2013高考物理专题练习：24变压器和电能输送要点.pdf

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1、育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 1 / 16 2013 高考物理专题练习： 24 变压器和电能输送 【重点知识解读】 1. 变压器是根据电磁感应现象工作的。变压器原副线圈的电压之比等于匝数之 比，即 1 2 U U = 1 2 n n ；理想变压器的输入功率等于输出功率。对于变压器，输入电 压决定输出电压，输出功率决定输入功率。 【高考命题动态】 交变电流与工农业生产和人们生活息息相关，也是高考必考内容。高考对变压器 和电能输送的考查涉及变压器、动态电路、电能输送等，难度中等。 【最新模拟题专项训练】 。 1.（2013 安徽黄山七校联考） 如图所示的交流电路

2、中，理想变压器输入电压为U1， 输入功率为 P1，输出功率为 P2，各交流电表均为理想电表当滑动变阻器R 的滑 动头向下移动时 ( ) A灯 L 变亮 B各个电表读数均变大 C因为 U1不变，所以 P1不变 DP1变大，且始终有P1= P2 答案： D 解析：当滑动变阻器R 的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输出电流 增大，电阻 R 两端电压增大，电压表读数减小，电灯L 变暗，选项 AB 错误；根 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 2 / 16 据变压器功率关系， P1变大，且始终有P1= P2，选项 C 错误 D 正确。 3.（2013辽宁沈阳二中测试

3、）如图甲所示，理想变压器原、 副线圈的匝数比为101，R120 ，R230，C为电容 器。已知通过 R1的正弦交流电如图乙所示，则( ) A.交流电的频率为 0.02 Hz B.原线圈输入电压的最大值为200 2 V C.电阻 R2的电功率约为 6.67 W D.通过 R3的电流始终为零 单向导电性等知识点，意在考查考生综合运用知识的能力。 【解题思路】由图2 可知，原线圈电压最大值为311V，有效值为 220V，选项 A 错误；由变压公式可知，副线圈输出电压为22V，根据二极管单向导电 性和有效值的定义可得，电压表示数为U=11 2 V，选项 B 错误；变压 器输出功率为 P=U 2/R=2

4、4.2W，变压器输入电流即电流表示数为 0.11A， 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 3 / 16 选项 C 正确；当二极管反向电压时，电压最大，二极管两端的最大电压 为副线圈输出电压最大值22 2 V，选项 D 正确。 【技巧点拨】由交变电流图象可以直接得出交变电流的最大值和周期，利用 相关知识可以得出有效值和频率。交变电流表和电压表示数都是交变电流的有效 值。理想变压器输入功率等于输出功率，由此可以得出变压器输入电流。 5 （2013 山东青岛二中测试）随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩 大，节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用

5、户供电， 用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R， 在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。在 满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（） A输电线上损耗的功率为 2 2 2 0 U RP B输电线上损耗的功率为 2 1 2 0 U RP C若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电 D采用更高的电压输电会降低输电的效率 6.（2013 安徽师大摸底）一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115，原 线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 随时间 t 的变化规律如图所示，副线圈 仅接入一个 10 的电阻，则 () A流过电阻的最大电流

6、是20 A B与电阻并联的电压表的示数是141 V C变压器的输入功率是2.2 10 3W 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 4 / 16 D在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是20 J 7 （2012 年 2 月河北省五校联盟模拟） “512”汶川大地震发生后，常州常发集团 向灾区人民捐赠一批柴油发电机。该发电机说明书的部分内容如表所示，现在 用一台该型号的柴油发电机给灾民临 时安置区供电， 如图所示发电机到安 置区的距离是 400m，,输电线路中的火 线和 零线均 为 GBCZ60 型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为 2.5 10 -4 。安

