浙江省高考物理 能力突破 10.2變壓器 電能的輸送.doc

浙江2013年物理高考能力突破：10.2變壓器 電能的輸送(40分鐘 100分)一、單項選擇題(本題共4小題，每小題8分，共32分，每小題只有一個選項符合題意)1.(2012泰州模擬)原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端接一正弦交變電流，為了使變壓器輸入功率增大，可以采取的措施有( )a.只增加原線圈的匝數(shù)n1 b.只減少副線圈的匝數(shù)n2c.只減少負(fù)載電阻r的阻值 d.只增大負(fù)載電阻r的阻值2.(2012金華模擬)如圖所示，一理想自耦變壓器線圈ab繞在一個圓環(huán)形的閉合鐵芯上，輸入端ab間加一正弦式交流電壓，在輸出端bp間連接了理想交流電流表、燈泡和滑動變阻器，移動滑動觸頭p的位置，可改變副線圈的匝數(shù)，變阻器的滑動觸頭標(biāo)記為q.則( )a.只將q向下移動時，燈泡的亮度變大b.只將q向下移動時，電流表的讀數(shù)變大c.只將p順時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變大d.只提高輸入端的電壓u1時，電流表的讀數(shù)變大3.(預(yù)測題)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，r1=20 ，r2=30 ，c為電容器.已知通過r1的正弦式交流電如圖乙所示，則( )a.交流電的頻率為0.02 hzb.原線圈輸入電壓的最大值為c.電阻r2的電功率約為6.67 wd.通過r3的電流始終為零4.一輸入電壓為220 v,輸出電壓為36 v的變壓器副線圈燒壞,為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù),某同學(xué)拆下燒壞的副線圈,用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈.如圖所示,然后將原線圈接到220 v交流電源上,測得新繞線圈的端電壓為1 v,按理想變壓器分析,該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為( )a.1 100,360b.1 100,180c.2 200,180d.2 200,360二、不定項選擇題(本題共4小題，每小題8分，共32分，每小題至少一個選項符合題意)5.(2011山東高考)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 v，變電所需適時進(jìn)行調(diào)壓，圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖.保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動接頭p上下移動時可改變輸出電壓.某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖乙所示.以下正確的是( )a. b. 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6.(創(chuàng)新題)如圖所示，t為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計，則當(dāng)開關(guān)s閉合時( )a.交流電壓表v2和v3的示數(shù)一定都變小b.交流電壓表v3的示數(shù)變小c.交流電流表a1、a2和a3的示數(shù)一定變大d.a1的示數(shù)變大7.(易錯題)如圖所示，理想變壓器初級線圈的匝數(shù)為n1，次級線圈的匝數(shù)為n2，初級線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表v的示數(shù)為220 v,負(fù)載電阻r=44 ，電流表a1的示數(shù)為0.20 a.下列判斷中正確的是( )a.初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為21b.初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為51c.電流表a2的示數(shù)為1.0 ad.電流表a2的示數(shù)為0.4 a8.某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3106 kw.現(xiàn)用500 kv電壓輸電，則下列說法正確的是( )a.輸電線上輸送的電流大小為2105 ab.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kvc.若改用5 kv電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108 kwd.輸電線上損失的功率為pu2/r，u為輸電電壓，r為輸電線的電阻三、計算題(本大題共2小題，共36分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)9.(16分)圖甲是一理想變壓器的電路連接圖,圖乙是原線圈兩端所加的電壓隨時間變化的關(guān)系圖象,已知原、副線圈的匝數(shù)比為101,電流表a2的示數(shù)為2 a,開關(guān)s斷開,求:(1)變壓器的輸入功率和電壓表的示數(shù);(2)將開關(guān)s閉合,定性分析電路中三只電表的示數(shù)變化情況.(3)若將電流表a2置換成一只具有單向?qū)щ娦缘亩O管,電壓表示數(shù)為多少?10.