新高考物理一輪復(fù)習(xí)課后練習(xí)[31]第11章第2講理想變壓器電能的輸送（含解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

課后練習(xí)[31]第2講　理想變壓器　電能的輸送一、選擇題(本題共10小題，1～7題為單選，8～10題為多選)1．(2021·廣東卷，7)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2 s，電壓最大值為0.05 V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說(shuō)法正確的是(　B　)A．交流電的頻率為10 HzB．副線圈兩端電壓最大值為3 VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率[解析]　周期是T＝0.2 s，頻率是f＝＝5 Hz，故A錯(cuò)誤；由理想變壓器原理可知＝，解得副線圈兩端的最大電壓為U2＝U1＝3 V，故B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，變壓器的輸入電壓會(huì)越大，故C錯(cuò)誤；由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯(cuò)誤。故選B。2．(2022·廣東高三模擬)如圖所示，原線圈輸入穩(wěn)定交流電壓，S開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。某時(shí)刻燈泡L1稍微暗了一些，則原因可能是(　B　)A．輸入電壓增大　 B．S開(kāi)關(guān)閉合C．電阻R發(fā)生短路　 D．電流表發(fā)生斷路[解析]　如果輸入電壓U1變大，則U2變大，根據(jù)UL1＝U2，可知L1兩端電壓變大，燈泡L1變亮，故A錯(cuò)誤；若S閉合，則并聯(lián)電阻變小，副線圈總電阻變小，副線圈電流I2變大，則根據(jù)UL1＝U2－I2R，可知L1兩端電壓變小，燈泡L1變暗，故B正確；若電阻R發(fā)生短路則UL1＝U2，L1兩端電壓變大，燈泡L1變亮，故C錯(cuò)誤；電流表發(fā)生斷路，則原線圈電流為零，副線圈電流為零；燈泡L1應(yīng)熄滅，故D錯(cuò)誤。3．(2021·北京市延慶區(qū)高三一模)如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，原線圈接在電壓有效值不變的交流電源上。燈泡L阻值不變，R1是定值電阻，R2是滑動(dòng)變阻器。閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，燈泡發(fā)光，下列判斷正確的是(　A　)A．只向下移動(dòng)滑片P，電阻R2兩端的電壓變小B．只向下移動(dòng)滑片P，燈泡L變亮C．只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，電阻R1兩端的電壓變大D．只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，變壓器輸入功率變大[解析]　理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓和電壓比決定，輸入電壓不變，所以輸出電壓也不會(huì)變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，副線圈中總電阻減小，副線圈中總電流會(huì)變大，R1上的電壓變大，所以燈泡L、R2上的電壓變小，燈泡L變暗，故A正確，B錯(cuò)誤；只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，副線圈中總電阻變大，副線圈中的電流會(huì)變小，R1上的電壓變小，故C錯(cuò)誤；只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，副線圈電壓不變，副線圈電流減小，因此副線圈的電功率減小，因?yàn)檩斎牍β实扔谳敵龉β?，變壓器輸入功率變小，?/span>D錯(cuò)誤。4．(2022·河南高三月考)如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電原理圖，變壓器T1、T2為理想變壓器，T1原、副線圈的匝數(shù)比為1∶n，T2原、副線圈匝數(shù)比為n∶1，發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，輸出電壓為U，用電器R0兩端的電壓為0.9U，則輸電線的電阻R為(　D　)A． B．C． D．[解析]　設(shè)變壓器T1原副線圈的電壓分別為U1、U2，設(shè)變壓器T2原副線圈的電壓分別為U3、U4，再設(shè)流過(guò)R的電流為I2，根據(jù)原副線圈電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系有＝，＝，代入數(shù)據(jù)有U2 ＝ nU，U3 ＝ 0.9nU ，由于為理想變壓器，則有UR ＝ U2 － U3 ＝ 0.1nU，I2 ＝＝，根據(jù)歐姆定律有R ＝＝，故選D。5．(2022·山東高三模擬)如圖所示的理想變壓器中，原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝4∶1，現(xiàn)在M、N兩點(diǎn)間接一定的交變電流，小燈泡a、b、c均正常發(fā)光，小燈泡b正常發(fā)光時(shí)的電阻為4 Ω、額定功率為16 W，小燈泡a、c的額定功率相同。已知電源的輸出功率為32 W，則下列說(shuō)法正確的是(　C　)A．