2022高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)三十二變壓器電能的輸送含解析新人教版

變壓器電能的輸送(建議用時(shí)40分鐘)1．將輸入電壓為220V，輸出電壓為6V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30V的理想變壓器。原線(xiàn)圈匝數(shù)不變，副線(xiàn)圈原來(lái)是30匝，那么副線(xiàn)圈新增匝數(shù)為()A．120匝B．150匝C．180匝D．220匝【解析】選A。由理想變壓器的電壓與匝數(shù)關(guān)系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，起初原、副線(xiàn)圈匝數(shù)分別是1100匝和30匝，把輸出電壓等于30V代入公式eq\f(U1,U2′)＝eq\f(n1,n2′)可得n2′＝150匝，所以需要新增150匝－30匝＝120匝，選項(xiàng)A正確。2.如下圖，理想變壓器原線(xiàn)圈的兩端a、b接正弦交流電源時(shí)，電壓表V的示數(shù)為220V，電流表A1的示數(shù)為0.20A。負(fù)載電阻R＝44Ω，那么以下判斷正確的選項(xiàng)是(電表均為理想交流電表)()A．原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為2∶1B．原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為5∶1C．電流表A2的示數(shù)為0.1AD．電流表A2的示數(shù)為0.4A【解析】選B。理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，那么U1I1＝Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))R，解得I2＝eq\r(\f(U1I1,R))＝eq\r(\f,44))A＝1.0A，所以原線(xiàn)圈和副線(xiàn)圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f,0.20)＝eq\f(5,1)，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。3．(創(chuàng)新題)電加熱器是指利用電能到達(dá)加熱效果的電器。采用智能控制模式，控溫精度高，可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。如圖為智能加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管，視變壓器為理想變壓器。原線(xiàn)圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變，通過(guò)人工智能設(shè)備調(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()A.副線(xiàn)圈中的電流比為1∶2B．副線(xiàn)圈輸出功率比為2∶1C．副線(xiàn)圈的接入匝數(shù)比為2∶1D．原線(xiàn)圈輸入功率比為1∶2【解析】選C。在輸入電壓U1和原線(xiàn)圈匝數(shù)n1不變的情況下，使輸出電壓U2有效值由220V降至110V，由eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)知，副線(xiàn)圈接入匝數(shù)應(yīng)該減為原來(lái)的一半，故副線(xiàn)圈的接入匝數(shù)之比為2∶1，故C正確；副線(xiàn)圈電壓減半，電阻不變，電流也隨之減半，所以電流之比為2∶1，故A錯(cuò)誤；由P＝UI知，輸出功率之比為4∶1，故B錯(cuò)誤；原線(xiàn)圈輸入功率等于副線(xiàn)圈輸出功率，所以原線(xiàn)圈輸入功率之比為4∶1，故D錯(cuò)誤。4.(多項(xiàng)選擇)(2021·昆明模擬)如下圖為一理想變壓器,K為單刀雙擲開(kāi)關(guān),P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線(xiàn)圈兩端的交變電壓,I1為原線(xiàn)圈中的電流,那么 ()1及P的位置不變,K由a扳向b時(shí),I1將增大1及P的位置不變,K由b扳向a時(shí),R消耗功率減小1不變,K接在a處,使P上滑,I1將增大D.保持P的位置不變,K接在a處,假設(shè)U1增大,I1將增大【解析】選A、B、D。保持U1及P的位置不變,K由a扳向b時(shí),n1減小,增大,由U2=U1知U2變大,那么輸出電流I2增大,輸出功率增大,輸入功率也增大,由P1=U1I1知,I1增大,A正確;同理,K假設(shè)由b扳向a,R消耗功率將減小,B正確;U1不變,K接在a處,使P上滑時(shí),I2減小,I1也減小,故C錯(cuò)誤;保持P的位置不變,K接在a處,假設(shè)U1增大,那么U2也增大,即I2=增大,那么P2增大,P1=P2,故I1也應(yīng)增大,故D正確。5．(多項(xiàng)選擇)輸電線(xiàn)路中某處漏電時(shí)，輸電線(xiàn)通過(guò)大地和電源構(gòu)成的回路中就存在漏電電流。