(2012東莞模擬)(20分)在遠(yuǎn)距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失.有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率為p=500 kw,當(dāng)使用u=5 kv的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800 kwh.求：(1)輸電效率和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？答案解析1.【解析】選c.由知,當(dāng)n1增大時，u2減小，當(dāng)減小n2時，u2也減小，又根據(jù)知，a、b、d均錯誤，c正確.2.【解析】選d.只將q向下移動時，滑動變阻器連入電路的阻值變大，但副線圈兩端的電壓不變，故燈泡亮度不變，a錯；只將q向下移動時，副線圈中的電流減小，電流表的讀數(shù)變小，b錯；只將p順時針方向移動時，由知u2減小，則由i2=知i2減小，即電流表的讀數(shù)變小，c錯；只提高輸入端的電壓u1時，u2將增大，電流表的讀數(shù)變大，d正確.3.【解析】選c.由圖乙可知交流電頻率為50 hz，所以a錯.副線圈電壓最大值u2=im1r1=20 v,由可知，原線圈電壓的最大值u1=200 v,b錯.r1和r2并聯(lián)，,故c正確；因電容器接交流電有充放電電流，故d錯.4.【解析】選b.對新繞線的理想變壓器,根據(jù)變壓比公式得n1= =1 100，變壓器燒壞前,同理n2= =180,b正確.5.【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點： (1)根據(jù)圖象找出最大值、周期，寫出瞬時值表達(dá)式.(2)變壓器原、副線圈的電壓均為有效值.(3)根據(jù)變壓器中電壓關(guān)系確定如何改變原線圈匝數(shù).【解析】選b、d.由圖象可知，正弦式交變電壓的最大值為，其周期為0.02 s,可得其表達(dá)式為，b選項正確，又在u1、n2不變的前提下通過改變n1來使u2增大，由可得應(yīng)使n1減小，故應(yīng)將p適當(dāng)上移，d選項正確.6. 【解析】選b、d.在理想變壓器中，因為u不變，故v2示數(shù)不變；閉合s時，負(fù)載電阻變小，副線圈中電流i2增大，a2示數(shù)增大，由p入=p出,即i1u1=i2u2可知a1示數(shù)增大，因為ab和cd導(dǎo)線的電阻不可忽略，v3改測r2兩端電壓，故v3示數(shù)變小.r1兩端電壓減小，故流過r1處的電流i3變小，a3示數(shù)變小，故b、d正確.【總結(jié)提升】理想變壓器動態(tài)分析的兩種類型(1)匝數(shù)比不變，原、副線圈的電壓u1、u2不變，電流i1、i2，功率p1、p2隨負(fù)載電阻的變化而變化.(2)負(fù)載電阻不變，原線圈的電壓u1不變，副線圈兩端的電壓u2、電流i1、i2，功率p1、p2隨匝數(shù)比的變化而變化.【變式備選】(2012海口模擬)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為15,原線圈兩端的交變電壓為.氖泡在兩端電壓達(dá)到100 v時開始發(fā)光，下列說法中正確的有( )a.開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100 hzb.開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 vc.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【解析】選a、b.由于副線圈電壓由原線圈決定，則不論負(fù)載如何變化，電壓表的讀數(shù)不變，始終為有效值100 v，b正確，c錯誤；交流電每個周期內(nèi)氖泡發(fā)光兩次，每秒發(fā)光100次，則氖泡發(fā)光頻率為100 hz，a正確；開關(guān)斷開后，負(fù)載電阻增大、電流減小，則變壓器的輸出功率減小，d錯誤.7.【解析】選b、c.對于理想變壓器，p1=u1i1=2200.20 w=44 w，則負(fù)載電阻消耗的功率p2=p1=44 w，據(jù)，得，則,故b正確，a錯誤；a2的讀數(shù)，故c正確，d錯誤.8.【解析】選b.輸出電功率p=3106 kw，輸電電壓u=500 kv，則輸電線上輸送的電流大小，所以a錯；輸電線上由電阻造成的電壓損失，所以b正確；輸電線上損失的功率，所以d錯誤；若損失功率為p=9108 kw 時，p遠(yuǎn)大于輸出功率，不符合實際，故c錯誤.9.【解析】(1)由圖乙可知輸入電壓的有效值u1=200 v(2分)由得,u2= =20 v(2分)變壓器的輸入功率p1等于輸出功率p2故p1=p2=u2i2=202 w=40 w(2分)(2)將s閉合,u2不變,即電壓表示數(shù)保持20 v不變;(2分)由于負(fù)載增多,負(fù)載總電阻減小,電流表a2的示數(shù)增大;(2分)次級線圈的輸出功率增加,初級線圈的輸入功率隨之增加,電流表a1的示數(shù)增大.(2分)(3)接入二極管后,電壓表兩端的u-t圖象如圖所示,設(shè)電壓表示數(shù)為u,則 (2分)解得u=141.4 v(2分)答案：(1)40 w 20 v(2)a1示數(shù)增大 a2示數(shù)增大 v示數(shù)不變(3)141.4 v10.【解析】(1)輸送功率p=500 kw,一晝夜輸送電能e=pt=12 000 kwh(2分)輸電線上損失的電能e=4 8