高中物理人教版2本冊總復習總復習 同課異構(gòu)

重點強化卷(四)變壓器的應用及遠距離輸電(建議用時：45分鐘)一、選擇題1．理想變壓器正常工作時，在其兩側(cè)的原、副線圈中不一定相同的物理量是()A．交流電的頻率 B．輸入、輸出功率C．磁通量的變化率 D．電壓的最大值【解析】理想變壓器原、副線圈中交流電的頻率相同，磁通量的變化率相同，電壓不一定相同，功率相同，故選D.【答案】D2．如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1，兩個標有“12V6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端．當兩燈泡都正常工作時，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是()【導學號：05002130】圖1A．120V,A B．240V,AC．120V,A D．240V,A【解析】燈泡正常工作，副線圈電壓U2＝12V，副線圈電流I2＝2×eq\f(6,12)A＝1A，根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流I1＝eq\f(1,20)I2＝A，原線圈電壓U1＝20U2＝240V，選項D正確．【答案】D3．(多選)圖2(a)所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表．原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示．下列說法正確的是()(a)(b)圖2A．變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1B．變壓器原、副線圈中的電流強度之比為1∶4C．u隨t變化的規(guī)律為u＝51sin(50πt)V(國際單位制)D．若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大【解析】由題意，理想變壓器輸入、輸出功率之比為1∶1，選項A錯誤；變壓器原、副線圈中的電流強度與匝數(shù)成反比，即eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,4)，故選項B正確；由題圖(b)可知交流電壓最大值Um＝51V，周期T＝s，角速度ω＝100πrad/s，則可得u＝51sin(100πt)(V)，故選項C錯誤；RT的溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，電壓表示數(shù)不變，故選項D正確．【答案】BD4．(多選)如圖3乙所示，一理想自耦變壓器的原線圈接有如圖甲所示的正弦交變電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸良好，下列說法正確的是()【導學號：05002131】甲乙圖3A．交流電源的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0cos100πtVB．若僅將觸頭P向A端滑動，則電阻R消耗的電功率增大C．若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大D．若使電阻R增大的同時，將觸頭P向B端滑動，則通過A處的電流一定增大【解析】從題圖甲可看出，交流電的周期T＝2×10－2s，最大值為U0，所以交流電源的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0coseq\f(2π,T)tV＝U0cos100πtV，選項A正確；因原、副線圈兩端電壓與其匝數(shù)成正比，當僅將觸頭P向A端滑動時，副線圈兩端的電壓增大，即電阻R兩端的電壓增大，則電阻R消耗的電功率增大，選項B正確；若僅使電阻R增大，副線圈兩端的電壓不變，則電阻R消耗的電功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)減小，原線圈的輸入電功率也減小，選項C錯誤；將觸頭P向B端滑動，副線圈兩端的電壓減小，同時電阻R增大，通過R的電流I2＝eq\f(U2,R)減小，根據(jù)變壓器的特點，通過A處的電流也一定減小，選項D錯誤．【答案】AB5．(多選)如圖4為遠距離高壓輸電的示意圖．關(guān)于遠距離輸電，下列表述正確的是()圖4A．增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗的C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好【解析】電路中的功率損耗ΔP＝I2R線，而R線＝ρeq\f(l,S)，增大輸電線的橫截面積，可減小輸電線的電阻，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A項正確；由P＝UI來看，在輸送功率一定的情況下，輸送電壓U越大，則輸電電流越小，則功率損耗越小，B項正確；若輸電電壓一定，輸送功率越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C項錯誤；輸電電壓并不是電壓越高越好，因為電壓越高，對于安全和技術(shù)的要求越高，D項正確．【答案】ABD6．如圖5所示，某發(fā)電機輸出功率是100kW，輸出電壓是250V，從發(fā)電機到用戶間的輸電線總電阻為8Ω，要使輸電線上的功率損失為5%，而用戶得到的電壓正好為220V，則升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比分別是()【導學號：05002132】圖5A．16∶1190∶11 B．1∶1611∶190C．1∶16190∶11 D．16∶111∶190【解析】輸電線損失功率P損＝100×103×5%W＝5×103W，所以，輸電線電流I2＝eq\r(\f(P損,R總))＝25A，升壓變壓器原線圈電流I1＝eq\f(P總,U1)＝400A，故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,16).升壓變壓器副線圈兩端電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝4000V，輸電線損失電壓U損＝I2R總＝200V，降壓變壓器原線圈電壓U3＝U2－U損＝3800V，故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(190,11)，故選項C正確．【答案】C7．如圖6所示的甲、乙兩電路中，當a、b兩端與e、f兩端分別加上110V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為55V．若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為()圖6A．