如下圖為交流輸電線(xiàn)路上安裝的某漏電保護(hù)器工作原理圖，圖中M為電流互感器，原線(xiàn)圈為兩根輸電線(xiàn)雙繞線(xiàn)，雙線(xiàn)的繞線(xiàn)匝數(shù)為n1，副線(xiàn)圈的匝數(shù)為n2。當(dāng)副線(xiàn)圈中的電流到達(dá)一定值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)電源供電電路(圖中未畫(huà)出)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.無(wú)論輸電線(xiàn)路上有無(wú)漏電現(xiàn)象，副線(xiàn)圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．只有輸電線(xiàn)路上有漏電現(xiàn)象時(shí)，副線(xiàn)圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．如圖，人的一只手接觸輸電線(xiàn)上的P點(diǎn)時(shí)，電流會(huì)經(jīng)人體傳入大地，如果允許通過(guò)人體的平安電流為Im，那么開(kāi)關(guān)的觸發(fā)電流應(yīng)小于ImD．如圖，人的一只手接觸輸電線(xiàn)上的P點(diǎn)時(shí)，電流會(huì)經(jīng)人體傳入大地，如果允許通過(guò)人體的平安電流為Im，那么開(kāi)關(guān)的觸發(fā)電流應(yīng)小于eq\f(n1,n2)Im【解析】選B、D。輸電線(xiàn)路上沒(méi)有漏電現(xiàn)象時(shí)，由于原線(xiàn)圈為輸電線(xiàn)雙繞線(xiàn)，兩根導(dǎo)線(xiàn)中的電流始終大小相等、方向相反，線(xiàn)圈中磁通量為零且磁通量保持不變，所以副線(xiàn)圈中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，A錯(cuò)誤；當(dāng)輸電線(xiàn)上有漏電現(xiàn)象時(shí)，漏電點(diǎn)通過(guò)大地與電源構(gòu)成回路，原線(xiàn)圈上兩根雙繞線(xiàn)中的電流大小不同，磁通量不為0且發(fā)生變化，所以副線(xiàn)圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，B正確；當(dāng)人體與線(xiàn)路中的P點(diǎn)接觸時(shí)，平安流過(guò)人體的最大電流為Im，等效為流過(guò)原線(xiàn)圈的電流為Im，根據(jù)理想變壓器變流比關(guān)系有eq\f(Im,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得I2＝eq\f(n1,n2)Im，C錯(cuò)誤，D正確?！绢}后反思】輸電線(xiàn)有無(wú)漏電現(xiàn)象的條件(1)輸電線(xiàn)路上無(wú)漏電現(xiàn)象時(shí)，線(xiàn)圈中磁通量為零，副線(xiàn)圈中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；(2)輸電線(xiàn)路上有漏電現(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；根據(jù)理想變壓器匝數(shù)與電流關(guān)系分析觸發(fā)電流。6．(2021·烏魯木齊模擬)把圖甲所示的正弦式交變電流接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為熱敏電阻(溫度升高時(shí)其電阻減小)，R為定值電阻。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．Rt處溫度升高時(shí)，電流表的示數(shù)變大，變壓器輸入功率變大B．Rt處溫度升高時(shí)，電壓表V1、V2示數(shù)的比值不變C．在t＝1×10－2s時(shí)，穿過(guò)該矩形線(xiàn)圈的磁通量為零D．變壓器原線(xiàn)圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝36sin50πt(V)【解析】選A。Rt溫度升高時(shí)，阻值減小，電流增大，而輸出電壓不變，所以變壓器輸出功率變大，而輸入功率等于輸出功率，那么輸入功率變大，故A正確；Rt處溫度升高時(shí)，電阻減小，電壓表V2測(cè)量Rt的電壓，那么電壓表V2示數(shù)減小，V1示數(shù)不變，那么電壓表V1示數(shù)與V2示數(shù)的比值變大，故B錯(cuò)誤；在題圖甲的t＝0.01s時(shí)刻，u＝0，那么磁通量最大，此時(shí)矩形線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，故C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖甲可知，Em＝36eq\r(2)V，T＝0.02s，那么ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.02)＝100πrad/s，變壓器原線(xiàn)圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，故D錯(cuò)誤。