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1、2019 高三物理二轮练习精品练习：10.2 变压器远距离输电1. 一个理想变压器的次级线圈与初级线圈匝数比为 10:1 ，把初级线圈接入 u22 2sin(100 t )V 的交流电源上，那么 ()A、用交流电压表测量次级输出电压为 220 2V B、次级线圈上的交流电的频率为 500HzC、次级接入 R1k 的负载电阻，那么通过初级线圈的电流有效值为 2.2A1D、次级接入 R1k的负载，那么在 4周期内负载 R上产生热量为 0.242J解析该题考查变压器的原理、 变压器能够改变交变电压， 但不改变交流电的频率、由表达式可知，电压有效值 U1 22V，频率 f 50Hz，n2U2n2U2n
2、 U1220V，A、B 均不正确、 I 2 R0.22A ，I 1n I 2 2.2A，C112选项正确、由 PI 2Rt，可知 D选项正确、答案 CD2、如图是远距离输电的示意图，以下说法正确的选项是()A、a 是升压变压器， b 是降压变压器B、a 是降压变压器， b 是升压变压器C、a 的输出电压等于b 的输入电压D、a 的输出电压等于输电线上损失的电压解析远距离输电提高电压可以减小能量在输送过程中的损失， a 的输出电压 b 的输入电压导线上的电压， B、C、D错误、答案 A3. 如下图，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为 n. 原线圈接正弦交流电压 U，输出端接有一个交流电流表和一
3、个电动机，电动机线圈电阻为 R. 当输入端接通电源后， 电流表读数为 I ，电动机带动一重物匀速上升、以下判断正确的选项是 ()A、电动机两端电压为IRB、电动机消耗的功率为I 2RC、原线圈中的电流为nIUID、变压器的输入功率为n解析因电动机是非纯电阻电路，UIR，PI 2R，A、B 错；电动UUI机两端电压为 n，故电动机消耗的功率为n ，即为变压器的输入功率、I原线圈中的电流 I 0n，D 对， C错、答案 D10:1 ，R4、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为120，R2 30，C为电容器、通过 R1 的正弦交流电电流如图所示，那么 ()A、交流电的频率为0.02HzB、原线圈
4、输入电压的最大值为2002VC、电阻 R2 的电功率约为6.67WD、通过 R3 的电流始终为零解析根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为 0.02s 、频率为 50Hz，A 错；由图可知通过 R 的电流最大值为I 1A，根据欧姆定律可知其最大电压为1U20V，再根据原副线圈mm的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200V，B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，那么有电流通过R3 和电容器， D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系和并联电路特点可I RUm 1m知，电阻 R2 的电流有效值为 I 2R2，电压有效值为 U2V，电阻20R2 的电功率为 P2 U
5、I 3 W，C对、答案 C5、某水电站，用总电阻为 2.5 的输电线输电给 500km外的用户，其输出电功率是 3106kW.现用 500kV 电压输电，那么以下说法正确的选项是 ()A、输电线上输送的电流大小为2.0 105AB、输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC、假设改用 5kV 电压输电，那么输电线上损失的功率为9108kWU2D、输电线上损失的功率为 P r ，U 为输电电压， r 为输电线的电阻P3106103解析输电线上输送的电流为 I U 500103 A6103A，A 项错误；输电线上损失的电压为 U损 IR61032.5V 1.5 104V15kV，B项正确；当用 5k
6、V 电压输电时，输电线上损失的功率不会超过 3106kW，与实际情况相背，故U2C 项错误；当用公式P r 计算损失的功率时， U为输电线上损失的电压而不是输电电压，D项错误、答案 B6、如下图， 50 匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B2 10 T 的水平匀强磁场中， 线框面积 S0.5m2 ，线框电阻不计、 线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 200rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“ 220V60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为 10A，以下说法正确的选项是 ()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50
7、02VC、变压器原、副线圈匝数之比为25:11D、允许变压器输出的最大功率为5000W解析图示位置为中性面，穿过线框的磁通量为最大，A 项错；线框中产生交变电压的最大值为EmaxNBS5002V，其有效值应为UEmax2500V，B 项错；副线圈接入一只“ 220V60W”灯泡，且灯泡正常发光，故副线圈的电压为 220V，根据原副线圈的电压比等于匝数比，即等于 25:11 ，C 项对；熔断器允许通过的最大电流为 10A，即原线圈上的最大功率为 5000W，根据能量守恒知，允许变压器输出的最大功率为 5000W，故 D项对、答案 CD7、一理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1 ，原线圈输入电
