2011高三物理一轮复习13.2变压器远距离输电练习题

用心爱心专心(本栏目内容，学生用书中以活页形式单独装订成册！)1．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时()A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大【解析】理想变压器(副线圈上电压不变)当负载电阻R增大时电流I2减小，由P2＝U2I2可知，功率P2也减小，故P1减小，I1减小，所以I1和P1都减小，B正确．【答案】B2．如右图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为U＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝2202V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确的是()A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交流电的周期为1100πsC．原线圈中电流表的读数为0.5AD．原线圈中的输入功率为1102W【解析】因为U0＝2202V，则电压有效值U＝220V，由U1U2＝n1n2得U2＝220V4＝55V，A正确．因为ω＝100πrad/s，则T＝2πω＝150s，B错．原线圈中的电流I1＝I2n2n1＝U2n2Rn1＝0.5A，C对．原线圈中的输入功率P＝U0I12＝110W，D错．【答案】AC3．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如下图所示．副线圈仅接入一个10Ω的电阻，则()A．流过电阻的电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是1002VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W【解析】由图象可知U1＝220V，则U2＝n2n1U1＝511×220V＝100V流过电阻电流I＝U2R＝10A，A错；电压表示数应为100V，B错；1分钟放出热量Q＝I2Rt＝102×10×60J＝6×104J，C错；P出＝U2I＝100×10W＝1×103W，所以P入＝P出＝1×103W，D正确．【答案】D4．某理想变压器原线圈输入电功率为P，原、副线圈匝数比为k，在副线圈上接一内阻为r的电动机，电动机正以速度v匀速向上提升质量为m的重物，已知重力加速度为g，则变压器初级线圈两端的电压为()A．PkrP－mgvB.PkrP－mgv用心爱心专心C．PkP－mgvrD.PkP－mgvr【解析】对副线圈装置由能量守恒：P＝mgv＋I22r，由变压器电流比有I2/I1＝k，又对原线圈有：P＝I1U1，联立解得选项A正确．【答案】A5．(2009年高考四川卷)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则()A．交流电的频率为0.02HzB．原线圈输入电压的最大值为2002VC．电阻R2的电功率约为6.67WD．通过R3的电流始终为零【解析】由图乙可知交流电频率为50Hz，所以A错．副线圈电压最大值U2＝I1R1＝20V，由U1n1＝U2n2可知U1＝200V，B错．R1和R2并联P2＝U222/30≈6.67W．因电容器接交流电有充放电电流，故D错．【答案】C6．右图为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则()A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大【解析】K由a合到b时，n1减小，由U1/U2＝n1/n2，可知U2增大，副线圈消耗功率P2＝U22/R随之增大，而原、副线圈功率相等P1＝P2，又P1＝I1U1，从而I1增大，A正确；K由b合到a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确；保持U1不变，k合在a处，P上滑时，R增大，P2＝U22/R减小，又P1＝P2，P1＝I1U1，从而I1减小，C错误；保持P的位置不变，k合在a处，U1增大，由U1/U2＝n1/n2可知，U2增大，I2＝U2/R随之增大，由I1/I2＝n2/n1可知I1也增大，D正确．【答案】ABD7．某居民家中的电路如右图所示，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常发光．拔出电饭煲的插头，把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则()A．仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障B．仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障C．仅A、B间导线断路D．因为插座用导线接地，所发生了上述故障【解析】由于电灯仍正常发光，说明电源是好的，电热壶所在的C、D两点间没有发生短路故障．把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，说明插座的左、右插孔都与火线相通，说明电热壶所在的C、D两点间没有发生断路故障．综合分析可知，故障为A、B间导线断路，即C选项正确．【答案】C8．