课标通用2021高考物理一轮复习作业48变压器电能的输送含解析

1作业48变压器电能的输送-2-一、选择题图48－11．(安徽安庆二测)如图48－1所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光，下列说法正确的是()A．原、副线圈匝数之比为9∶1B．原、副线圈匝数之比为1∶9C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶10解析：灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U0，说明原线圈输入电压为9U0，输出电压为U0，原、副线圈匝数之比为9∶1，故A正确，B错误；根据公式I1I2＝n2n1，可得I1I2＝19，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得两者的电功率之比为1∶9，故C、D错误．答案：A2.图48－2(2016年高考·课标全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图48－2所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比值为()A．2B．3C．4D．5解析：设变压器原、副线圈匝数之比为k，则可知，开关断开时，副线圈电流为kI，则根据理想变压器原理可知U－IR1kI（R2＋R3）＝k，同理可知U－4IR14kIR2＝k，代入数据联立解得U＝48I，代入第一式可得k＝3，B对，选B.-3-答案：B3．(福建漳州八校第二次联考)如图48－3，一理想变压器原线圈接正弦式交流电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有“36V6W”字样，此时L1恰好正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.5A，下列说法正确的是()图48－3A．原、副线圈匝数之比为3∶1B．变压器的输入功率为12WC．电压表的示数为9VD．若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小解析：L1恰正常发光，其电流为I＝636A＝16A，灯泡的电阻R＝3626Ω＝216Ω，电压表示数为12IR＝18V，根据输入功率等于输出功率知U1×0.5A＝(36＋18)×16W＝9W，解得U1＝18V，原、副线圈匝数之比为18∶54＝1∶3，A、B、C错误；若L3突然断路，则副线圈总电阻增大，电流减小，则L1变暗，分压减小，L2分压增大变亮，输入功率减小，D正确．答案：D4．如图48－4甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22V的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是()图48－4-4-A．副线圈两端电压的变化频率为0.5HzB．电流表的示数表示的是电流的瞬时值C．滑动片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大D．为保证电容器C不被击穿，原、副线圈匝数比应小于10∶1解析：由交变电压图象可知，原线圈输入电压最大值为311V，周期T＝0.02s，因此其有效值为220V，频率为50Hz，因为变压器不改变交变电压的频率，故副线圈两端电压的变化频率为50Hz，选项A错误；电流表的示数为交变电流的有效值，选项B错误；输入电压一定，变压器原、副线圈匝数比不变，由U1U2＝n1n2知输出电压不变，滑片下移，副线圈电路总电阻减小，电流增大，故A2示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，由I1I2＝n2n1可知A1示数增大，选项C正确；保证电容器不被击穿，输出电压最大值为22V，而输入电压最大值为311V，故原、副线圈匝数比应大于10∶1，选项D错误．答案：C图48－55．(西安八校联考)如图48－5所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，电阻R1＝R2＝25Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝2202sin100πt(V)的交流电，则()A．交流电的频率为100HzB．通过R2的电流为1AC．通过R2的电流为2AD．变压器的输入功率为200W解析：由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流的频率f＝1T＝ω2π＝50Hz，A项错；由理想变压器变压规律U1U2＝n1n2可知，输出电压U2＝50V，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R2，由交变电流的热效应可知，U22R·T2＝U2R·T⇒U＝22U2＝252V，由欧姆定律可知，通过R2的电流为2A，B项错，C项正确；其功率P2＝UI＝50W，而电阻R1的电功率P1＝U22R1＝100W，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为P＝P1＋P2＝150W，D项错．-5-答案：C图48－66．(四川广元二模)一理想降压变压器原、副线圈匝数比为k，原线圈与阻值为4R0的电阻串联后，接入有效值为25V的正弦式交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，当负载电阻的阻值R＝5R0时，理想电压表的示数为5V．保持变压器输入电流不变，现将负载电阻的阻值增大到R′＝11R0，此时输入电压有效值为U′，则()A．k＝256，U′＝49VB．k＝256，U′＝48VC．k＝4，U′＝49VD．k＝4，U′＝48V解析：变压器副线圈电路电流I2＝URR＝55R0＝1R0，此时变压器原线圈电路电流为I1＝1kR0；调整负载前，变压器副线圈电压U2＝55R0×6R0＝6V，原线圈上的电压U1＝kU2＝6kV，则U＝U1＋I1×4R0，即25＝6k＋4k，解得k＝4；保持变压器输入电流不变，则副线圈电流也不变，将负载电阻的阻值增大到R′＝11R0，则变压器副线圈两端电压为U2′＝1R0×(11R0＋R0)＝12V，原线圈两端电压U1′＝kU2′＝48V，故U′＝U1′＋I1·4R0＝48V＋14R0×4R0＝49V，故C正确，A、B、D错误．答案：C7．