廣東專用高考物理二輪復(fù)習(xí)與增分特訓(xùn) 專練13 變壓器 交流電與遠(yuǎn)距離輸電

專練13變壓器交流電與遠(yuǎn)距離輸電一、單項(xiàng)選擇題1.(·福建·15)如圖1所示，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的電阻．閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，則 ()圖1A．該交變電流的頻率為10HzB．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10eq\r(2)VC．外接電阻R所消耗的電功率為10WD．電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0A答案D解析由e＝10eq\r(2)sin10πt(V)知電動(dòng)勢(shì)的有效值E有＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(10\r(2),\r(2))V＝10V，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中的理想電流表示數(shù)為電流的有效值：I有＝eq\f(E有,r＋R)＝1.0A，故D選項(xiàng)正確；電阻R消耗的電功率P＝Ieq\o\al(2,有)·R＝9.0W，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電的角速度ω＝10πrad/s，所以頻率f＝eq\f(ω,2π)＝5Hz，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤.2．如圖2甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)匝數(shù)n＝10的矩形線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為5Ω.從圖甲所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)線圈平面的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，那么 ()圖2A．在t＝0.2s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流改變方向B．在t＝0.4s時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C．線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)的感應(yīng)電流為eq\r(3)πAD．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中消耗的電功率為10π2W答案D解析當(dāng)線圈與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量為零，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，當(dāng)線圈與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，磁通量最大，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，由此可知在t＝0.2s時(shí)，線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流方向不改變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，在t＝0.4s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝5πrad/s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值為Em＝nBSω＝nωΦm＝10πV，感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝eq\f(Em,R)cosωt，因此線圈轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)感應(yīng)電流為I＝eq\f(10π,5)cos60°＝πA，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電壓的有效值為U＝eq\f(Em,\r(2))＝5eq\r(2)πV，電功率為P＝eq\f(U2,R)＝10π2W，選項(xiàng)D正確．3．一般發(fā)電機(jī)組輸出的電壓在十千伏上下，不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求．要在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器，升壓到幾百千伏后再向遠(yuǎn)距離輸電．到達(dá)幾百千米甚至幾千千米之外的用電區(qū)之后，再經(jīng)“一次高壓變電站”“二次變電站”降壓．已知經(jīng)低壓變電站降壓變壓器(可視為理想變壓器)后供給某小區(qū)居民的交流電u＝220eq\r(2)sin100πtV，該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為50∶1，則 ()A．原線圈上的電壓為11000eq\r(2)VB．原線圈中電流的頻率是100HzC．原線圈使用的導(dǎo)線應(yīng)該比副線圈的要粗D．采用高壓輸電有利于減少輸電線路中的損耗答案D解析降壓變壓器副線圈電壓的有效值U2＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得原線圈的電壓為11000V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)ω＝100πrad/s＝2πf，可得頻率f＝50Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原、副線圈的功率是相同的，原線圈電壓大，副線圈電壓小，原線圈電流小，副線圈電流大，所以副線圈使用的導(dǎo)線應(yīng)該比原線圈要粗，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；采用高壓輸電，可以減小輸電線上的電流，根據(jù)P＝I2r可知，有利于減少輸電線路中的損耗，選項(xiàng)D正確．4．如圖3所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500V，輸出的電功率為50kW，用電阻為3Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器)．對(duì)整個(gè)送電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是 ()圖3A．輸電線上的損失功率為300WB．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100C．輸電線上的電流為100AD．降壓變壓器的輸入電壓為4700V答案A解析輸電線上的損失功率為0.6%×50kW＝300W，選項(xiàng)A正確．由I2R＝300W可得輸電線上電流I＝10A，升壓變壓器副線圈電壓為5000V，升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶10，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤．輸電線損失電壓為IR＝30V，降壓變壓器的輸入電壓為4970V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．圖4甲為理想變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)比為4︰1，原線圈接圖乙所示的正弦交流電．圖中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電表．則下列說(shuō)法正確的是 ()圖4A．圖乙所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝51sin50πt(V)B．變壓器原、副線圈中的電流之比為1︰4C．變壓器輸入、輸出功率之比為1︰4D．RT處溫度升高時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變大答案B解析題圖乙所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝51sin100πt(V)，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器的原理可知，原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比，輸入、輸出功率相等，所以B選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；RT處溫度升高時(shí)，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤．6．如圖5所示，電路中理想變壓器原、副線圈接入電路的匝數(shù)可通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)改變，為交流電流表．在變壓器原線圈a、b兩端加上一峰值不變的正弦交變電壓．下列分析正確的是 ()圖5A．只將S1從1撥向2時(shí)，電流表示數(shù)變小B．只將S2從3撥向4時(shí)，電流表示數(shù)變大C．只將R的滑片上移，R2的電功率變大D．只將R的滑片上移，R2的電功率減小答案D解析只將S1從1撥向2時(shí)，輸出電壓升高，輸出功率增大，電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．只將S2從3撥向4時(shí)，輸出電壓降低，輸出功率減小，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．只將R的滑片上移，R2中電流減小，R2的電功率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．

