2014届高三物理总复习课时作业30

课时作业30变压器电能的输送时间：45分钟满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1．将输入电压为220V，输出电压为6V，副线圈有30匝的理想变压器改绕成输出电压为30V的变压器，原线圈匝数不变，则副线圈新增绕的匝数为()A．120匝B．150匝C．180匝D．220匝解析：由U1U2＝n1n2得n1＝n2U1U2＝30×2206匝＝1100匝；改变匝数后，n′2＝n1U′2U1＝1100×30220匝＝150匝，新增匝数Δn＝n′2－n2＝120匝，A正确．答案：A2.钳形电流表的外形和结构如图所示．图甲中电流表的读数为1.2A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则()A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4AB．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4AC．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6A解析：钳形表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流；对钳形表的初、次级满足n1n2＝I2I1，I2＝n1n2I1，钳形表在使用时，初级是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I1保持不变，I1不变，故当n1增加3倍时I2＝3.6A，C正确．答案：C3．正弦式电流经过匝数比为n1n2＝101的变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如下图甲所示方式连接，R＝10Ω.图乙所示是R两端电压u随时间变化的图象，Um＝102V，则下列说法中正确的是()A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝2cos100πt(A)B．电流表A的读数为0.1AC．电流表A的读数为210AD．电压表的读数为Um＝102V解析：由题图乙所示图象知T＝2×10－2s，f＝50Hz，ω＝2πf＝100πrad/s，Im＝UmR＝2A，故iR＝2cos100πt(A)，A正确．再根据I1I2＝n2n1，I2＝Im2＝1A知，电流表的读数为0.1A，B正确，C错误．电压表读数应为电压的有效值，U＝Um2＝10V，故D错误．答案：AB4．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时()A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，每盏灯两端的电压较低解析：在晚上七、八点钟时，电路上并联的灯较多，则根据并联电路特点可知，此时总电阻比深夜时小，再由欧姆定律可知，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压U损＝IR增大，每盏灯两端的电压也就较低．答案：CD5．(2012·山东理综)下图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为下图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是()A．电压表的示数等于5VB．电压表的示数等于52VC．实现点火的条件是n2n11000D．实现点火的条件是n2n11000解析：电压表示数为交流电压有效值，由题图乙可得U＝Um2＝52V，选项A错误，B正确；因Um1＝5V，根据n2n1＝Um2Um1，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5000V，故n2n11000，选项C正确，D错误．答案：BC6．(2012·天津理综)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2P1分别为()A.PRkU，1nB.PkU2R，1nC.PRkU，1n2D.PkU2R，1n2解析：设副线圈与原线圈匝数比为k时，副线圈输出电压为U1，输出电流为I1，电路损耗功率为P1，设副线圈与原线圈匝数比为nk时，副线圈输出电压为U2，输出电流为I2，电路损耗功率为P2，根据理想变压器原副线圈电压与匝数成正比可得U1U＝k…①，U2U＝nk…②；且P＝U1I1＝U2I2…③；线路损耗功率分别为P1＝I21R…④；P2＝I22R…⑤.由①④联立解得P1＝(PkU)2R，据此排除选项A、C；由①②③④⑤联立解得P2P1＝1n2，所以选项B错误，选项D正确．答案：D7．(2012·江苏高考)某同学设计的家庭电路保护装置如下图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起解析：由于线圈L1用零线和火线双线绕制而成，正常情况下零线和火线中的电流等大反向，线圈L1内产生的磁场相互抵消，线圈L2中磁通量为零，选项A正确，当家用电器增多时，通过零线和火线的电流同时增大，合磁场仍为零，即线圈L2中磁通量不变，仍为零，选项B正确；家庭电路发生短路时造成通过零线和火线的电流同时增大，线圈L2中磁通量不变，不会产生感应电流，开关K也不会被电磁铁吸起，选项C错误，地面上的人接触火线时，火线和大地构成闭合回路，零线中电流小于火线．此时线圈L1产生变化的磁场，引起线圈L2中磁通量变化产生感应电流，电磁铁线圈有电流通过，产生磁性，将开关K吸起，选项D正确．答案：ABD8．(2013·郑州一模)如下图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电，电压为U，输出端接有理想电压表、理想电流表和一个电动机，电动机线圈的电阻为R，当输入端接通电源后，电流表的读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是()A．原线圈中的电流为nIB．电压表的读数为IRC．电动机的输入功率为I2RD．变压器的输入功率为UIn解析：由I1＝n2n1I2可得，I1＝In，选项A错误；对于含有电动机的非纯电阻电路，当电动机转动时，电动机两端电压大于IR，选项B错误；输出电压U2＝n2n1U1＝Un，输出功率P出＝U2I2＝UIn＝P入，选项C错误而D正确．答案：D二、计算题(3×12′＝36′)9．如图所示的电路中，变压器初级线圈匝数n1＝1000匝，次级线圈有两个，匝数分别为n2＝500匝，n3＝200匝，分别接一个R＝55Ω的电阻，在初级线圈上接入U1＝220V的交变电流．求：(1)两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流．解析：(1)对两个次级线圈有U1U2＝n1n2，U1U3＝n1n3所以U2＝n2U1n1＝U12，U3＝n3U1n1＝U15又P＝U2R，所以P2P3＝U22U23＝254.(2)由欧姆定律得I2＝U2R＝2A,I3＝U3R＝0.8A.对有两个次级线圈的变压器有n1I1＝n2I2＋n3I3所以I1＝n2n1I2＋n3n1I3＝1.16A.答案：(2)1.16A10．(2011·江苏高考)下图(1)为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如下图(2)所示．若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400Ω电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比ncende.解析：(1)由题图(2)知ω＝200πrad/s电压瞬时值uab＝400sin200πt(V)(2)电压有效值U1＝2002V理想变压器P1＝P2原线圈中的电流I1＝P1U1解得I1≈0.28A(或25A)(3)设ab间匝数为n1U1n1＝Ucence，同理U1n1＝Udende由题意知U2ceRce＝U2deRde，解得ncende＝RceRde代入数据得ncende＝43答案：(1)uab＝400sin200πt(V)(2)0.28A(或25A)(3)4311．发电机的端电压为220V，输出功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数之比为的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．解析：该题是输电线路的分析和计算问题，结合电路结构和输电过程中的电压关系和电流关系可解此题．(1)线路图如下图所示．(2)升压变压器副线圈上的输出电压U2＝n2n1U1＝2200V，升压变压器副线圈上的输出电流I2＝n1n2I1，升压变压器原线圈上的输入电流，由P＝U1I1得I1＝PU1＝44×103220A＝200A，所以I2＝n1Pn2U1＝44×10310×220A＝20A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR＝I2R＝4V，PR＝I22R＝0.08kW.降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I3＝I2＝20A，U3＝U2－UR＝2196V.降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为U4＝n4n3U3＝219.6V，I4＝n3n4I3＝200A.用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92kW.(3)若不采用高压输电，线路损失电压为U′R＝I1R＝40V，用户得到的电压U′＝U1－U′R＝180V，用户得到的功率为P′＝U′I1＝36kW.答案：(1)见解析(2)219.6V43.92kW(3)180V36kW