220V,220V B．220V,110VC．110V,110V D．220V,0【解析】當a、b兩端接110V電壓時，c、d間獲得的電壓為55V，說明c、d間線圈的匝數(shù)為原線圈a、b間匝數(shù)的一半；反過來，當c、d兩端接110V電壓時，由電壓與匝數(shù)的關(guān)系知，a、b間電壓應為220V．當e、f兩端接110V電壓時，g、h間電壓為55V，說明g、h間電阻為e、f間電阻的一半；當g、h兩端接110V電壓時，其等效電路如圖所示．e、g間沒有電流，e、g間電壓為零，所以e、f間電壓與g、h間電壓相等，為110V，故B正確．【答案】B8．如圖7為遠距離輸電示意圖，發(fā)電機的輸出電壓U1、輸電線的電阻和理想變壓器匝數(shù)均不變，且n1∶n2＝n4∶n3.當用戶消耗的功率增大時，下列表述正確的是()【導學號：05002133】圖7A．用戶的電壓U4增加B．恒有U1∶U2＝U4∶U3C．輸電線上損耗的功率減小D．發(fā)電機的輸出功率不變【解析】當用戶消耗的功率增大時，降壓變壓器的輸出電流增大，則輸電線上的電流增大，可知輸電線上的電功率損耗增大、電壓損耗增大，又因發(fā)電機的輸出電壓U1不變，則U2不變，可知降壓變壓器的輸入電壓減小，所以用戶得到的電壓U4減小，故A、C錯誤．因為原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)之比，則U1∶U2＝n1∶n2，U3∶U4＝n3∶n4，因為n1∶n2＝n4∶n3，所以U1∶U2＝U4∶U3，故B正確．發(fā)電機的輸出功率等于用戶消耗的功率加上輸電線上損耗的功率，故D錯誤．【答案】B9．(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖8所示，發(fā)電機的輸出電壓為220V，輸電線總電阻為r，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220V的用電器正常工作，則()圖8\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)\f(n2,n1)<eq\f(n3,n4)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【解析】由于輸電線上有電阻，所以考慮到電壓損失，則有升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，根據(jù)變壓器的電壓與匝數(shù)之比的關(guān)系，可知要讓用電器正常工作，必須有eq\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)，故A項對，B、C項錯；考慮到輸電線上也有電功率的損失，可知D項也對．【答案】AD10.圖9為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導氣管，視變壓器為理想變壓器．原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220V降至110V．調(diào)節(jié)前后()【導學號：05002134】圖9A．副線圈中的電流比為1∶2B．副線圈輸出功率比為2∶1C．副線圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線圈輸入功率比為1∶2【解析】根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副線圈上的電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即調(diào)節(jié)前后，副線圈上電流之比為2∶1，選項A錯誤；根據(jù)P＝UI知，U、I均變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時，副線圈上輸出的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，即調(diào)節(jié)前后副線圈的輸出功率之比為4∶1，選項B錯誤；根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，當U2由220V降至110V時，n2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即調(diào)節(jié)前后副線圈接入的匝數(shù)比為2∶1，選項C正確；根據(jù)理想變壓器P入＝P出，所以原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，即調(diào)節(jié)前后原線圈輸入功率之比為4∶1，選項D錯誤．【答案】C二、非選擇題11．在遠距離輸電時，如果升壓變壓器輸出電壓是2000V，輸出功率是10kW，輸電線電阻是20Ω，求：【導學號：05002135】(1)輸電線上損失的功率和損失的電壓；(2)用戶能得到的功率和電壓．【解析】本題考查高壓輸電線路中的電壓損失和功率損失，解題的關(guān)鍵是利用輸電線損失功率的公式P損＝I2R，求出輸送電流．(1)由P出＝I線U出，得I線＝eq\f(P出,U出)＝eq\f(10×103,2000)A＝5A，則輸電線上損失的功率P損＝Ieq\o\al(2,線)R＝52×20W＝500W，損失的電壓ΔU＝I線R＝5×20V＝100V.(2)用戶得到的電壓和功率分別為U用＝U出－ΔU＝2000V－100V＝1900V，P用＝P出－P損＝10×103W－500W＝9500W.【答案】(1)P損＝500WΔU＝100V(2)P用＝9500WU用＝1900V12．如圖10所示，學校有一臺應急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為r＝1Ω，升壓變壓器匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為n3∶n4＝4∶1，輸電線總電阻為R線＝4Ω，全校有22間教室，每間教室安裝“220V40W”的電燈6盞，要求所有的電燈都正常發(fā)光，求：圖10(1)輸電線上損耗的電功率P損為多大？(2)發(fā)電機的電動勢E為多大？【解析】(1)所有電燈正常發(fā)光時消耗的功率為P燈＝40×22×6W＝5280W＝P4由于電燈正常發(fā)光時降壓變壓器副線圈兩端電壓U4＝220V所以降壓變壓器原線圈兩端電壓U3＝eq\f(n3,n4)U4＝eq\f(4,1)×220V＝880V兩變壓器之間輸電線上的電流為I線＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(P4,U3)＝eq\f(5280,880)A＝6A輸電線上損失的功率P損＝Ieq\o\al(2,線)R線＝62×