2023新教材高中物理第三章交變電流階段回顧(第3-4節(jié))作業(yè)新人教版選擇性必修第二冊(cè)

階段回顧(第3～4節(jié))易錯(cuò)點(diǎn)一變壓器的原理及應(yīng)用1．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的高電壓，所用的器材叫電壓互感器。如下所示的四個(gè)圖中，能正確反映其工作原理的是()答案B解析由電壓互感器的工作原理可知，電壓互感器應(yīng)跨接在火線與零線之間，且由于電壓與匝數(shù)成正比，故電壓互感器應(yīng)使高壓電線并聯(lián)接入匝數(shù)較多的線圈上，B正確。易錯(cuò)點(diǎn)二含多個(gè)副線圈的變壓器問題2.如圖所示為理想變壓器。原線圈的匝數(shù)為1000匝，兩個(gè)副線圈n2＝50匝，n3＝100匝，L1是“6V2W”的小燈泡，L2是“12V4W”的小燈泡，當(dāng)n1接上交變電壓時(shí)，L1、L2都正常發(fā)光，那么原線圈中的電流為()A.eq\f(1,60)AB.eq\f(1,30)AC.eq\f(1,20)AD.eq\f(1,10)A答案C解析變壓器的輸出功率P出＝2W＋4W＝6W，由P入＝P出，得I1U1＝6W，又因?yàn)閑q\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以U1＝eq\f(n1,n2)U2＝eq\f(1000,50)×6V＝120V，所以I1＝eq\f(6,120)A＝eq\f(1,20)A，C正確。3.一理想變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)為n1＝100匝，次級(jí)線圈匝數(shù)n2＝30匝，n3＝20匝，一個(gè)電阻為48.4Ω的小燈泡接在次級(jí)線圈n2與n3上，如圖所示。當(dāng)初級(jí)線圈與e＝220eq\r(2)sinωt(V)的交流電源連接后，變壓器的輸入功率是()A．10W B．20WC．250W D．500W答案A解析由圖可知燈泡所接副線圈的有效匝數(shù)n4＝10匝，原線圈電壓U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，由eq\f(U1,U4)＝eq\f(n1,n4)得U4＝22V，所以小燈泡的功率P燈＝eq\f(U\o\al(2,4),R燈)＝eq\f(222,48.4)W＝10W，又因?yàn)槔硐胱儔浩鞯妮斎牍β实扔谳敵龉β?，所以變壓器的輸入功率?0W，A正確。易錯(cuò)點(diǎn)三原線圈連接有用電器的變壓器問題4．如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，副線圈接三個(gè)相同的燈泡，設(shè)其中一個(gè)燈泡中的電流為I，兩端電壓為U，原線圈中串有一個(gè)相同的燈泡L，則()A．燈L兩端的電壓為3UB．燈L中的電流為3IC．燈L兩端的電壓為UD．燈L兩端的電壓無法計(jì)算答案C解析因與副線圈相連的每個(gè)燈泡中的電流為I，兩端電壓為U，所以副線圈中的總電流為3I，原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，所以原、副線圈中的電流之比為1∶3，則原線圈電流為I，燈泡L中的電流為I，兩端電壓為U，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。5．如圖所示，兩個(gè)相同的燈泡A、B，分別接在理想變壓器的原、副線圈上，燈泡電阻不隨溫度變化。已知原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，電源電壓為U，則()A．燈泡A、B兩端的電壓之比UA∶UB＝2∶1B．通過A、B燈的電流之比IA∶IB＝2∶1C．燈泡A、B消耗的功率之比PA∶PB＝4∶1D．燈泡A、B兩端的電壓分別是UA＝eq\f(1,5)U、UB＝eq\f(2,5)U答案D解析通過燈泡A、B的電流分別為變壓器原、副線圈中的電流，IA∶IB＝n2∶n1＝1∶2，B錯(cuò)誤；因?yàn)闊襞軦、B相同，所以燈泡A、B兩端的電壓之比等于電流之比，故UA∶UB＝1∶2，A錯(cuò)誤；燈泡A、B消耗的功率之比等于電流的平方之比，故PA∶PB＝1∶4，C錯(cuò)誤；因?yàn)闊襞軧兩端的電壓為副線圈的輸出電壓，則原線圈電壓U1＝eq\f(n1,n2)UB＝2UB，而燈泡A兩端的電壓UA＝eq\f(1,2)UB，由于燈泡A跟原線圈串聯(lián)在電源兩端，則eq\f(1,2)UB＋2UB＝U，所以UA＝eq\f(1,5)U、UB＝eq\f(2,5)U，D正確。易錯(cuò)點(diǎn)四遠(yuǎn)距離輸電中各物理量的關(guān)系6.如圖所示，發(fā)電廠的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至用戶間輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，用戶得到的電壓為U2，則下列輸電導(dǎo)線上損耗功率的表達(dá)式中錯(cuò)誤的是()A．(U1－U2)I B．