2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 10.2變壓器 電能的輸送限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)

2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 10.2變壓器 電能的輸送限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題(本題共12小題，每小題7分，共84分)1. xx·山東濰坊檢測(cè)(多選)圖甲中的變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)之比為101。測(cè)得R10 的電阻兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，則( )A. 原線圈中電壓的有效值為3110 VB. 原線圈中電壓的有效值為2200 VC. 原線圈中電流變化的頻率為25 HzD. 原線圈中電流的有效值為22 A解析： 由題圖乙可得，副線圈電壓的最大值是311 V，則其有效值是220 V，電流變化的頻率為25 Hz，由于電阻R10 ，所以副線圈的電流(有效值)為22 A，由理想變壓器電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系可得，原線圈電壓的有效值為2200 V，電流的有效值為2.2 A，A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。變壓器不能改變電流的頻率，C項(xiàng)正確。答案：BC2. 如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n11100，副線圈匝數(shù)n2220，交流電源的電壓u220sin(100t) V，R為負(fù)載電阻，電壓表、電流表均為理想電表，則下列說(shuō)法中正確的是()A. 交流電的頻率為100 HzB. 電壓表的示數(shù)為44 VC. 電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D. 變壓器的輸入功率大于輸出功率解析： 由交流電源的電壓u220sin(100t) V，可得交流電的頻率為50 Hz，A錯(cuò)誤；變壓器輸入電壓為220 V，由變壓公式，變壓器輸出電壓為44 V，電壓表的示數(shù)為44 V，B正確；根據(jù)變壓器電流關(guān)系，電流表A1的示數(shù)小于電流表A2的示數(shù)，C錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器的功率關(guān)系，變壓器的輸入功率等于輸出功率，D錯(cuò)誤。答案：B3. (多選)理想變壓器原線圈接如圖1所示的電壓，電路圖如圖2所示，原線圈匝數(shù)n1600，裝有0.5 A的保險(xiǎn)絲，副線圈的匝數(shù)n2120，下列說(shuō)法正確的是( )A. 副線圈兩端電壓的有效值為44 VB. 副線圈最多可接“44 V 40 W”的燈兩盞C. 副線圈燈泡的電流每秒改變方向20次D. 原、副線圈的磁通量變化率之比是15解析：由題圖可知，原線圈的電壓有效值U1220 V，根據(jù)得，副線圈的電壓U2·U144 V，其最大值為44 V，A項(xiàng)正確；由可得，在保險(xiǎn)絲安全的條件下，副線圈中允許流過(guò)的最大電流為I2·I12.5 A，最大輸出功率Pm110 W，則副線圈最多可接兩盞40 W的燈，B項(xiàng)正確；由圖可知，原、副線圈交流電周期是0.02 s，電流每秒改變方向100次，變壓器不改變交流電頻率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原、副線圈繞在同一個(gè)鐵芯上，故磁通量變化率之比是11，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：AB4. 如圖所示的電路中，有一自耦變壓器，左側(cè)并聯(lián)一只理想電壓表V1后接在穩(wěn)定的交流電源上；右側(cè)串聯(lián)有燈泡L和滑動(dòng)變阻器R，R上并聯(lián)一只理想電壓表V2。下列說(shuō)法中正確的是()A. 若F不動(dòng)，滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變小B. 若F不動(dòng)，滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率變小C. 若P不動(dòng)，滑片F(xiàn)向下移動(dòng)時(shí)，V1、V2的示數(shù)均變小D. 若P不動(dòng)，滑片F(xiàn)向下移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率變大解析：若F不動(dòng)，滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，則副線圈所在回路中的總電阻變大，回路中電流減小，燈泡L兩端電壓減小，消耗的功率變小，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，V2的示數(shù)變大，而原線圈兩端電壓不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若P不動(dòng)，滑片F(xiàn)向下移動(dòng)時(shí)，根據(jù)理想變壓器的特點(diǎn)可知，原線圈兩端電壓不變，副線圈兩端電壓減小，則副線圈回路中電流變小，燈泡L消耗的功率減小，電壓表V2的示數(shù)減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案：B5. 如圖所示，變壓器的輸入電壓U一定，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)是n2和n3。當(dāng)把電熱器接a、b，讓c、d空載時(shí)，安培表讀數(shù)是I2；當(dāng)把同一電熱器接c、d，而a、b空載時(shí)，安培表讀數(shù)是I3，則I2I3等于()A. n2n3B. n3n2C. nn D. nn解析：由變壓比知：，由P入P出知，當(dāng)電熱器接a、b，讓c、d空載時(shí)，有I2U；當(dāng)把同一電熱器接c、d而a、b空載時(shí)，有I3U，所以I2I3UUnn，故答案為C。答案：C6. xx·遼寧大連模擬如圖所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，內(nèi)阻不計(jì)，繞OO軸在水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)。矩形線圈通過(guò)滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，下列判斷正確的是( )A. 矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eNBScostB. 矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)/2時(shí)間時(shí)，電流表的讀數(shù)為0C. 當(dāng)P位置不動(dòng)，R增大時(shí)，電壓表示數(shù)也增大D. 