基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
題組一 理想變壓器原理及其應(yīng)用
1.(2023廣東卷)用一臺(tái)理想變壓器對(duì)電動(dòng)汽車充電,該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2,輸出功率為8.8 kW,原線圈的輸入電壓u=220sin(100πt) V。關(guān)于副線圈輸出電流的有效值和頻率正確的是( )
A.20 A 50 Hz
B.20 A 50 Hz
C.20 A 100 Hz
D.20 A 100 Hz
2.(2023北京卷)自制一個(gè)原、副線圈匝數(shù)分別為600和190的變壓器,原線圈接12 V的正弦交流電源,副線圈接額定電壓為3.8 V的小燈泡。實(shí)際測(cè)得小燈泡兩端電壓為2.5 V。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是( )
A.僅增加原線圈匝數(shù)
B.僅增加副線圈匝數(shù)
C.將原、副線圈匝數(shù)都增為原來(lái)的兩倍
D.將兩個(gè)3.8 V小燈泡并聯(lián)起來(lái)接入副線圈
題組二 電能的輸送
3.(多選)白鶴灘水電站采用的是特高壓遠(yuǎn)距離輸電方式。若保持輸送電能總功率、輸電距離不變的情況下,從原來(lái)的110 kV高壓輸電升級(jí)為1 100 kV的特高壓輸電,下列說(shuō)法正確的是( )
A.若輸電線不變,則輸電線中的電流變?yōu)樵瓉?lái)的10倍
B.若輸電線不變,則輸電線中的電流變?yōu)樵瓉?lái)的
C.若輸電線不變,則輸電線上損失的功率變?yōu)樵瓉?lái)的
D.若更換直徑為原來(lái)輸電線直徑的同種材料制成的輸電線,則輸電線上損失的功率不變
4.(2023廣東一模)特高壓直流輸電系統(tǒng)的模擬圖(只顯示變壓與傳輸部分)如圖所示,則以下說(shuō)法正確的是( )
A.題中描述的“特高壓直流輸電”,說(shuō)明變壓器可以直接對(duì)直流電進(jìn)行變壓作用
B.變壓器在升壓過程中頻率隨著電壓的增大而升高
C.在輸電功率一定的條件下,輸電電壓提高10倍,線路損耗功率將降低為原來(lái)的
D.圖中用戶接入電路的用電器越多,流過n4的電流越大,由匝數(shù)比等于電流的反比可知,流過電阻r的電流變小
題組三 實(shí)驗(yàn):探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
5.(2023廣東廣州模擬)教學(xué)用的可拆變壓器如圖甲所示,A、B線圈均由材料和直徑相同的導(dǎo)線繞制而成。
甲
乙
(1)某同學(xué)用多用電表歐姆擋分別測(cè)量A、B線圈的電阻,發(fā)現(xiàn)A線圈電阻約為B線圈電阻的2倍,則可推斷 (選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)多;
(2)為探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系,在圖乙中該同學(xué)把線圈A與學(xué)生電源連接,另一個(gè)線圈B與小燈泡連接。其中線圈A應(yīng)連到學(xué)生電源的 (選填“直流”或“交流”)輸出端上;
(3)將與小燈泡相連的線圈B拆掉部分匝數(shù),其余裝置不變,繼續(xù)實(shí)驗(yàn),則小燈泡 (選填“變亮”或“變暗”);
(4)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為220和110,學(xué)生電源輸出端電壓的有效值為6 V,則小燈泡兩端電壓的有效值可能是 。
A.12 VB.6 V
C.3.6 VD.2.8 V
綜合提升練
6.(2023山東卷)某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示,發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250 V,輸出功率P=500 kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=50∶1,輸電線總電阻R=62.5 Ω,其余線路電阻不計(jì),用戶端電壓U4=220 V,功率P4=88 kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說(shuō)法正確的是( )
A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368 A
B.輸電線上損失的功率為4.8 kW
C.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408 kW
D.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶44
7.(2024廣東茂名統(tǒng)考一模)無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車等領(lǐng)域得到應(yīng)用。地下鋪設(shè)供電的送電線圈,車上的受電線圈與蓄電池相連,如圖甲所示。送電線圈和受電線圈匝數(shù)比為n1∶n2=4∶1。當(dāng)送電線圈接圖乙中的正弦式交變電流后,受電線圈中的電流為2 A。不考慮線圈的自感,忽略電能傳輸?shù)膿p耗,下列說(shuō)法正確的是( )
甲
乙
A.受電線圈的電流方向每秒改變50次
B.送電線圈的輸入功率為110 W
C.受電線圈的輸出電壓為50 V
D.送電線圈的輸入電壓為220 V
8.(2024廣東汕頭模擬)某智能手表所采用的無(wú)線充電方式如圖甲所示,其工作原理示意圖(可視為理想變壓器)如圖乙所示,在充電器線圈M中接入220 V交變電流,在手表線圈N中感應(yīng)出5 V交變電流,已知手表的充電電流為2 A,則手表充電時(shí)( )
甲
乙
A.線圈M中電流為88 A
B.線圈N中電壓最大值為5 V