I2RC.eq\f(U\o\al(2,1),R) D.eq\f(U1－U22,R)答案C解析發(fā)電廠的輸出電壓為U1，用戶得到的電壓為U2，則輸電線上損失的電壓ΔU＝U1－U2，輸電線上損失的功率為P損＝ΔUI＝(U1－U2)I或P損＝eq\f(ΔU2,R)＝eq\f(U1－U22,R)，A、D正確，C錯(cuò)誤；因?yàn)檩旊娋€上的電流為I，則輸電線上損失的功率為P損＝I2R，B正確。本題要求選錯(cuò)誤的，故選C。7．遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是()A.eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2答案D解析根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系，可知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，A錯(cuò)誤；U2不是加在R兩端的電壓，故I2≠eq\f(U2,R)，B錯(cuò)誤；理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即I1U1＝I2U2，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq\o\al(2,2)R與下一級(jí)變壓器的輸入功率之和，C錯(cuò)誤，D正確。重難點(diǎn)一變壓器的動(dòng)態(tài)變化分析1．調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖甲所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，C、D之間輸入交變電壓，轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。圖甲中兩電表均為理想交流電表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器?，F(xiàn)在C、D兩端輸入圖乙所示正弦式交流電，變壓器視為理想變壓器，那么()A．由圖乙可知C、D兩端輸入的交變電流電壓u的表達(dá)式為u＝36sin100πt(V)B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，M、N之間輸出交流電壓的頻率增大C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí)，電阻R2消耗的電功率減小D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)增大，電壓表讀數(shù)也增大答案C解析由圖乙可知，交流電壓的最大值為36eq\r(2)V，周期為0.02s，則表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，A錯(cuò)誤；變壓器只能改變電流和電壓，不能改變交流電的周期和頻率，B錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí)，輸出端總電阻減小，副線圈電壓不變，總電流增大，故R1的分壓增大，并聯(lián)部分電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，故R2中的電流減小，消耗的電功率減小，則R3中的電流和電流表讀數(shù)增大，D錯(cuò)誤，C正確。2.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，則下列說法正確的是()A．當(dāng)t＝eq\f(1,600)s時(shí)，c、d間的電壓瞬時(shí)值為110VB．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22VC．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均減小D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均減小答案B解析將t＝eq\f(1,600)s代入c、d間電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式得，c、d間的電壓瞬時(shí)值為110eq\r(2)V，A錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，匝數(shù)之比為10∶1，原線圈兩端電壓的有效值為220V，所以副線圈電壓的有效值為22V，電壓表示數(shù)為22V，B正確；滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)的過程中，電阻增大，電壓表示數(shù)不變，電流表的示數(shù)減小，C錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，匝數(shù)之比變?yōu)?∶1，副線圈電壓增大，電壓表和電流表的示數(shù)均增大，D錯(cuò)誤。重難點(diǎn)二變壓器的復(fù)雜電路問題3．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1，R2＝20Ω，C為電容器，原線圈所加電壓u＝220eq\r(2)·sin100πt(V)。