小燈泡c的額定功率為16 W B．小燈泡a的額定電流為0.5 AC．小燈泡b的額定電壓為8 V D．M、N間所加電源的電壓為24 V[解析]　由于理想變壓器不損耗功率，電源的輸出功率32 W等于三個(gè)燈泡的功率之和，又已知小燈泡a、c的額定功率相同，可得Pa＝Pc＝8 W，A錯(cuò)誤；小燈泡b正常發(fā)光時(shí)的電阻為4 Ω、額定功率為16 W，可得Pb＝＝UbIb，解得Ub＝8 V，Ib＝2 A，C正確；由Uc＝Ub＝8 V，Pc＝UcIc，解得Ic＝1 A。由原副線圈的電流與匝數(shù)關(guān)系可得＝，解得Ia＝A，B錯(cuò)誤；電源的輸出功率可表示為P入＝IaU＝32 W，解得U≈42.67 V，D錯(cuò)誤。6．(2022·河北高三模擬)電阻不可忽略的線圈L0可看作是一個(gè)定值電阻R0(線圈電阻)與一個(gè)純線圈L串聯(lián)而成，如圖甲。在如圖乙所示電路中，常規(guī)變壓器次級(jí)線圈電阻不可忽略，變壓器原線圈接理想交流電源，當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭P向b端滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　D　)A．變壓器初級(jí)線圈電壓降低 B．變壓器輸入功率變小C．小燈泡變亮 D．變壓器輸出功率不確定[解析]　變壓器線圈都可看作是一個(gè)電阻和一個(gè)理想線圈串聯(lián)組成，所以次級(jí)線圈等效為有內(nèi)阻的電源，當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭向b滑動(dòng)時(shí)，初級(jí)線圈電壓U1等于理想交流電源電壓且不變，＝，由R1、R2組成的電路總電阻減小，變壓器輸出電流增大，變壓器次級(jí)線圈電壓U2＝E－Ir降低，小燈泡變暗；根據(jù)＝，變壓器輸出電流變大，則初級(jí)電流變大，輸入功率變大；因不能確定次級(jí)等效內(nèi)阻與外電阻的大小關(guān)系，不能確定輸入功率的變化情況。7．(2021·湖南長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué))如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，b是原線圈的中心抽頭，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，定值電阻R＝10 Ω，從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說(shuō)法中正確的是(　C　)A．當(dāng)S與a連接后，理想電流表的示數(shù)為2.2 AB．當(dāng)S與a連接后，t＝0.01 s時(shí)理想電流表示數(shù)為零C．當(dāng)S由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍D．當(dāng)S由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?/span>25 Hz[解析]　S與a連接后，由＝，又知U1＝ V＝220 V，解得U2＝22 V，則理想電壓表的示數(shù)為22 V，又知定值電阻R＝10 Ω，可得理想電流表示數(shù)為電流的有效值I＝＝2.2 A，A、B錯(cuò)誤；S由a撥到b后n1∶n2＝5∶1，則U1∶U′2＝5∶1，得U′2＝2U2，根據(jù)P＝，得功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，C正確；輸出電壓頻率不變，仍為50 Hz，D錯(cuò)誤。8．(2021·廣東高三開(kāi)學(xué)考試)寒冷的冬天為清除高壓電線上的凌冰，有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路：通過(guò)降低輸電電壓的方式除冰。若正常供電時(shí)，高壓線上輸電電壓為U，電流為I，輸電線損耗功率為P，除冰時(shí)，輸電線損耗功率需變?yōu)?/span>100P，則除冰時(shí)(設(shè)輸電功率和輸電線電阻不變)(　BD　)A．輸電電流為100I　 B．輸電電流為10IC．輸電電壓為　 D．輸電電壓為[解析]　高壓線上的熱耗功率P＝I2R線，若熱耗功率變?yōu)?/span>100P，則有100P＝I′2R線，聯(lián)立解得I′＝10I，故A錯(cuò)誤，B正確；又輸送功率不變，根據(jù)P輸＝UI＝U′I′，解得U′＝，故C錯(cuò)誤，D正確。9．(2022·河南高三月考)如圖1所示，一自耦變壓器的原線圈通過(guò)電流表A1與電壓有效值不變的正弦交流電源相連接，副線圈上接有電壓表V1和定值電阻R；如圖2所示，一總阻值為2R的滑動(dòng)變阻器通過(guò)電流表A2與電壓有效值不變的正弦交流電源相連接，輸出端接有電壓表V2和定值電阻R，電表均為理想電表，下列判斷正確的是(　BD　)A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P1向上移動(dòng)時(shí)，電壓表V1的示數(shù)增大B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P1向上移動(dòng)時(shí)，電流表A1的示數(shù)減小C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P2向上移動(dòng)時(shí)；電流表A2的示數(shù)一定減小D．