應(yīng)選A。7．(創(chuàng)新題)如圖甲所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)n1∶n2＝3∶1，原線(xiàn)圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表，副線(xiàn)圈兩端接有理想交流電壓表一只和可變電阻R以及假設(shè)干“6V6W〞的相同燈泡。輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示。(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù)。(2)要求燈泡均正常發(fā)光，求電路中最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù)。(3)為滿(mǎn)足第(2)問(wèn)中要求，求可變電阻R應(yīng)調(diào)到的電阻值?！窘馕觥?1)根據(jù)圖象可得原線(xiàn)圈電壓的最大值U1m＝27eq\r(2)V，其有效值為U1＝27V根據(jù)n1∶n2＝U1∶U2代入數(shù)據(jù)后可得U2＝9V此即為電壓表的讀數(shù)。(2)設(shè)原線(xiàn)圈中通過(guò)的電流為I1，副線(xiàn)圈中通過(guò)的電流為I2為使副線(xiàn)圈接入的燈泡最多，那么I1取允許通過(guò)的最大電流的有效值為3根據(jù)U1I1＝U2I2代入數(shù)據(jù)后可得I2＝9正常發(fā)光時(shí)每個(gè)燈泡中電流為IL＝eq\f(PL,UL)＝1A，所以允許接入的燈泡個(gè)數(shù)為n＝eq\f(I2,IL)＝9盞。(3)電阻兩端電壓為UR＝9V－6V＝3V電阻阻值為R＝eq\f(UR,I2)＝eq\f(1,3)Ω。答案：(1)9V(2)9(3)eq\f(1,3)Ω【題后反思】由圖象可知原線(xiàn)圈兩端電壓和周期，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，逐項(xiàng)分析即可得出結(jié)論。此題考查的是學(xué)生讀圖的能力，根據(jù)圖象讀出交流電壓的最大值和周期，根據(jù)電壓和匝數(shù)之間的關(guān)系即可求得。8．(多項(xiàng)選擇)(2021·全國(guó)Ⅱ卷)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國(guó)已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線(xiàn)上損耗的電功率為ΔP，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線(xiàn)電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線(xiàn)上損耗的電功率變?yōu)棣′，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU′。不考慮其他因素的影響，那么()A．ΔP′＝eq\f(1,4)ΔPB．ΔP′＝eq\f(1,2)ΔPC．ΔU′＝eq\f(1,4)ΔUD．ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU【解析】選A、D。由電功率公式得ΔP＝I2R,輸電線(xiàn)上電壓下降ΔU＝IR，輸電電流為I＝eq\f(P,U)，在輸送的電功率和輸電線(xiàn)電阻都不變時(shí)，U變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電流變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，那么ΔP′＝eq\f(1,4)ΔP，ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。9.理想變壓器原、副線(xiàn)圈各接一個(gè)電阻R1和R2，原線(xiàn)圈中接有220V交流電源，此時(shí)兩只電阻上的電壓都是10V，設(shè)變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n∶1，電阻R1和R2消耗的功率之比為k∶1，那么()A．n＝21，k＝eq\f(1,21)B．n＝21，k＝eq\f(1,576)C．n＝441，k＝eq\f(1,24)D．n＝441，k＝eq\f(1,576)【解析】選A。原線(xiàn)圈接220V的電壓，而R1兩端的電壓為10V，所以理想變壓器輸入端的電壓為U1＝210V，輸出端的電壓為U2＝10V，根據(jù)公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得n＝21，電阻R1和R2消耗的功率之比為k∶1，即eq\f(UR1I1,UR2I2)＝eq\f(k,1)，因?yàn)閑q\f(UR1,UR2)＝1，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，故k＝eq\f(1,21)，A正確。