高三物理精準(zhǔn)提升專練19交變電流及理想變壓器含答案

這是一份高三物理精準(zhǔn)提升專練19交變電流及理想變壓器含答案，共9頁。試卷主要包含了應(yīng)用③遠(yuǎn)距離輸電等內(nèi)容，歡迎下載使用。
 專練19   交變電流及理想變壓器   例1．(2021?遼寧卷?5)如圖所示，N匝正方形閉合金屬線圈abcd邊長為L，線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，ab邊距軸L。線圈中感應(yīng)電動勢的有效值為(　　)A．NBL2ω     B．NBL2ω     C．NBL2ω     D．NBL2ω 例2．(2021?湖北卷?6)如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動變阻器和阻值為R的定值電阻。在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動的過程中(　　)A．電流表A1示數(shù)減小B．電流表A2示數(shù)增大C．原線圈輸入功率先增大后減小D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大例3．(2020·全國II卷·19)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550 kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為?P，到達(dá)B處時電壓下降了?U。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100 kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)?/span>?P′，到達(dá)B處時電壓下降了?U′。不考慮其他因素的影響，則(　　)A．?P′＝?P     B．?P′＝?P     C．?U′＝?U     D．?U′＝?U  1．為做好疫情防控供電準(zhǔn)備，防控指揮中心為醫(yī)院設(shè)計(jì)的備用供電系統(tǒng)輸電電路簡圖如圖甲所示，矩形交流發(fā)電機(jī)匝數(shù)n＝50，線圈、導(dǎo)線的電阻均不計(jì)，在勻強(qiáng)磁場中以矩形線圈中軸線OO′為軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量Ф隨時間t的變化圖像如圖乙所示，Ф＝。并與變壓器的原線圈相連，變壓器的副線圈接入到醫(yī)院為醫(yī)療設(shè)備供電，變壓器為理想變壓器，假設(shè)額定電壓為220 V的醫(yī)療設(shè)備恰能正常工作。下列說法正確的有(　　)A．電壓表的示數(shù)為50 VB．假如給變壓器輸入端接入電壓U＝50 V的直流電，醫(yī)療設(shè)備能正常工作C．變壓器的匝數(shù)比為5∶22D．從t＝0開始計(jì)時，變壓器的原線圈兩端的電壓u＝50sin100 πt（V）2．(多選)如圖甲所示，矩形線圈繞轉(zhuǎn)軸OO′在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流直接給圖乙的電路供電。圖2理想變壓器的原線圈接有理想電流表A，副線圈接有電阻R和電容器C，開始時燈泡L1、L2一樣亮，不計(jì)線圈的電阻，燈泡不會燒壞，則(　　)A．線圈面積加倍，L1、L2仍一樣亮B．線圈轉(zhuǎn)速加倍，L1、L2仍一樣亮C．線圈面積加倍，電流表A的示數(shù)也加倍D．線圈轉(zhuǎn)速加倍，電流表A的示數(shù)也加倍3．如圖所示，為了浴室用電安全，某同學(xué)用理想變壓器給浴室降壓供電，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈輸入交變電壓u＝311sin (100πt) V，已知照明燈額定功率為44 W，排氣扇電動機(jī)內(nèi)阻為1 Ω，電流表示數(shù)為2 A，各用電器均正常工作，電表均為理想表。則(　　)A．電壓表示數(shù)為62 VB．變壓器的輸入功率為186 WC．排氣扇輸出功率為43 WD．