7、置区家用电器的总功率为 44kW，当这些额定电压为220V 的家 用电器都正常工作时： A输电线路中的电流为20A B发电机的实际输出电压为300V C 在输电线路上损失的电功率为8kW D如果该柴油发电机发的电是正弦式 交变电流，则其输出电压最大值是300V .答案： C 解析：当这些额定电压为220V 的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为 I=P/U=200A， 选项 A 错误； 发电机的实际输出电压为U+Ir2400=220V+200 2.5 10-42400V=260V，选项 B 错误；在输电线路上损失的电功率为P损 = I 2r2400= 20022.5 10-42400W=8

8、000W=8kW，选项 C 正确；如果该 柴油 发电 机 发 的电 是正 弦式 交 变 电流 ，则 其输 出 电 压 最 大值 是 260 1.4V=364V，选项 D 错误。 8 （2012 年 2 月武汉调研）如图所示，某变电站用10kV 的高压向 10km 外的小区 供电，输送的电功率为200kW。现要求在输电线路上损耗的功率不超过输 型号AED6500S 最大输出功率60kW 输出电压范围220300V 柴油 发电机 安置区 火线 零线 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 5 / 16 8.答案： CD 解析：由 P=UI 解得输电电流I=P/U=20A。

9、输电线路上损耗的功 率不超过 P损=200kW 2%=4kW， 由 P损=I 2R 解得 R=10. 由于输电线长度需要 20km，所以可以选择千米电阻0.5 /km以下的型号DYD100/C或型号 DYD150/C，符合要求的是选项CD。 9 （2013 唐山摸底）如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中 有一定值电阻 R 和两个小灯泡 L1、L2，最初电键 S 是断开的，现闭合电键S， 则 A副线圈两端电压变大 B灯泡 L1变亮 C电流表 A1示数变大 D电阻 R 中的电流变小 答案： C 解析：闭合电键S，副线圈两端电压不变，选项A 错误；副线圈输出电 流增大，电阻 R 中的

10、电流变大，灯泡L1两端电压降低，灯泡L1变暗，选项 BD 错 误； 电流表 A1示数变大，选项 C 正确。 10 （2013 温州八校联考）图10 中的变压器为理想变压器，原线圈匝数 1 n 与副线 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 6 / 16 圈匝数 2 n 之比为 10 : 1 ，变压器的原线圈接如图11 所示的正弦式交流电，电阻 20 321 RRR和电容器 C 连接成如图 10所示的电路，其中，电容器的击穿电 压为 8V，电压表 V为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（） A电压表 V的读数约为 7.07V B电流表 A的读数为 0.05A C电阻

11、2 R 上消耗的功率为 2.5W V的读数约为 7.07V，选项 A正确；变压器输出功率为P2=U2I2=U2 2/(R 1+R2)=(102 ) 2 40W=5.0W ，由 P1=U1I1=5.0W可得电流表 A的读数为2 /40=0.035A ，选项 B错误； 电阻 2 R 上消耗的功率为P2/2=2.5W，选项 C正确；若闭合开关S，R1和 R3并联部分 电压最大值为 7V，电容器不会被击穿，选项D错误。 11. （2013 湖北摸底）用电高峰期，电灯往往会变暗。我们可将这一现象简 化为如下问题进行研究 : 如图所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变 压器的副线圈上，通过等效电阻

12、为R的输电线连接两只灯泡L1和 L2。当开关 S闭 合时，下列说法正确的是 A.副线圈中的电流增大 B.原线圈中的电流减小 C.加在 R两端的电压增大 D.加在 L1两端的电压减小 答案：ACD 解析：当开关 S闭合时，副线圈中的电流增大， 加在 R两端的电压增大， 加在 L1两端的电压减小，选项ACD正确 B错误。 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 7 / 16 解析：当 R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大， 电阻 R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB 错 误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在

13、处出现火警时，电流表A 的示数变 大，选项 C 错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22V，电压表 V1示数为 22V，选项 D 正确。 13. （2012 江苏苏州期末）如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:1，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10，其余 电阻均不计从某时刻开始在原线圈c、d 两端加上如图乙所示的交变电压。则 下列说法中正确的有 A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1V B当单刀双掷开关与b 连接且在 0.01s时，电流表示数为2.2A C当单刀双掷开关由a 拨向 b 时，副线圈输出电压的频率变为25Hz D当单刀双掷开