(河北保定调研)(多选)如图48－7所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10，原线圈接通正弦交流电源，理想电压表V示数为22V，理想电流表A1示数为5A，副线圈串联了电阻可忽略的熔断器、理想电流表A2以及虚线框内的某用电器，电路处于正常工作状态，则下列说法正确的是()图48－7A．熔断器的熔断电流应该大于0.5A-6-B．原、副线圈的电流频率之比为1∶10C．若虚线框内接入电容器，电容器的耐压值至少是2202VD．若虚线框内接入电动机且正常工作，可知电动机内阻为440Ω，电流表A2示数为0.5A解析：根据I2I1＝n1n2，可知副线圈中电流为0.5A，则选项A正确；原、副线圈的电流频率相等，选项B错误；根据U1U2＝n1n2，可知副线圈两端电压为220V，最大值为2202V，选项C正确；电动机为非纯电阻电器，若电动机内阻为440Ω，则副线圈电流小于0.5A，选项D错误．答案：AC8．(西安质检)(多选)如图48－8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1＝10匝、n2＝100匝，副线圈接有R＝1000Ω的电阻，原线圈与电阻不计的导线圈构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S＝0.4πm2.在该圆形区域内有如图乙所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过，不计电流表内阻，下列说法正确的是()图48－8A．导线圈的电动势为20VB．导线圈的电动势为102VC．负载电阻R的电流为2AD．电流表的示数为2A解析：根据法拉第电磁感应定律，电动势最大值Em＝ΔΦΔt＝ΔBΔtS＝B0ωS＝B02πTS，代入数据可得Em＝20V，电动势有效值E＝102V，B正确，A错误；电压与匝数成正比，所以变压器副线圈电压U2＝10E＝1002V，变压器副线圈电流I2＝U2R＝210A，电流与匝数成反比，所以原线圈电流I1＝10I2＝2A，C错误，D正确．答案：BD-7-图48－99．(多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图48－9所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是()A．电压表的示数为55VB．原线圈中的输入功率等于副线圈中的输出功率C．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，则电流表的示数变小D．若滑动变阻器接入电路的阻值为30Ω，则1min内产生的热量为6050J解析：原、副线圈的电压与匝数成正比，故副线圈两端的电压U2＝55V，由P入＝P出，即U1I1＝U2I2，B项正确；由有效值的定义知电压表的示数小于55V，A项错误；将滑动变阻器的滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的示数不变，副线圈中的电流变小，则电流表的示数变小，C项正确；由功率计算可知产生的热量为3025J，D项错误．答案：BC10．(多选)如图48－10甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，定值电阻R＝10Ω.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()图48－10A．当S与a连接后，理想电流表的示数为2.2AB．当S与a连接后，t＝0.01s时理想电流表示数为零C．当S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的4倍D．当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频率变为25Hz-8-解析：S与a连接后，由U1U2＝n1n2，又知U1＝22022V＝220V，得U2＝22V，则理想电压表的示数为22V，又知定值电阻R＝10Ω，可得理想电流表示数为I＝U2R＝2.2A，故A选项对、B选项错．S由a拨到b后，n1∶n2＝5∶1，则U1∶U2′＝5∶1，得U2′＝2U2，据P＝U2R得功率变为原来的4倍，故C选项对．输出电压频率不变，仍为50Hz，故D选项错．答案：AC11．(多选)在远距离送电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是()A．P′＝U2SρLB．P′＝P2ρLU2SC．P用＝P－U2SρLD．P用＝P1－PρLU2S解析：输电线损失的电功率P′＝I2R，用户得到的电功率P用＝P－P′，输电线电阻R＝ρLS，输电电流I＝PU，故输电线上损失的电功率为：P′＝I2R＝PU2ρLS＝P2ρLU2S，B选项正确．用户得到的功率为：P用＝P－P′＝P1－PρLU2S，D选项正确．答案：BD12．(山西晋城期末)(多选)图48－11甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器cd输入端交变电压u的图象，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法不正确的是()图48－11A．ab输入端电压的瞬时值表达式为uab＝272sin100πt(V)B．电流表的示数为2A，且四只灯泡均能正常发光-9-C．流过灯L2的电流每秒钟方向改变50次D．ab输入端输入功率Pab＝18W解析：变压器副线圈两端的电压U2＝9V，副线圈中的三只灯泡均正常发光，副线圈中的电流I2＝3×PU＝2A，原线圈中的电流为I1，I1I2＝n2n1，解得I1＝23A，灯L4正常发光，电压为9V，ab输入端电压的瞬时值表达式uab＝362sin100πt(V)，A错误，B正确；交流电的频率为50Hz，所以流过每只灯泡的电流每秒方向改变100次，C错误；ab输入端输入功率P＝UabI1＝36×23W＝24W，D错误．答案：ACD二、非选择题13．(太原阶段检测)如图48－12甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有3个电阻和一个电容器．已知R1＝R3＝20Ω，R2＝40Ω，原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈的输入功率为P＝35W，已知通过R1的正弦交流电如图乙所示．求：图48－12(1)原线圈输入电压；(2)电阻R2的电功率；(3)电容器C流过的电流．解析：(1)由题图乙可知，副线圈上通过R1的电流最大值为2A，故副线圈上的电压最大值为U2max＝202V，由变压器原、副线圈的电压关系可得，原线圈的电压最大值为U1max＝10×202V＝2002V，有效值为200V.(2)电阻R2的两端电压为U