8、压的变化规律如图所示，副线圈所接电路如图所示， P 为滑动变阻器的触头、以下说法正确的选项是 ()A、副线圈输出电压的频率为50HzB、副线圈输出电压的有效值为31VC、P 向右移动时，原、副线圈的电流比减小D、P 向右移动时，变压器的输出功率增加解析由图可知，周期T2102s，频率 f 50Hz，A 对；原线UmU1n1圈输入电压的最大值Um310V，有效值为 U12220V，根据 U2n2 ，副线圈输出电压的有效值为U220I 1 10 V22V，B 错；根据 UI UI ，I 221122U2n2U1n1，所以，不管 P 如何移动，原、副线圈的电流比不变，C错；2U2变压器的输出功率 P
9、2 R，P 向右移动时，电阻变小，变压器的输出功率增加， D对、答案 AD8、如下图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R1、R2、R3 和 R4 均为固定电阻，开关 S 是闭合的、 V1 和 V2 为理想电压表，读数分别为 U1 和 U2；A1 、A2 和 A3 为理想电流表，读数分别为I 1、I 2 和 I 3. 现断开 S，U1 数值不变，以下推断中正确的选项是()A、U2 变小， I 3 变小B、U2 不变、 I 3 变大C、I 1 变小、 I 2 变小D、I 1 变大、 I 2 变大解析因为变压器的匝数与 U1 不变，所以 U2 不变、当 S 断开时，因为负载电阻增大，
10、故次级线圈中的电流 I 2 减小，由于输入功率等于输出功率，所以 I 1 也将减小， C正确；因为 R2 的电压减小，故 R2、 R3 两端的电压将增大， I 3 变大， B 正确、答案 BC9. 为探究理想变压器原、 副线圈电压、 电流的关系， 将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上， 副线圈连接相同的灯泡 L1 、L2，电路中分别接了理想交流电压表 V1、V2 和理想交流电流表 A1、A2，导线电阻不计，如下图、当开关 S 闭合后 ()A、A1 示数变大，B、A1 示数变大，C、V2 示数变小，D、V2 示数不变，A1 与 A2 示数的比值不变A1 与 A2 示数的比值变大V1 与 V
11、2 示数的比值变大V1 与 V2 示数的比值不变解析当开关 S 闭合后，输出功率变大，所以，由 PUI，可知 A1 示数变大，根据变压器的原、 副线圈的电流比等于匝数反比， 可判断 A 对， B 错；根据变压器的原、副线圈的电压比等于匝数之比， V1 示数不变，故 V2 示数也不变， V1 与 V2 示数的比值一定也不变， C 错，D对、答案 AD10. 如下图，一理想变压器原副线圈匝数之比为 4:1 ，原线圈两端接入一正弦交流电源； 副线圈电路中 R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表、以下结论正确的选项是 ()A、假设电压表读数为6V，那么输入电压的最大值为242VB、假设输入电
12、压不变，副线圈匝数增加到原来的2 倍，那么电流有的读数减小到原来的一半C、假设输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2 倍，那么输入功率也增加到原来的2 倍D、假设保持负载电阻的阻值不变， 输入电压增加到原来的2 倍，那么输出功率增加到原来的4 倍n解析假设电压表读数为6V，那么输入电压有效值为1Un2U1224V，因此其最大值为 24 2V，A 正确；假设输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的 2 倍，那么输出电压也增加到原来的 2 倍，电流表示数应增加到原来的 2 倍，B 错；假设输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的 2 倍，那么输出电流减小到原来的一半， 输入功率等于输出功率即 PI
13、U 也减小到原来的一半， C错；假设保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的 2 倍，输出电压增大到原来的 2U2倍，那么由 P R可知输出功率增加到原来的 4 倍， D正确、答案 AD11、交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴 OO匀速转动、一小型发电机的线圈共 220 匝，线圈面积 S 0.05m2，线圈转动的频率为 50Hz，线圈内阻不计， 磁场的磁感应强2度 B T. 用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220V11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端 a、b 与电机之间接一个理想变压器，电路如下图，求：(1) 发电机的输出电压为多少？(2) 变压器原、
14、副线圈的匝数比为多少？(3) 与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？解析 (1) 根据 EmNBS1100 2V，Em得输出电压的有效值为U121100V.U1n1(2) 由U2n2可得 n1 : n25:1.P 211000(3) I 1U1 1100 A20A.答案 (1)1100V(2)5:1(3)20A12、有一台内阻为 4的发电机，供给一个学校照明用电，如下图、升压变压器匝数比为 1:4 ，降压变压器的匝数比为 4:1 ，输电线的电阻 R4 ，全校共 22 个班，每班有“ 220V40W”的灯 6 盏、假设保证全部电灯正常发光，那么：(1) 发电机的输出功率多大？(2) 发电机
15、的电动势多大？(3) 输电效率是多少？(4) 假设使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？解析 (1) 对降压变压器 U2I 2U3I 3nP灯 22640W5280W4而 U21U3880VnP灯I 2U26A2对升压变压器 U1I 1U2I 2I 2RU2 I 25424W.1(2) U2U2I 2R904V， U14U2226VU2I 2又 U1 I 1 U2I 2， I 1 U1 24A EU1I 1r 322V.P有5280(3) P出100%5424 100%97%.(4) 灯数减半时，发电机输出功率为 P2676W、故发电机输出功率不减半、答案 (1)5424W(2)322V(3)97%(4) 不减半