【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)38 變壓器電能的傳輸

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十八)　變壓器　電能的傳輸 高考?？碱}型：選擇題＋計(jì)算題 1．(2013·洛陽(yáng)聯(lián)考)如圖1所示，理想變壓器的原副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝20sin 100πt V，氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開始發(fā)光，下列說(shuō)法中正確的有(　　) 圖1 A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50 Hz B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變 2．為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，圖2甲為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出

2、電壓。某次檢測(cè)得到用戶電壓u2 隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示。以下正確的是(　　) 圖2 A．u2＝190sin (50πt) V B．u2＝190 sin(100πt) V C．為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)下移 D．為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)上移 3.如圖3所示，一理想自耦變壓器的原線圈接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是(　　) A．若通過(guò)電路中A、C兩處的電流分別為IA、IC，則IA>IC B．若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，則電阻R消耗的電功率增大 C．若僅使電阻R增大，則原線圈的輸

3、入電功率增大 圖3 D．若在使電阻R增大的同時(shí)，將觸頭P向A端滑動(dòng)，則通過(guò)A處的電流增大 4．(2012·宿州一模)如圖4所示為含有理想變壓器的電路，圖中的三個(gè)燈泡L1、L2、L3都標(biāo)有“5 V　5 W”字樣，L4標(biāo)有“5 V　10 W”字樣，若它們都能正常發(fā)光，不考慮導(dǎo)線的能耗，則該電路的輸入功率Pab和輸入電壓為Uab應(yīng)為(　　) 圖4 A．20 W,25 V　　　　　　　 B．20 W,20 V C．25 W,25 V D．25 W,20 V 5．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖5所示。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200 V，輸電線總電阻為r

4、，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2。降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)。要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則(　　) 圖5 A.> B.< C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 6．(2012·南京二模)如圖6所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1 210，副線圈匝數(shù)n2＝121，原線圈電壓u＝311sin 100πt V，負(fù)載電阻R＝44 Ω，不計(jì)電表對(duì)電路的影響，各電表的讀數(shù)應(yīng)為(　　) 圖6 A．讀數(shù)為0.05 A B．讀數(shù)為311 V C．讀數(shù)為0.5

5、A D．讀數(shù)為31.1 V 7. (2011·浙江高考)如圖7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 圖7 8．(2012·江蘇高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖8所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成。當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí)，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K，從而切斷家庭電路。僅考慮

6、L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的有(　　) 圖8 A．家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時(shí)，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時(shí)，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí)，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 9．一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖9甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A．副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz B．副線圈輸出電壓的有效值為31 V C．P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小 D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出

7、功率增加 10．(2012·重慶高考)如圖10所示，理想變壓器的原線圈接入u＝11 000sin (100πt) V的交變電壓，副線圈通過(guò)電阻r＝6 Ω的導(dǎo)線對(duì)“220 V　880 W”的電器RL供電，該電器正常工作。由此可知(　　) A．原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1 圖10 B．交變電壓的頻率為100 Hz C．副線圈中電流的有效值為4 A D．變壓器的輸入功率為880 W 11．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

8、000 V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。 12. 11897年，舉世聞名的“尼亞加拉”水電站在美麗的尼亞加拉瀑布(如圖11)建成，現(xiàn)已使用100多年。當(dāng)時(shí)世界各地都在使用著費(fèi)用高昂的直流電(因?yàn)槭褂弥绷麟姇r(shí)必須每隔一公里建設(shè)一套發(fā)電機(jī)組)。而尼亞加拉水電站采用了特斯拉發(fā)明的交流電供、輸電技術(shù)，用高壓電實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離供電。若其中某一發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)為：發(fā)電機(jī)最大輸出功率為P＝100 kW，輸出電壓為U1＝250 V，用戶 圖1 需要的電壓為U2＝220 V，輸電線電阻為R＝10 Ω，若輸電線中因生熱而損失的功率為輸送功率的4%。 (1)畫出

9、此輸電線路的示意圖。 (2)求在輸電線路中設(shè)置的升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比。 (3)求降壓變壓器的最大輸出電流I2。(保留整數(shù)) 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十八) 變壓器　電能的傳輸 1．選B　由u＝20sin 100πt V可知，交流電壓頻率為50 Hz，在一個(gè)周期內(nèi)，交變電流兩次超過(guò)100 V電壓，所以氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器輸入電壓有效值為U1＝20 V，輸出電壓有效值U2＝U1＝5×20 V＝100 V，開關(guān)接通與斷開后，電壓表的示數(shù)均為100 V，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；開關(guān)斷開后，氖泡不發(fā)光，消耗電能變小，變壓器的輸出功率變小，選項(xiàng)D錯(cuò)