保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于2 A4．(多選)如圖，理想變壓器原線圈接在u＝220sin100 πt（V）的交流電源上，副線圈匝數(shù)可通過滑片P來調(diào)節(jié)。當(dāng)滑片P處于圖示位置時，原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，為了使圖中“100 V，50 W”的燈泡能夠正常發(fā)光，下列操作可行的是(　　)A．僅將滑片P向上滑動B．僅將滑片P向下滑動C．僅在副線圈電路中并聯(lián)一個阻值為20 Ω的電阻D．僅在副線圈電路中串聯(lián)一個阻值為20 Ω的電阻5．(多選)如圖甲所示，阻值為 Ω的三個完全相同的燈泡a、b、c分別接在理想變壓器的原、副線圈兩端，變壓器通過一內(nèi)阻不計(jì)，線圈匝數(shù)n＝10的一小型發(fā)電機(jī)供電，當(dāng)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中以恒定的角速度ω繞固定軸OO′轉(zhuǎn)動，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間按如圖乙所示的正弦規(guī)律變化時，三燈泡都正常發(fā)光，則下列說法正確的是(　　)A．發(fā)電機(jī)電動勢瞬時表達(dá)式為e＝20sin (200t)VB．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1C．理想交流電壓表的示數(shù)為 VD．理想交流電流表的示數(shù)為2 A6．如圖所示的電路中，有一自耦變壓器，左側(cè)并聯(lián)一只理想電壓表V1后接在穩(wěn)定的交流電源上；右側(cè)串聯(lián)燈泡L和滑動變阻器R ，R上并聯(lián)一只理想電壓表V2。下列說法中正確的是(　　)A．若F不動，滑片P向下滑動時，V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變大B．若F不動，滑片P向下滑動時，燈泡消耗的功率變小C．若P不動，滑片F向下移動時，V1、V2的示數(shù)均變小D．若P不動，滑片F向下移動時，燈泡消耗的功率變大7．(多選)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，其中T1、T2為理想變壓器，r是輸電線的電阻，燈L1、L2相同且阻值不變。現(xiàn)保持變壓器T1的輸入電壓不變，滑片P位置不變，當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈L1正常發(fā)光，則(　　)A．僅閉合S，燈L1會變亮B．僅閉合S，r消耗的功率會變大C．僅將滑片P下移，r消耗的功率會變小D．僅將滑片P上移，電流表示數(shù)會變小8．(多選)如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率為20 kW。在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1 A，輸電線的總電阻為10 Ω，則下列說法中正確的是(　　)A．采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 VC．用戶獲得的功率為19 kWD．將P下移，用戶獲得的電壓將增大9．如圖所示為一個小型電風(fēng)扇的電路簡圖，其中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為U的交流電源，輸出端接有一只電阻為R的燈泡L和交流電風(fēng)扇電動機(jī)D，電動機(jī)線圈電阻為r。接通電源后，電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)，測出通過風(fēng)扇電動機(jī)的電流為I，則下列說法正確的是(　　)A．理想變壓器的輸入功率為B．燈泡L中的電流為C．風(fēng)扇電動機(jī)D輸出的機(jī)械功率為(I－)D．