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P2向上移動(dòng)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)增大[解析]　此自耦變壓器為升壓變壓器，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P1向上移動(dòng)時(shí)，輸入電壓不變，初級(jí)匝數(shù)增加，則輸出電壓減小，電壓表V1的示數(shù)減小；電阻R消耗的功率變小，原線圈中電流表示數(shù)減小，A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)椴⒙?lián)總電阻可能先增大后減小，電流表A2的示數(shù)可能先減小后增大，C錯(cuò)誤；當(dāng)P2向上移動(dòng)時(shí)，含R的支路阻值減小，電流變大，電壓表V2的示數(shù)增大，D正確。10．(2021·重慶卷，9)如圖(1)、(2)所示，理想變壓器對(duì)電器供電，其輸入電壓u＝27 000sin 100πt(V)，電器RL與RL′的參數(shù)分別為“220 V/1 100 W”“220 V/440 W”，輸電線的總電阻r＝2 Ω。若兩圖中電器都能正常工作，則(　ACD　)A．圖(1)中電阻r的功率為50 WB．圖(2)中變壓器的輸入功率比圖(1)中變壓器的輸入功率增加了440 WC．圖(1)中原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2 700∶23D．圖(2)中原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝1 500∶13[解析]　由題意可知，RL正常工作，根據(jù)P＝UI可得通過(guò)RL的電流為IL＝＝ A＝5 A，故題圖(1)中電阻r的功率為Pr＝I·r＝52×2 W＝50 W，A正確；題圖(1)中變壓器輸出電壓為U出＝UL＋ILr＝230 V，可得副線圈輸出功率P2＝U出IL＝1 150 W，故題圖(1)中變壓器的輸入功率P1＝1 150 W，RL′正常工作的電流為IL′＝＝ A＝2 A，題圖(2)中干路電流I總＝lL＋IL′＝7 A，故副線圈的輸出電壓為U出′＝UL′＋I總r＝220 V＋2×7 V＝234 V，可得題圖(2)中變壓器副線圈的輸出功率P′2＝U出′I總＝1 638 W，故題圖(2)中變壓器的輸入功率P2＝1 638 W，題圖(2)中變壓器的輸入功率比題圖(1)中變壓器的輸入功率增加了ΔP＝P2－P1＝488 W，B錯(cuò)誤；由題知輸入電壓最大值Um＝27 000 V，故題圖(1)、(2)中原線圈的輸入電壓為U入＝＝27 000 V，則題圖(1)中原、副線圈匝數(shù)比＝＝，圖(2)中原、副線圈匝數(shù)比＝＝，C、D正確。二、非選擇題11．(2021·河北高三月考)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S＝0.10 m2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T。為了用此發(fā)電機(jī)所發(fā)出的交流電帶動(dòng)兩個(gè)標(biāo)有“220 V　11 kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個(gè)理想變壓器，電路圖如圖所示。求：(1)發(fā)電機(jī)的輸出電壓；(2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)。[答案]　(1)2 200 V　(2)10∶1　(3)10 A[解析]　(1)由于ω＝2πf＝100π rad/s，矩形線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em＝NBSω＝2 200V , 發(fā)電機(jī)的輸出電壓為電壓的有效值為U1＝＝2 200 V。(2)由U2＝220 V知＝＝。(3)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率P入＝P出＝2×11 kW＝ 2.2×104 W，又P入＝U1I1，解得I1＝10 A。12．(2021·全國(guó)高三專題練習(xí))一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為P1＝100 kW，輸出電壓恒為U1＝500 V，現(xiàn)用電阻率為ρ＝1.8×10－8 Ω·m、橫截面積為S＝1.0×10－5 m2的輸電線向距離l＝4×103 m處的用電單位輸電，要使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線上的損失功率為發(fā)電機(jī)總功率的4%，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4。(1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比值是多少？(2)如果用戶用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比值是多少？[答案]　(1)＝　(2)＝[解析]　(1)導(dǎo)線電阻R線＝ρ，代入數(shù)據(jù)解得R線＝14.4 Ω，升壓變壓器原線圈中電流I1滿足P1＝U1I1，得I1＝200 A，升壓變壓器副線圈中電流I2滿足IR線＝4%×P1，解得I2＝ A，由＝得＝。(2)降壓變壓器的輸入電壓U3滿足P1－4%P1＝U3I2，代入數(shù)據(jù)解得U3＝5 760 V，因?yàn)檩敵鲭妷?/span>U4＝220 V，由＝，得＝。

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