導線的總電阻為r＝5 Ω，現要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，下列說法正確的是(　　) A．輸電線上的電流為220 A B．降壓變壓器原、副線圈匝數比＝ C．用電器的額定功率P＝5.6104 W D．用電器上的交流電的頻率是50 Hz 解析：由交流電瞬時值表達式u＝1 100sin200πt V，可得交流電頻率為100 Hz，電壓有效值為U2＝1 100 V，輸電線上的電流I＝＝80 A，故A錯誤；降壓變壓器的輸入電壓U3＝U2－Ir＝700 V，降壓變壓器原、副線圈匝數比＝＝，故B錯誤；用電器的額定功率P＝P0－I2r＝5.6104 W，故C正確；變壓器不改變交流電的頻率，所以用電器上的交流電的頻率是100 Hz，故D錯誤． 答案：C [技能提升練] 11．[2019領航高考沖刺卷](多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈上接有四個完全相同的燈泡，若四個燈泡恰好都能正常發(fā)光，則下列說法正確的是(　　) A．U1：U2＝3：4 B．U1：U2＝4：3 C．若將L1短路，則副線圈的三個燈泡仍然正常發(fā)光 D．若將L2短路，則副線圈的兩個燈泡兩端的電壓變?yōu)轭~定電壓的倍 解析：設燈泡的額定電壓為U，額定電流為I，則副線圈電壓為3U，電流為I，原線圈的燈泡正常發(fā)光，電流也為I，所以原、副線圈的匝數比為1：1，原線圈兩端電壓為3U，所以U1：U2＝4：3，選項A錯誤、B正確；若將L1短路，則原線圈的電壓增大，則副線圈兩端電壓也增大，三個燈泡不能正常發(fā)光，選項C錯誤；若將L2短路，設副線圈的電流為I′，原線圈的電流也為I′，因此2I′R＋I′R＝U1＝4U，則I′R＝U，即副線圈的每個燈泡兩端的電壓變?yōu)轭~定電壓的，選項D正確． 答案：BD 12．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數比n1：n2＝2：1，電壓表和電流表均為理想電表，二極管為理想二極管，燈泡電阻R＝55 Ω，原線圈兩端加如圖乙所示的電壓，下列說法正確的是(　　) A．電流表的讀數為 A B．電壓表的讀數為110 V C．燈泡L的功率為440 W D．副線圈兩端電壓為110 V 解析：根據圖乙可得原線圈兩端電壓的有效值為U1＝220 V，根據公式＝可得副線圈兩端電壓的有效值為110 V，D錯誤；因為二極管為理想二極管，所以二極管正向導通時的電流為I2＝ A＝2 A，設電流表的示數為I，則有I2RT＝IR，得I＝ A，A正確；電壓表的示數為U＝IR＝55 V，B錯誤；燈泡L的功率為P＝I2R＝110 W，C錯誤． 答案：A 13．某理想自耦變壓器接入電路中的示意圖如圖甲所示，圖乙是其輸入電壓u的變化規(guī)律．已知滑動觸頭在圖示位置時原、副線圈的匝數比為n1：n2＝10：1，電阻R＝22 Ω.下列說法正確的是(　　) A．通過R的交流電的頻率為100 Hz B．電流表A2的示數為 A C．此時變壓器的輸入功率為22 W D．將P沿逆時針方向移動一些，電流表A1的示數變小 解析：由圖乙可知，該交流電的周期為T＝0.02 s，其頻率為f＝＝ Hz＝50 Hz，故A項錯誤；由題圖得知輸入電壓的最大值為Um＝220 V，所以有效值為U＝220 V，則副線圈兩端的電壓為U′＝U＝220 V＝22 V，所以通過電阻的電流(即為電流表A2的示數)為I＝＝＝1 A，故B項錯誤；變壓器的輸出功率為P′＝U′I＝22 V1 A＝22 W，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以有P＝P′＝22 W，故C項正確；將P沿逆時針方向移動一些，變壓器的副線圈匝數變大，輸出電壓變大，輸出功率變大，所以輸入功率也變大，故電流表A1的示數將變大，故D項錯誤． 答案：C 14．[2019重慶七校模擬]如圖所示，有一矩形線框的面積為S，匝數為N，內阻不計，繞OO′軸在一磁感應強度大小為B、方向水平的勻強磁場中以角速度ω勻速轉動，從圖示位置開始計時，矩形線框通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調電阻R，電表均為理想電表，下列判斷正確的是(　　) A．矩形線框產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωsinωt B．線框在圖示位置時產生的感應電動勢最大，通過的磁通量也最大 C．當P位置不動、R減小時，電壓表的示數增大 D．當P位置向上移動、R不變時，電流表的示數增大 解析：因為線框在圖示位置時產生的感應電動勢最大，所以從該位置開始計時，矩形線框產生的感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSωcosωt，選項A錯誤；線框在圖示位置時產生的感應電動勢最大，通過的磁通量為零，選項B錯誤；因電壓表的示數為電動勢的有效值，與P的位置、R的阻值大小無關，故電動勢不變，電壓表的示數不變，選項C錯誤；根據理想變壓器變壓規(guī)律＝，可知副線圈的輸出電壓U2＝U1，當P位置向上移動、R不變時，因n1減小，U2會增大，輸出電流和輸出功率均增大，由理想變壓器的輸入功率等于輸出功率可知，輸入功率增大，輸入電流增大，電流表的示數增大，選項D正確． 答案：D