10.(多項(xiàng)選擇)如下圖，在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線(xiàn)圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通入交變電流時(shí)，每個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通量都只有三分之一通過(guò)另一個(gè)線(xiàn)圈，另三分之二通過(guò)中間的臂。線(xiàn)圈1、2的匝數(shù)比為2∶1，在不接負(fù)載的情況下，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)從線(xiàn)圈1輸入的電壓為180V時(shí)，從線(xiàn)圈2輸出的電壓為30VB．當(dāng)從線(xiàn)圈1輸入的電壓為180V時(shí)，從線(xiàn)圈2輸出的電壓為60VC．當(dāng)從線(xiàn)圈2輸入的電壓為120V時(shí)，從線(xiàn)圈1輸出的電壓為120VD．當(dāng)從線(xiàn)圈2輸入的電壓為120V時(shí)，從線(xiàn)圈1輸出的電壓為80V【解析】選A、D。變壓器的工作原理為互感現(xiàn)象，當(dāng)線(xiàn)圈1輸入的電壓為180V時(shí)，線(xiàn)圈1中每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(180V,n1)，即線(xiàn)圈1中磁通量的變化率為eq\f(180V,n1)，而線(xiàn)圈2只通過(guò)了三分之一的磁通量，所以每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(60V,n1)，所以線(xiàn)圈2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(60V,n1)·n2＝30V，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)線(xiàn)圈2輸入的電壓為120V時(shí)，線(xiàn)圈2中每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(120V,n2)，即線(xiàn)圈2中磁通量的變化率為eq\f(120V,n2)，而線(xiàn)圈1中只有三分之一的磁通量通過(guò)，所以每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(40V,n2)，所以線(xiàn)圈1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\f(40V,n2)·n1＝80V，故C錯(cuò)誤，D正確。11.(創(chuàng)新題)如下圖，一理想變壓器原線(xiàn)圈與每個(gè)副線(xiàn)圈的匝數(shù)比均為3∶1，原線(xiàn)圈與每個(gè)副線(xiàn)圈所連的電阻阻值均為R，原線(xiàn)圈接220V的正弦交流電，副線(xiàn)圈n2回路中電阻兩端的電壓為UR2，原線(xiàn)圈電阻與每個(gè)副線(xiàn)圈電阻消耗的功率的比值均為k。那么()A．UR2＝60Vk＝eq\f(4,9)B．UR2＝60Vk＝eq\f(2,3)C．UR2＝eq\f(220,3)Vk＝eq\f(4,9)D．UR2＝eq\f(220,3)Vk＝eq\f(2,3)【解析】選A。設(shè)原線(xiàn)圈電流為I1，那么根據(jù)n1I1＝2n2I2可得I2I1，由題意可知eq\f(Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))R,I1〕2R)＝k，解得k＝eq\f(4,9)，設(shè)原線(xiàn)圈電阻R上的電壓為UR1，那么eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(R1)),R)∶eq\f(Ueq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(R2)),R)＝k，即UR1＝eq\r(k)UR2，又eq\f(220V－UR1,n1)＝eq\f(UR2,n2)，解得UR2＝60V，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。12．某發(fā)電廠引進(jìn)秸稈燃燒發(fā)電機(jī)設(shè)備，該發(fā)電機(jī)輸出功率為40kW，輸出電壓為400V，用變壓比(原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比)為n1∶n2＝1∶5的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線(xiàn)的總電阻為r＝5Ω，電能到達(dá)該小區(qū)后再用變壓器降為220V。(1)畫(huà)出輸電過(guò)程的電路示意圖。(2)求輸電線(xiàn)上損失的電功率。(3)求降壓變壓器的變壓比n3∶n4?！窘馕觥?1)輸電過(guò)程，電路示意圖如下圖。(2)因?yàn)閑q\f(U1,U2)＝eq