14、关由a拨向 b 时，原线圈的输入功率变大 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 8 / 16 U R L2 L1 Q S 解析：当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22V，选项 A 错误；当单刀 双掷开关与 b 连接且在 0.01s 时，电流表示数为2.2A，选项 B 正确；当单刀双掷 开关由 a 拨向 b 时，副线圈输出电压的频率仍为50Hz，选项 C 错误；当单刀双掷 开关由 a 拨向 b 时，副线圈输出电压为44V，副线圈输出功率增大，原线圈的输 入功率变大，选项D 正确。 14 （2012 河北衡水中学期末）如图是一种理想自耦变压器示意图线圈绕在一个

15、圆环形的铁芯上， P 是可移动的滑动触头 AB 间接交流电压 U，输出端接通了两 个相同的灯泡 L1和 L2，Q 为滑动变阻器的滑动触头当开关S 闭合， P处于如图 所示的位置时，两灯均能发光下列说法正确的是（） AP 不动，将 Q 向右移动，变压器的输入功率变大 BP 不动，将 Q 向左移动，两灯均变暗 CQ 不动，将 P 沿逆时针方向移动，变压器的输入功率 变大 DP、Q 都不动，断开开关S，L1将变暗 .答案： C 解析： P 不动，将 Q 向右移动，变压器输出电流减小，输出功率减小，变压器的 输入功率变小，选项A 错误； P 不动，将 Q 向左移动，变压器输出电流增大，两 灯均变亮，选

16、项 B 错误； Q 不动，将 P 沿逆时针方向移动，变压器的副线圈匝数 增多，输出电压增大， 输出功率增大， 输入功率变大， 选项 C 正确；P、Q 都不动， 断开开关 S，L1将变亮，选项 D 错误。 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 9 / 16 15 （2012 北京海淀期末） 如图 2 甲所 示，一个理想变压器原、副线圈的匝 数比 n1：n2=6：1，副线圈两端接三条 支路，每条支路上都接有一只灯泡， 电路中 L 为电感线圈、 C 为电容器、 R为定值电阻。 当原线圈两端接有如图2 乙所 示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值

17、保持 不变，而将其频率变为原来的2 倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比， 下列说法中正确的是（） A副线圈两端的电压有效值均为216V B副线圈两端的电压有效值均为6V C灯泡变亮 D灯泡变亮 16 （2012 唐山调研） 2011 年入夏以来，中国南方贵州、云南、重庆等省市部分 地区出现持续高温、少雨天气，引起不同程度旱情，导致大面积农作物受灾，造 成群众饮水短缺等基本生活困难。目前旱情仍在持续中，电力部门全力确保灾区 的用电供应。如下图所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变， 如果发电厂欲增大输出功率，则下列说法正确的是（） A升压变压器的输出电压增大 B降压变压器的输

18、出电压增大 C输电线上损耗的功率增大 D输电线上损耗的功率占总功率的比例减少 图 2 u R L C 123 u/V 0 -362 t/10 -2s 乙 362 甲 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 10 / 16 【最新高考题专项检测】 1（2012山东理综）图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换 为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副 线圈的匝数分别为n1、n2。V 为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大 于 5000V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确 的是 A电压表的示数等于5V

19、 B电压表的示数等于 5 2 V C实现点火的条件是 2 1 n n 1000 D实现点火的条件是 2 1 n n 1000，变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 时，就会在钢针和金 属板间引发电火花进而点燃气体。选项C 正确 D 错误。 【考点定位】此题考查变压器、交变电流有效值及其相关知识。 2.（2011 新课标理综）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电 路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为 22W；原线圈电路中接有电 压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U 和 I 分别表示此时电压 3. (2012天津理综 )通过一理想变压器，经同一线路输送相同