下列說法正確的是()A．副線圈兩端交變電壓的頻率為100HzB．電阻R2的電功率為24.2WC．原、副線圈磁通量變化率之比為10∶1D．通過電阻R3的電流始終為零答案B解析根據(jù)原線圈所加電壓u＝220eq\r(2)sin100πt(V)可知2πf＝100πrad/s，解得f＝50Hz，A錯(cuò)誤；原線圈電壓有效值U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，副線圈兩端電壓有效值U2＝eq\f(n2,n1)U1＝22V，電阻R2的電功率為PR2＝eq\f(U\o\al(2,2),R2)＝24.2W，B正確；理想變壓器原、副線圈磁通量變化率之比為1∶1，C錯(cuò)誤；電容器通交流、隔直流，故通過電阻R3的電流不為零，D錯(cuò)誤。4.(多選)一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，各元件正常工作，一個(gè)理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖所示，電壓表和電流表均為理想交流電表，則下列說法正確的是()A．原、副線圈中的電流之比為5∶1B．電壓表的讀數(shù)約為31.11VC．若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20Ω，則1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量約為2.9×103JD．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)，則兩電表讀數(shù)均減小答案BC解析原線圈接入電壓為220V的正弦交流電，原、副線圈的匝數(shù)比是5∶1，根據(jù)原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，可知電流之比為1∶5，A錯(cuò)誤；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為44V，由于副線圈接有二極管，它具有單向?qū)щ娦?，根?jù)電流的熱效應(yīng)知eq\f(44V2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝22eq\r(2)V≈31.11V，B正確；由選項(xiàng)B可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓有效值為22eq\r(2)V，則滑動(dòng)變阻器1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(U2,R)t＝eq\f(22\r(2)2,20)×60J＝2904J≈2.9×103J，C正確；若將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值減小，由于原線圈電壓與原、副線圈的匝數(shù)比不變，故電壓表的讀數(shù)不變，則副線圈中的電流增大，故原線圈中的電流即電流表的讀數(shù)增大，D錯(cuò)誤。重難點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電的分析與計(jì)算5．(2020·安徽省高二期中)遠(yuǎn)距離輸電原理圖如圖所示，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，當(dāng)K由2改接為1時(shí)，下列說法不正確的是()A．電壓表讀數(shù)增大B．電流表讀數(shù)減小C．燈泡的實(shí)際功率減小D．輸電線上損失的功率減小答案C解析發(fā)電站的輸出功率P1和輸出電壓U1不變，K接到1后，升壓變壓器副線圈匝數(shù)n2增多，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知副線圈電壓U2升高，所以輸電電壓增大，由于輸送功率不變，所以輸電線上的電流減小，即電流表示數(shù)減小，B正確；輸電線上損失的電功率P損＝I2R，電流減小，所以損失的功率減小，D正確；輸電線上損失的電壓U損＝IR，電流減小，所以U損減小，所以最終降壓變壓器的輸出電壓變大，即電壓表示數(shù)增大，A正確；燈泡兩端的電壓增大，所以燈泡的實(shí)際功率增大，C錯(cuò)誤。本題選不正確的，故選C。6．如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出功率P出＝5×104W，輸出電壓U1＝240V，輸電線總電阻R＝30Ω，允許損失的功率為輸出功率的6%，為滿足用戶的用電需求即讓用戶獲得的電壓為220V，則：(1)該輸電線路所使用的理想升壓變壓器、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？(2)能使多少盞“220V100W”的電燈正常發(fā)光？答案(1)6∶125235∶11(2)470解析(1)輸電線上損失的功率為：P損＝6%P出＝Ieq\o\al(2,2)R，所以I2＝eq\r(\a\vs4\al(\f(6%P出,R)))＝10A，又I1＝eq\f(P出,U1