若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住，則通過原線圈的電流為10．如圖所示，一個邊長L＝10 cm，匝數(shù)n＝100匝的正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50 T，角速度ω＝10π rad/s，閉合回路中兩只燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　)A．從圖中位置開始計(jì)時，感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為e＝5πcos10πt（V）B．增大線圈轉(zhuǎn)動角速度ω時，感應(yīng)電動勢的峰值Em不變C．抽去電感器L的鐵芯時，燈泡L2變暗D．增大電容器C兩極板間的距離時，燈泡L1變亮  例1．【解析】交流電的最大值和兩條邊到轉(zhuǎn)軸的距離無關(guān)，為Em＝NBSω＝NBL2ω，因此有效值E＝＝NBL2ω。【答案】B例2．【解析】由于原線圈所接電壓恒定，匝數(shù)比恒定，故變壓器副線圈的輸出電壓恒定，變阻器的滑片從a端向b端緩慢移動的過程中，由數(shù)學(xué)知識可知，變壓器副線圈所接的電阻值逐漸增大，根據(jù)由歐姆定律可知副線圈的電流逐漸減小，由＝可知變壓器原線圈的電流I1也逐漸減小，故A正確，B錯誤；原線圈的輸入功率P＝U1I1，由于I1逐漸減小，則原線圈的輸入功率逐漸減小，故C錯誤；由于副線圈的電流逐漸減小，則定值電阻與變阻器右半部分并聯(lián)的總電流減小，又與定值電阻并聯(lián)的變阻器右半部分的電阻值減小，則由并聯(lián)分流規(guī)律可知，流過定值電阻的電流逐漸減小，則由公式PR＝I2R可知，定值電阻R消耗的電功率逐漸減小，故D錯誤。【答案】A例3．【答案】AD【解析】輸電線上損失的功率ΔP＝( )2·r，損失的電壓ΔU＝·r，當(dāng)輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，損失的功率變?yōu)樵瓉淼?/span> ，即ΔP′＝ΔP，損失的電壓變?yōu)樵瓉淼?/span>，即ΔU′＝ΔU，故選AD。  1．【答案】C【解析】根據(jù)圖像可得T＝0.02 s，線圈的角速度，線圈產(chǎn)生的電動勢，根據(jù)Um＝nФmω＝50 V，則電壓表的示數(shù)位U＝＝50 V，變壓器的匝數(shù)比，A錯誤，C正確；根據(jù)變壓器的原理，變壓器輸入端接入電壓U＝50 V的直流電，變壓器不工作，醫(yī)療設(shè)備不能正常工作，C錯誤；t＝0時，磁通量為0，則變壓器的原線圈兩端的電壓u＝50cos 100 πt（V），D錯誤。2．(多選)【答案】AC【解析】線圈面積加倍，L1、L2兩支路兩端的電壓加倍，因容抗不變，因此L1、L2仍一樣亮，故A正確；因副線圈兩端電壓加倍，電流加倍，知電流表A的示數(shù)也加倍，故C正確；線圈轉(zhuǎn)速加倍，因容抗減小，L2比L1更亮，故B錯誤；因副線圈中電流大于2倍，知電流表A的示數(shù)也大于2倍，故D錯誤。3．【答案】C【解析】原線圈輸入電壓最大值Um＝311 V，原線圈輸入電壓為U1＝220 V，根據(jù)變壓器變壓公式，U1∶U2＝5∶1，可知副線圈輸出電壓U2＝44 V，A錯誤；變壓器的輸出功率P出＝U2I＝44×2 W＝88 W，根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，可知變壓器輸入功率為P入＝88 W，B錯誤；由P出＝P燈＋P扇＝44 W＋P扇＝88 W可知，P扇＝44 W。照明燈中電流I燈＝＝1 A，排氣扇中電流I扇＝I－I燈＝1 A，排氣扇內(nèi)阻發(fā)熱功率P熱＝Ir＝1 W，由P扇＝P熱＋P出可得排氣扇輸出功率P出＝43 W，C正確；由P入＝U1I1，解得保險(xiǎn)絲中電流I1＝0.4 A，即保險(xiǎn)絲熔斷電流不得低于0.4 A，D錯誤。4．(多選)【答案】BD【解析】原線圈電壓有效值，則次級電壓有效值，則為了使圖中“100 V，50 W”的燈泡能夠正常發(fā)光，則需要減小次級電壓，即僅將滑片P向下滑動；或者僅在副線圈電路中串聯(lián)一個電阻，阻值，故選BD。