當(dāng)P位置向上移動(dòng)、R不變時(shí)，電流表示數(shù)減小解析： 從題圖所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為eNBScost，A項(xiàng)正確；電流表讀數(shù)為交流的有效值，不隨時(shí)間改變，所以讀數(shù)不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表測(cè)量的是矩形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，當(dāng)P位置不動(dòng)，R增大時(shí)，電壓表示數(shù)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)P位置向上移動(dòng)，輸出電壓升高，R不變時(shí)，輸出功率增大，電流表的示數(shù)增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A7. 夏季來(lái)臨，空調(diào)、冷風(fēng)機(jī)等大功率用電器使用增多，用戶(hù)消耗的功率增大。如圖所示，已知發(fā)電廠的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)比均不變，則下列說(shuō)法正確的是( )A. 變壓器的輸出電壓U2增大，且U2>U1B. 變壓器的輸出電壓U4增大，且U4<U3C. 輸電線損耗的功率占總功率的比例減小D. 輸電線損耗的功率增大解析：由于發(fā)電廠的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)比不變，變壓器的輸出電壓U2不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；大功率用電器使用增多，用戶(hù)消耗的功率增大，輸電線電流I2增大，輸電線損耗的功率P損IR增大，輸電線損耗的電壓U損I2R增大，降壓變壓器的輸入電壓U3U2U損減小，降壓變壓器的輸出電壓U4減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；由可知，輸電線損耗的功率占總功率的比例增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D8. (多選)圖甲為理想變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)比為41，電壓表和電流表均為理想電表，原線圈接圖乙所示的正弦交流電，圖中Rt為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻。下列說(shuō)法正確的是()A. 交流電壓u的表達(dá)式u36sin100t VB. 變壓器原、副線圈中的電流之比為14C. 變壓器輸入、輸出功率之比為14D. Rt處溫度升高時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變大解析：由交變電流的圖象知交流電的周期為0.02 s，由100 rad/s，交流電的最大值為36 V，代入交變電流的表達(dá)式得A項(xiàng)正確；由，B項(xiàng)正確；變壓器的輸入功率等于輸出功率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原線圈兩端的電壓由發(fā)電機(jī)兩端的電壓決定，與負(fù)載變化無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：AB9. xx·浙江高考如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶(hù)間連有一理想變壓器，流入用戶(hù)端的電流為I2。則()A. 用戶(hù)端的電壓為B. 輸電線上的電壓降為UC. 理想變壓器的輸入功率為IrD. 輸電線路上損失的電功率為I1U解析：由理想變壓器輸入、輸出功率相等可知P1P2，即U1I1U2I2，U2，A正確。輸電線上的電壓降為UUU1，B錯(cuò)。理想變壓器的輸入功率PU1I1UI1Ir，C錯(cuò)。輸電線路上損失的電功率為PI·rI1UI1U1，D錯(cuò)。答案：A10. (多選)如圖所示，變壓器輸入交變電壓u311sin100t(V)，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為21，已知電水壺額定功率為880 W，排氣扇機(jī)內(nèi)電阻為1 ，電流表示數(shù)為16 A，各用電器均工作正常。電表均為理想電表，則()A. 電壓表示數(shù)為110 VB. 變壓器的輸入功率為1760 WC. 排氣扇輸出功率為827 WD. 保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于32 A解析：由交流電表達(dá)式可知輸入電壓有效值為220 V，結(jié)合匝數(shù)比可知電壓表讀數(shù)為110 V，則A正確；變壓器輸入功率P總1760 W，則B正確；電水壺工作電流I8 A，則排氣扇工作電流I8 A, 其功率PUI880 W，排氣扇輸出功率P出PI2R816 W，則C錯(cuò)誤；原線圈正常工作電流為8 A，則D錯(cuò)誤。答案：AB11. xx·南京模擬如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，R120 ，R230 ，C為電容器。已知通過(guò)R1的正弦交流電電流如圖乙所示，則()A. 交流電的頻率為0.02 HzB. 原線圈輸入電壓的最大值為200 V C. 電阻R2的電功率約為6.67 W D. 通過(guò)R3的電流始終為零解析：根據(jù)變壓器原理可知原、副線圈中電流的周期、頻率均相同，周期為0.02 s、頻率為50 Hz，A錯(cuò)；由圖乙可知通過(guò)R1的電流最大值為Im1 A，根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um20 V，再根據(jù)原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200 V，B錯(cuò)；因?yàn)殡娙萜饔型ń涣鳌⒆柚绷鞯淖饔?，則有電流通過(guò)R3和電容器，D錯(cuò)；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關(guān)系和并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，電阻R2的電流有效值為I，電壓有效值為U，電阻R2的電功率為P2UI W，C對(duì)。答案：C12. 如圖所示，理想變壓器原線圈與燈泡A串聯(lián)后，加上電壓為U1的交變電流，副線圈兩端電壓為U2，接有B和C兩個(gè)燈泡。若A、B、C是三個(gè)完全相同的燈泡且均正常發(fā)光，則為()A. 41 B. 31C. 21 D. 11解析：A、B、C三燈泡中電流相同，設(shè)為I，則原、副線圈中電流分別為I、2I。由可知，2，Uab2U2，A燈兩端電壓等于B、C兩燈兩端電壓，即UAU2，又因U1UabU23U2，所以3。答案：B二、非選擇題(本題共16分)13. 一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000 kW，輸出電壓的有效值為4000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻R1 k。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V 60 W)。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，求：(1)T1和T2的變壓比分別為多少？(2)有多少盞燈泡可正常發(fā)光？解析：畫(huà)出遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，如圖所示。(1)T1原線圈上的電流I1，可得I11000 A輸電線路上消耗的功率為PIR400 kW，可得輸電線上的電流為I220 AT1的變壓比為T(mén)1副線圈兩端的電壓為U2200 kV輸電線上的電壓損失為UI2R20 kV所以，降壓變壓器T2原線圈兩端電壓為U3U2U180 kV故T2的變壓比為。(2)據(jù)降壓變壓器T2的功率關(guān)系，有U3I260n，解得n6×104盞。答案：(1)(2)6×104盞