如右图是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆用心爱心专心环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接交流电压u，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是()A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大B．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大C．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗【解析】P不动，则变压器输出电压不变；将Q向右移动，电阻R变大；据P出＝U22R＋R灯得变压器的输出功率变小，选项A错误；Q不动，电阻R不变；将P沿逆时针方向移动，则变压器输出电压变大，据P出＝U22R＋R灯得变压器的输出功率变大，选项B正确；P不动，输出电压不变，将Q向左移动，电阻R变小，变压器的输出功率变大，据P出＝I2U2得I2变大，两灯均变亮，选项C错误；P、Q都不动，断开开关S，则总电阻变大，变压器的输出功率变小，输出电流变小，滑动变阻器的电压变小，所以灯L1的电压变大，L1将变亮，选项D错误．【答案】B9．(2009年高考江苏单科)如右图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin100πtV．氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有()A．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB．开关接通后，电压表的示数为100VC．开关断开后，电压表的示数变大D．开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】由μ＝202sin100πtV可知，um＝202V，f＝50Hz，氖泡在一个周期内发光两次，故其发光频率为100Hz，A选项正确．电压表示数为U＝um2×5＝100V，B选项正确．开关断开后电压表示数不变，输出功率变小，故C、D两选项错误．【答案】AB10．某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中L1、L2是两个完全相同的灯泡，已知把开关置于3、4时，电路与交流电源相通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该同学在如下操作中能观察到的实验现象是()A．当开关置于1、2时，稳定后L1、L2两个灯泡均发光且亮度也相同B．当开关置于1、2时，稳定后L1发光，L2不亮C．当开关置于3、4时，稳定后若只增加交流电的频率，两个灯泡的亮度将同时变暗D．当开关置于3、4瞬间，L2立即发光，而L1亮度慢慢增大【解析】电容器具有“通交流、隔直流”且交流电的频率越大阻碍作用越小的特点，电感具有“通低频、阻高频”即交流电的频率越大阻碍作用越大的特点．所以当开关置于1、2时，稳定后灯泡L1发光，L2不亮，选项A错误，选项B正确；当开关置于3、4时，稳定后若只增加交流电的频率，灯泡L1变暗，L2变亮，选项C错误；当开关置于3、4瞬间，L2立即发光，而L1亮度慢慢增大，选项D正确．【答案】BD11．某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出电压仅为350V，为减少输送功率损失，先用一理想升压变压器将电压升高再输出．已知输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220V，求理想升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少．【解析】“允许损失的功率为输送功率的5%”―→P损能求，“输电线路的总电阻为4Ω”―→故能进一步求出线路中的电流I，求出输电电压，设升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2；降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，电压分用心爱心专心高考资源网(、U4.画出如图所示的输电示意图．允许损失的功率P损＝P总×5%＝I2R①升压变压器是理想变压器，故P总＝IU2②又U1U2＝n1n2③降压变压器的输入功率P3＝P总－P损④U3＝P3I⑤U3U4＝n3n4⑥由①、②、③式，将U1＝350V等代入，解出n1n2＝18；由①④⑤⑥，将U4＝220V等代入，解出n3n4≈121.【答案】1∶812∶112．人们利用发电机把天然存在的各种形式的能量(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能，为了合理地利用这些能源，发电站要修建在靠近这些资源的地方，但用电的地方却分布很广，因此，需要把电能输送到远方．若某电站的输送电压为U＝6000V，输送功率P＝500kW，这时安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜里读数相差4800kW·h(即4800度电)，试求：(1)输电效率和输电线的电阻；(2)若要使输电损失的功率降到原输送功率的2%，电站应使用多高的电压向外输电？(结果保留二位有效数字)【解析】(1)输电效率η＝Pt－ΔWPt＝500×24－4800500×24×100%＝60%由ΔW＝I2Rt及P＝UI得：R＝ΔW·U2P2t＝28.8Ω.(2)若使输电损失的功率降到原输送功率的2%，则P损＝P×2%＝10kW，又P损＝I21R，U1＝PI1，联立解得输送电压为U1≈2.7×104V.【答案】(1)60%28.8Ω(2)2.7×104V