20、的电功率P，原线圈 的电压 U 保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k 时， 线路损耗的电功率为P1。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电 功率为 P2。则 P1和 P2/ P1分别为 A kU PR ， n 1 B 2 kU P R， n 1 C kU PR ， 2 1 n D 2 kU P R， 2 1 n 【答案】 D 【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路电压为 kU， 线路中电流 I=P/kU， 线路损耗的电功率为P1=I 2R= 2 kU P R。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk， 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服

21、务诚信的运作 12 / 16 灯泡 熔断器 线路电压为 nkU，线路中电流 I=P/nkU，线路损耗的电功率为P2=I 2R= 2 nkU P R。 P2/ P1= 2 1 n ，选项 D 正确 ABC 错误。 【考点定位】本题考查变压器、电能输送等，意在考查考生灵活应用相关知识的 能力。 【点评】 此题考查电能的输送，考查输电功率的变化引起的其 5 （浙江省六校 2012 年 2 月联考 ）如图所示，50 匝矩形闭合导线框ABCD 处于磁 感应强度大小 B= 2 10 T 的水平匀强磁场中， 线框面积 S=0.5m 2， 线框电阻不计。 线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度 =200rad/s匀

22、速转动，并与理想变压器 原线圈相连，副线圈线接入一只“220V ，60W ”灯泡，且灯泡正常发光，熔断 器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 13 / 16 A图示位置穿过线框的磁通量为零 B线框中产生交变电压的有效值为500 2 V C变压器原、副线圈匝数之比为2511 D变压器输出端最多能并联83只 60 瓦的灯泡 6 （2013 四川自贡一诊）如右图所示，M 是一个小型理想变压器，原、副线圈匝 数之比 n1： n2=10： 1，接线柱 a、b 接一正弦交变电源， 电压tVu100sin311。 变压器右侧部分为一

23、火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传 感器（电阻随温度升高而减小） ，R1为一定值电阻。 下列说法正确的是 （） A当 R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小 B当 R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大 C当 R2所在处出现火警时，电流表A 的示数变小 D电压表 V1示数为 22V 答案 D 解析：当 R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大， 电阻 R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项AB 错 误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A 的示数变 大，选项 C 错误；由变压器变压公式，变压器输出电

24、压为22V，电压表 V1示数为 22V，选项 D 正确。 7. （2013安徽皖南八校联考）某理想变压器原、副线圈的匝数比为443，原线 圈 a.b间所接电原电压按图所示规律变化，副线圈接有负载电阻， 电流表的示数为 2.2 A，则下列判断正确的是 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 14 / 16 A.副线圈两端输出的电压为15 2V B.原线圈中的电流为0.15 A C变压器的输入、输出功率之比为443 D原线圈两端电压的瞬时值表达式为u2202 sin100t（V） 8、 （2013 江苏常州模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是101， 原线圈输入

25、交变电压u=1002 sin50t（V） ，在副线圈中串接有理想电流表和定 值电阻 R，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R=10 ，关于电路分析，下列说 法中正确的是：（） A、电流表示数是 1A B、电流表示数是 2 A C、电阻 R 消耗的电功率为10W D、电容器的耐压值至少是210V 答案： CD 解析：由变压公式， 副线圈输出电压为10V，由于交变电流可以通过并联在电阻R 两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项AB 错误；电阻R 消耗的电功率为 P=10 2/10W=10W， 选项 C 正确； 副线圈输出电压最大值为 210V， 电容器的耐压值至少是210V，选项

26、D 正确。 9. （2013河南三市联考） 如图所示，理想 变压器与电阻R,交流电压表 V、交流电流表A 按图甲 所示方式连接，已知变压器的原副线 圈的匝数比为电阻 R=10 D图乙是 R u A R C 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 15 / 16 两端电压 U 随时间变化的图象， Um=10 2V。则下列说法中正确的是 A.通过 R的电流 iR随时间 t 变化的规律是 iR= cos100t (A) B. 电流表 A 的读数为 C. 电压表 V 的读数为 10 2V D. 变压器的输人功率为1OW 学 科, 育星教育网http:/ 丰富的资源最快的更新优质的服务诚信的运作 16 / 16 育星教育网