高考物理一轮复习高效演练创新题11.2《变压器　电能的输送》(含答案详解)

高效演练·创新预测

1.如图所示,一个理想变压器的原线圈的匝数为50匝,副线圈的匝数为100匝,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导轨的间距为0.4 m,导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒,导轨与导体棒的电阻忽略不计,副线圈回路中电阻R1=5 Ω,R2=15 Ω,图中交流电压表为理想电压表,导轨所在空间有垂直于导轨平面,磁感应强度大小为1 T的匀强磁场,导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为v=5sin 10πt(m/s),则下列说法中正确的是

 (　　)

A.R1的功率为0.2 W

B.电压表的示数为4 V

C.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04 Wb/s

D.变压器常用的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是为了增大涡流,提高变压器的效率

【解析】选C。导体棒切割磁感线产生的感应电动势e=BLv=1×0.4×

5sin10πt(V)=2sin10πt(V),原线圈两端的电压有效值U1= V= V,根据电压与匝数成正比,得=,即=,解得U2=2 V,所以电压表的示数为2 V;副线圈的电流I2== A= A,电阻R1的功率P1=R1=×5 W=0.1 W,故A、B项错误;根据法拉第电磁感应定律U1m=n1,代入数据:2=50,解得=0.04 Wb/s,故C项正确;变压器的铁芯,在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,其目的是增大电阻,从而减小涡流,减小发热量,提高变压器的效率,故D项错误。

2.(2018·新乡模拟)如图所示为理想变压器,三个灯泡L1、L2、L3都标有“6 V　

6 W”,L4标有“6 V　12 W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比n1∶n2和ab间电压分别为              (　　)

A.2∶1,24 V

B.2∶1,30 V

C.1∶2,24 V

D.1∶2,30 V

【解析】选B。L2、L3并联后与L4串联,灯泡正常发光,说明副线圈电压为12 V,副线圈功率为24 W,根据变压器的输入功率和输出功率相等可以求得原线圈的输出功率,根据L1正常发光得出电流,从而得出原线圈电压,再求出ab间电压,根据电压与匝数成正比,可以求得匝数比。L2、L3并联后与L4串联,灯泡正常发光。可知:U2=12 V;P2=(6+6+12) W=24 W,根据U1I1=P2得:U1= V=24 V,所以Uab=U1+UL1=

(24+6) V=30 V,===,故选B。

3.(2018·榆林模拟)图示为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接有u=36sin 100πt(V)的正弦交流电,图中D为理想二极管,定值电阻R=9 Ω。下列说法正确的是              (　　)

A.t= s时,原线圈输入电压的瞬时值为18 V

B.t= s,电压表示数为36 V

C.电流表的示数为1 A

D.变压器的输入功率为9 W

【解析】选B。在t= s时,电压瞬时值u=36sin V=18 V,A项错误;电压表测量的是有效值,输入电压的峰值为36 V,有效值为36 V,B项正确;由=得U2==9 V,二极管导通时,电路中的电流I==1 A,经二极管单向导电成半波电流,根据电流的热效应有I2R+0=I′2RT,解得电流的有效值(电流表的示数)I′= A,C项错误;变压器的输入功率等于输出功率,即P1=P2=I′2R=×9 W=4.5 W,D项错误。

4.(2018·大庆模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1=220sin 100πt V,则             

 (　　)

A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表V1的示数为22 V

B.当t= s时,电压表V0的读数为110 V

C.单刀双掷开关与a连接,当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电压表V1的示数增大,电流表示数变小

D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表V1和电流表的示数均变小

【解析】选C。原线圈两端的电压为U1= V=220 V,当单刀双掷开关与a连接时,根据电压与匝数成正比得,副线圈两端的电压为U副=×220 V=22 V,电压表V1的示数等于变阻器两端的电压,所以电压表V1的示数小于22 V,故A项错误;电压表的示数为有效值,所以电压表V0的读数为220 V,故B项错误;当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,副线圈回路总电阻增大,副线圈电流减小,即电流表示数减小,定值电阻R0两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以电压表V1的示数增大,故C项正确;当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈匝数减小,根据电压与匝数成正比知副线圈两端的电压增大,副线圈电流变大,电流表读数变大,电压表V1的示数变大,故D项错误。

【加固训练】

　　(2018·资阳模拟)如图变压器原线圈接交流高压,降压后通过输电线给用电器供电,当电键S断开时图中两电表示数电压U和电流I变化为              (　　)

A.均变大　　　　　   B.U变大,I变小

C.均变小       D.U变小,I变大

【解析】选B。变压器输入电压不变,输出电压不变。当电键S断开时,副线圈回路中总电阻增大,干路电流减小,原线圈电流随着减小,即电流表示数变小。对于副线圈回路,总电压一定,电流减小,电阻R分担的电压增大,即电压表示数变大,故B项正确。

5.(新题预测)(多选)如图所示是远距离输电的示意图,变压器均为理想变压器,发电机的输出电压恒定,输电线上损耗的功率为PR,变压器原、副线圈的电压以及电流用图中的量表示。则当用户用电处于高峰期时,下列说法正确的是(　　)

A.U2变大　　　　　　　　  B.PR增大

C.U4变小       D.I1变大

【解析】选B、C、D。由于输入电压不变,升压变压器原、副线圈匝数不变,故U2不变,故A项错误;当用电器增多时,功率增大,降压变压器的输出电流增大,则输电线上的电流增大,可知输电线上的功率损失增大,故B项正确;输电线上的电流增大,可知输电线上的电压损失增大,发电机的输出电压U1不变,则U2不变,可知降压变压器的输入电压减小,所以用户得到的电压U4减小,故C项正确;输电线上的电流增大,根据n1I1=n2I2,知I1变大,故D项正确。

【加固训练】

　　如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2。则              (　　)

A.用户端的电压为

B.输电线上的电压降为U

C.理想变压器的输入功率为r

D.输电线路上损失的电功率为I1U

【解析】选A。理想变压器输入和输出功率相同,设用户端得到的电压为U2,所以I1U1=U2I2,故A项正确;输电线上电压降为ΔU=I1r,或者ΔU=U-U1,故B项错误;理想变压器输入功率为P=I1U1,故C项错误;损失的功率ΔP=r,故D项错误。