C.線圈M和線圈N的匝數(shù)比為1∶44
D.線圈M和線圈N的功率比為1∶44
9.(2024廣東模擬)如圖所示,冬天冰凍天氣里,高壓電線上常常會(huì)結(jié)大量冰凌。某同學(xué)設(shè)想利用高壓電線電流的熱效應(yīng)進(jìn)行融化,在正常供電時(shí),流過高壓電線的電流為I,高壓電線的熱耗功率為P;除冰時(shí),需要將高壓電線的熱耗功率增大為kP(k>1),假設(shè)輸電功率和高壓電線電阻不變,則除冰時(shí)需將輸電( )
A.電流增大為I
B.電壓增大為原來(lái)的倍
C.電流增大為kI
D.電壓增大為原來(lái)的k倍
參考答案
第2講 理想變壓器 電能的輸送 實(shí)驗(yàn):探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
1.A 解析 由題可知原線圈輸入電壓的有效值為U1=V=220V,原線圈電流為I1==40A,副線圈輸出電流的有效值為I2=I1=20A,變壓器無(wú)法改變電流的頻率,故f=Hz=50Hz,故選A。
2.B 解析 由知,僅增加原線圈匝數(shù),副線圈的輸出電壓U2減小,不能使小燈泡正常發(fā)光,A錯(cuò)誤;由知,僅增加副線圈匝數(shù),副線圈的輸出電壓U2增大,有可能使小燈泡正常發(fā)光,B正確;由知,將原、副線圈匝數(shù)都增為原來(lái)的兩倍,但由于原線圈的電壓不變,則副線圈的輸出電壓U2不變,不能使小燈泡正常發(fā)光,C錯(cuò)誤;將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián),但由于原線圈的電壓不變,則副線圈的輸出電壓U2不變,不能使小燈泡正常發(fā)光,D錯(cuò)誤。
3.BD 解析 保持輸送電能總功率P=UI1不變,則升壓變壓器的原線圈的電流I1變?yōu)樵瓉?lái)的,由I1n1=I2n2得,輸電線中的電流I2變?yōu)樵瓉?lái)的,A錯(cuò)誤,B正確;輸電線上損失的功率為P損=R線,I2變?yōu)樵瓉?lái)的,則損失的功率變?yōu)樵瓉?lái)的,C錯(cuò)誤;輸電線材料不變直徑變?yōu)樵瓉?lái)的,由R=ρ得,電阻變?yōu)樵瓉?lái)的100倍,保持輸送電能總功率、輸電距離不變的情況下,而I2變?yōu)樵瓉?lái)的,故輸電線上損失的功率P損=R線不變,D正確。
4.C 解析 根據(jù)變壓器工作原理可知,變壓器不可以直接對(duì)直流電進(jìn)行變壓作用,A錯(cuò)誤;變壓器在升壓過程中頻率保持不變,B錯(cuò)誤;根據(jù)P送=UI,P損=I2r,聯(lián)立可得P損=r,在輸電功率一定條件下,輸電電壓提高10倍,線路損耗功率將降低為原來(lái)的,C正確;圖中用戶接入電路的用電器越多,流過n4的電流越大,根據(jù),可知隨著I4增大,流過電阻r的電流I3變大,D錯(cuò)誤。
5.答案 (1)A (2)交流 (3)變暗 (4)D
解析 (1)根據(jù)電阻定律可知,相同材質(zhì)、相同截面積條件下導(dǎo)線越長(zhǎng),電阻越大,故A線圈的匝數(shù)多;
(2)變壓器只能改變交流電壓,線圈A應(yīng)連到學(xué)生電源的交流輸出端上;
(3)線圈B拆掉部分匝數(shù),則n2減小,因此變壓器副線圈電壓U2減小,小燈泡的功率為P=,可知小燈泡功率降低,亮度變暗;
(4)理想變壓器,可得U2==3V,實(shí)驗(yàn)過程中由于存在漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等情況,副線圈的實(shí)際電壓應(yīng)小于理想變壓器副線圈電壓的理論值,應(yīng)小于3V,可能為2.8V,故選D。
6.C 解析 因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250V,輸出功率P=500kW,發(fā)電機(jī)的輸出電流為I1==2×103A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。用戶端電流I4==400A,根據(jù),I3=8A,解得P線=R=4kW,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。輸送給儲(chǔ)能站的功率為P儲(chǔ)=(500-88-4)kW=408kW,選項(xiàng)C正確。,解得U3=11000V,U2=U3+I3R=11500V,,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
7.B 解析 受電線圈的電流頻率與送電線圈中的電流頻率相同,即為f==50Hz,一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,所以每秒電流方向改變100次,A錯(cuò)誤;根據(jù)圖乙可知送電線圈上正弦式交變電流的有效值為U有效=U輸入=220V=220V,受電線圈中的電流為2A,可得送電線圈中的電流大小為I送=·I受=×2A=0.5A,送電線圈的輸入功率為P=220×0.5W=110W,B正確,D錯(cuò)誤;對(duì)受電線圈的輸出電壓有,得U受=55V,C錯(cuò)誤。
8.B 解析 根據(jù)理想變壓器規(guī)律知線圈M和線圈N的功率比為1∶1,U1I1=U2I2,可得線圈M中電流為I1=A=A,A、D錯(cuò)誤;由正弦式交變電流規(guī)律知線圈N中電壓最大值為U2m=U2=5V,B正確;線圈M和線圈N的匝數(shù)比為nM∶nN=UM∶UN=44∶1,C錯(cuò)誤。
9.A 解析 根據(jù)題意流過高壓電線的電流為I,結(jié)合P=I2R(R為高壓電線電阻)可知,要使高壓電線上的熱耗功率變?yōu)閗P,則除冰時(shí)的輸電電流增大為I,故A正確,C錯(cuò)誤;再根據(jù)輸送功率不變可知電壓增大為原來(lái)的倍,故B、D錯(cuò)誤。

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