二、雙項(xiàng)選擇題7．(·江蘇·8)如圖6所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時(shí)，燈泡L能發(fā)光．要使燈泡變亮，可以采取的方法有 ()圖6A．向下滑動(dòng)PB．增大交流電源的電壓C．增大交流電源的頻率D．減小電容器C的電容答案BC解析滑片P向下滑動(dòng)，副線圈匝數(shù)減小，變壓器輸出電壓減小，燈泡變暗，則A項(xiàng)錯(cuò)誤；增大原線圈的輸入電壓，輸出電壓增大，小燈泡變亮，B項(xiàng)正確；增大交流電源的頻率，電容器對(duì)交流電的阻礙減小，因此燈泡變亮，C項(xiàng)正確；減小電容器的電容，電容器對(duì)交流電的阻礙會(huì)增大，燈泡會(huì)變暗，因此D項(xiàng)錯(cuò)誤．8．將一個(gè)R＝36Ω的電阻接在一正弦交流發(fā)電機(jī)的輸出端，該電阻兩端的u－t圖象如圖7所示，下列說(shuō)法正確的是 ()圖7A．該電阻消耗的功率是72WB．該交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是50r/sC．圖中交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝36eq\r(2)sin100πt(V)D．并聯(lián)在該電阻兩端的理想交流電壓表的示數(shù)是36eq\r(2)V答案BC解析由題圖可知發(fā)電機(jī)輸出電壓最大值Um＝36eq\r(2)V，有效值U＝36V，電阻消耗的功率P＝eq\f(U2,R)＝36W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電周期T＝0.02s，轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)＝50r/s，選項(xiàng)B正確；ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，所以交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，選項(xiàng)C正確；交流電壓表示數(shù)為有效值36V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．如圖8所示，一自耦變壓器(可看做理想變壓器)輸入端AB間加一正弦式交流電壓，在輸出端CD間接燈泡和滑動(dòng)變阻器．轉(zhuǎn)動(dòng)滑片P可以改變副線圈的匝數(shù)，移動(dòng)滑片Q可以改變接入電路電阻的阻值．則 ()圖8A．只將P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，燈泡變亮B．只將P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，燈泡變亮C．只將Q向上移動(dòng)，燈泡亮度不變D．只將Q向下移動(dòng)，燈泡變亮答案AC解析只將P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出端匝數(shù)增多，輸出電壓增大，燈泡變亮，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤．只將Q向上或向下移動(dòng)，輸出電壓不變，燈泡亮度不變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．圖910．如圖9所示，理想變壓器副線圈通過(guò)導(dǎo)線接兩個(gè)相同的燈泡L1和L2.導(dǎo)線的等效電阻為R.現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S閉合，若變壓器原線圈兩端的交流電壓保持不變，則下列說(shuō)法中正確的是()A．電阻R兩端的電壓變大B．通過(guò)燈泡L1的電流增大C．原線圈中的電流減小D．變壓器的輸入功率變大答案AD解析原線圈輸入電壓不變，原、副線圈匝數(shù)比不變，則副線圈輸出電壓不變，開(kāi)關(guān)閉合，總電阻變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得輸出總電流變大，故R兩端的電壓變大，A正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律得并聯(lián)電路分得的電壓變小，通過(guò)燈泡L1的電流減小，B錯(cuò)誤；原線圈輸入電流與副線圈輸出電流成正比，故原線圈電流增大，C錯(cuò)誤；由P＝UI得輸入功率變大，D正確．11．如圖10所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝141.4sin50πt(V)，O點(diǎn)是副線圈上、下匝數(shù)比為1∶4處抽出的線頭，R1＝2Ω，R2＝8Ω，則()圖10A．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1AB．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1AC．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，兩電阻總的電功率為20WD．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，兩電阻總的電功率為20W答案AB解析輸入電壓的有效值為100V，由理想變壓器的變壓比公式可知，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，輸出電壓的有效值為10V，輸出電流的有效值為1A，輸出功率為10W，輸入功率與輸出功率相等，故輸入功率為10W，即輸入電流為eq\f(10W,100V)＝0.1A，A正確，C錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，R1、R2兩端的電壓分別為2V和8V，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)得兩電阻消耗的功率分別為2W和8W，故兩電阻的總功率為10W，D錯(cuò)誤；輸入功率等于輸出功率也為10W，由P＝UI得輸入電流的有效值為0.1A，B正確．12．一臺(tái)理想變壓器，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S接1，此時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比是11∶1，原線圈接入電壓為220V的正弦交流電．一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接在副線圈上，如圖11所示．則下列判斷正確的是 ()圖11A．原、副線圈中的功率之比為11∶1B．若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10Ω，則1min內(nèi)滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為1200JC．若只將S從1撥到2，電流表示數(shù)減小D．若只將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，則兩電表示數(shù)均減小答案BC解析根據(jù)變壓器功率關(guān)系可知，原、副線圈中的功率之比為1∶1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．根據(jù)焦耳定律，若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10Ω，由于二極管的單向?qū)щ娦裕?min內(nèi)滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為1200J，選項(xiàng)B正確．若只將S從1撥到2，輸出電壓降低，輸出功率減小，電流表示數(shù)減小，選項(xiàng)C正確．若只將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)減