5．(多選)【答案】BD【解析】由題圖乙可知，矩形線圈轉(zhuǎn)動的周期T＝π×10－2 s，角速度ω＝＝200 rad/s，則矩形線圈產(chǎn)生的最大電動勢Em＝nBSω＝nΦmω＝20 V，因?yàn)橛?jì)時起點(diǎn)是垂直于中性面，故發(fā)電機(jī)電動勢瞬時表達(dá)式為e＝20cos (200t)V，A錯誤；發(fā)電機(jī)電動勢有效值E有＝ V＝20 V，設(shè)通過燈泡的電流為I，則有＝＝，故理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，B正確；由電壓關(guān)系可得＝，即U＝ V，C錯誤；由歐姆定律可得通過燈泡的電流I＝＝2 A，則理想交流電流表的示數(shù)為2 A，D正確。6．【答案】B【解析】設(shè)變壓器的輸入電壓為U1，輸出電壓為U2；若F不動，根據(jù)變壓比公式＝，輸入電壓U1不變，則輸出電壓U2也不變；滑片P向下滑動時，R接入的電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律，干路電流減小，電阻R的電壓UV2＝U2－IRL，由于電流減小，故電壓U增大，電壓表V2讀數(shù)增大，而V1示數(shù)不變，故A錯誤；由A的分析可知，當(dāng)滑片向下滑動時，電阻增大，干路電流減小，小燈泡中電流減小，功率減小，故B正確；若P不動，滑片F向下移動時，輸入電壓U1不變，則V1的示數(shù)不變，根據(jù)＝，由于n2減小，故輸出電壓U2也減小，故燈泡消耗的功率減小，V2的示數(shù)也變小，故CD錯誤。7．(多選)【答案】BD【解析】閉合S，負(fù)載電阻減小，變壓器T2副線圈中的電流增大，根據(jù)變流規(guī)律知，T2原線圈電流增大，即輸電線上電流增大，輸電線上損耗的電壓U＝Ir增大，損耗的功率P＝I2r增大，T2的輸入電壓U3＝U2－Ir減小，所以U4減小，即燈泡L1兩端的電壓減小，變暗，故A錯誤，B正確；僅將滑片P下移，變壓器T1副線圈匝數(shù)增加(n2增加)根據(jù)＝可知U2變大，所以變壓器T2的輸入電壓U3增大，U4增大，再根據(jù)I4＝得負(fù)載電流增大，整個電路電流增大，r消耗的功率會變大，故C錯誤；僅將滑片P上移，同理可得輸電線電流減小，電流表示數(shù)會變小，所以D正確。8．(多選)【答案】BC【解析】采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流，故A錯誤；由＝可知I2＝10 A，由P＝U2I2，解得U2＝2000 V，故B正確；損失功率P損＝IR＝1 000 W，所以用戶獲得的功率P1＝P－P損＝19 kW，故C正確；將P下移，n3增大，由＝可知U4減小，故D錯誤。9．【答案】D【解析】理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為U的交流電源，則輸出端電壓為，燈泡L中的電流為，而電動機(jī)的輸入功率為，故A、B錯誤；電動機(jī)D的輸入功率為，而電動機(jī)的線圈電阻消耗的功率為I2r，則電動機(jī)D的機(jī)械功率為－I2r，故C錯誤；若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住可視為純電阻，兩電阻并聯(lián)，則根據(jù)歐姆定律變壓器原理＝可知，通過原線圈的電流為，故D正確。10．【答案】A【解析】根據(jù)Em＝NBSω可得感應(yīng)電動勢的最大值Em＝100×0.5×0.1×0.1×10π V＝5π V，由于線框垂直于中性面開始計(jì)時，所以電動勢瞬時值的表達(dá)式：e＝Emcos ωt＝5πcos10πt（V），故A正確；根據(jù)Em＝NBSω可得增大線圈轉(zhuǎn)動角速度ω時，感應(yīng)電動勢的峰值Em增大，故B錯誤；抽去電感器L的鐵芯時，即減小自感系數(shù)，電感器的感抗減小，流過燈泡L2電流增大，根據(jù)功率公式可知燈泡L2變亮，故C錯誤；增大電容器C兩極板間的距離時，根據(jù)C＝可知電容器的電容C減小，則有電容器的容抗增大，流過燈泡L1電流減小，根據(jù)功率公式可知燈泡L1變暗，故D錯誤。