10、誤。 2．選BD　根據(jù)圖乙可知交流電的最大值Um＝190 V和周期T＝0.02 s(ω＝＝100π rad/s)，結(jié)合正弦交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝Um sinωt，可知B正確，A錯(cuò)；根據(jù)變壓器的變壓比＝，U1、n2不變，提高U2只能減小n1，所以P應(yīng)上移，D正確，C錯(cuò)。 3．選B　自耦變壓器是指它的繞組是初級(jí)和次級(jí)在同一繞組上的變壓器。通過(guò)改變初、次級(jí)的線圈匝數(shù)比的關(guān)系來(lái)改變初、次級(jí)線圈兩端電壓，實(shí)現(xiàn)電壓的變換。原、副線圈兩端電壓與其匝數(shù)成正比。理想自耦變壓器的原線圈接有正弦交變電壓，若僅將觸頭P向A端滑動(dòng)，電阻R兩端的壓電增大，則電阻R消耗的電功率增大，選項(xiàng)B正確。 4．選C　輸入電

11、流I入＝＝＝1 A，輸出電流I出＝＝＝2 A，輸出電壓U出＝U4＋U并＝10 V，Pab＝P1＋P出＝5 W＋U出×I出＝25 W，Uab＝＝25 V，選項(xiàng)C正確。 5．選AD　根據(jù)變壓器工作原理可知＝，＝，由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有U2>U3，所以>，A正確，B、C不正確；升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線損失功率，D正確。 6．選AC　各表的讀數(shù)均為有效值，故○V1的讀數(shù)U1＝220 V；由U2＝U1知，○V2的讀數(shù)為22 V；由I2＝知，○A2 的讀數(shù)為0.5 A；I1＝I2知，○A1的讀數(shù)為0.05 A，選項(xiàng)A、

12、C正確。 7．選A　由題意知原線圈的有效值為U1＝V，若磁通量無(wú)損失，則根據(jù)＝得U2＝× V＝9.0 V。因鐵芯不是閉合的，考慮到漏磁的影響，n2 線圈兩端電壓的有效值應(yīng)小于 9 V，故只有選項(xiàng)A正確。 8．選ABD　當(dāng)家庭電路正常工作時(shí)，火線和零線中的電流大小始終相等，方向始終相反，由于采用雙線繞成，當(dāng)電路正常工作時(shí)，火線和零線在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等，方向相反，所以內(nèi)部的磁通量為零，A正確；當(dāng)電路中的電器增多時(shí)，火線和零線中的電流都增大了，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，即L2中的磁通量不變，B正確；當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，電流不經(jīng)用電器，火線和零線中電流很大，但大

13、小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，L2不產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)K不會(huì)被電磁鐵吸起，C錯(cuò)誤；當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時(shí)，電流經(jīng)人體流向地面，不經(jīng)過(guò)零線，所以火線和零線中的電流大小不等，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁通量不為零，L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)K被電磁鐵吸起，D正確。 9．選AD　由原線圈輸入電壓的變化規(guī)律可知，輸入交變電壓的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，所以副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz，選項(xiàng)A正確；原線圈輸入電壓的最大值為310 V，有效值為220 V，根據(jù)變壓公式，副線圈輸出電壓的有效值為22 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由變壓器變流公式知，原、副線圈的電流比只與匝數(shù)比有關(guān)，選項(xiàng)C

14、錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)，電阻減小，副線圈輸出電流增大，輸出功率增加，選項(xiàng)D正確。 10．選C　根據(jù)接入電壓u＝11 000 sin (100πt)，輸入電壓有效值為11 000 V，要使“220 V　880 W”的電器正常工作，則通過(guò)用電器的電流為I＝＝4 A，副線圈輸出電壓為U出＝Ir＋U＝4×6 V＋220 V＝244 V，原、副線圈匝數(shù)比等于輸入電壓與輸出電壓之比，為2 750∶61，A錯(cuò)誤，C正確；交流電的頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，B錯(cuò)誤；變壓器的輸出功率P出＝PRL＋Pr＝880 W＋42× 6 W＝976 W，D錯(cuò)誤。 11．解析：(1)輸電線上的電流為 I＝

15、＝ A≈52.63 A 輸電線路損耗的功率為 P損＝I2R＝52.632×6 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 用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6)V＝4 976 V 根據(jù)＝，用戶得到的電壓為 U2＝U1＝×4976 V≈226.18 V。 答案：(1)16.62 kW　(2)226.18 V 12．解析：(1)電路示意圖如圖所示。 (2)輸電過(guò)程中損失的功率：P損＝ηP 通過(guò)R的電流：I2＝ 發(fā)電機(jī)的輸出電流：I1＝ 升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比：＝＝ ·＝× ＝。 (3)用戶得到的最大功率：P用＝P(1－η)，降壓變壓器的輸出最大電流 I2＝＝＝ A＝436 A。 答案：(1)見解析　(2)1∶20　(3)436 A 7