第11章 2 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习（word）人教版

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1．(多选)(2020·海南五指山模拟)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为0.9 A，图乙中用同一电缆线绕了3匝，则( )
A．这种电流表能测出交变电流的有效值
B．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流
C．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0.3 A
D．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为2.7 A
[解析] 由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈中的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交变电流，而且测量的是交变电流的有效值，故A正确，B错误；根据输入功率和输出功率的关系有P1＝P2，即U1I1＝U2I2，所以eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，由题意可知：当n1＝1，I2＝0.9 A，即eq \f(I1,0.9 A)＝eq \f(n1,1)，当n1＝3时有eq \f(I1,I2′)＝eq \f(n2,3)，解得I2′＝2.7 A，故C错误，D正确。
[答案] AD
2．(多选)(2020·郑州市高三质量预测)如图甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格都是“9 V 12 W”。该变压器cd端的交变电压为u(u­t图象如图乙所示)时，四只灯泡都正常发光，各电表均为理想交流电表。以下说法正确的是( )
A．ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝27eq \r(2)sin 100πt(V)
B．原、副线圈匝数比为3∶1
C．流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变50次
D．电流表的示数为4 A，ab端输入的功率Pab＝48 W
[解析] 由图乙可知，cd端输入电压的最大值为27eq \r(2) V，周期为T＝0.02 s，cd端输入电压的瞬时值表达式为u＝27eq \r(2)sin 100πt(V)，由于串联了灯泡L1，所以ab端输入电压的最大值一定大于27eq \r(2) V，选项A错误；根据题述四只灯泡都正常发光，可知四只灯泡中电流相等，原、副线圈电流之比为1∶3，可知原、副线圈匝数比为3∶1，选项B正确；交变电流的周期为0.02 s，频率为50 Hz，流过灯泡L2的电流方向每秒钟改变100次，选项C错误；灯泡正常发光，每个灯泡中的电流为eq \f(4,3) A，电流表的示数为4 A，每个灯泡的电功率为12 W，ab端输入功率等于四个灯泡的正常发光功率之和，即Pab＝48 W，选项D正确。
[答案] BD
3．(2019·山西省高三质量检测)如图，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为U0的交变电源上。当S断开时，L1、L2、L3三只灯泡均正常发光。若闭合S，已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则( )
A．灯泡L1变亮 B．灯泡L2变亮
C．灯泡L3亮度不变 D．灯泡L4正常发光
[解析] 当S断开时，设原线圈电流为I1，电压为U1，副线圈电流为I2，电压为U2，灯泡电阻为R，由变压器规律得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，则U1＝eq \f(n1,n2)U2＝eq \f(n1,n2)·I2R并＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))2I1R并。因原线圈有灯泡，故U0＝I1R＋U1＝I1R＋I1·eq \f(n\\al(2,1),n\\al(2,2))R并；闭合S时R并减小，故I1增大，则灯泡L1变亮；变压器的输入电压减小，而匝数比不变，则变压器的输出电压减小，则灯泡L2和L3变暗，L4不能正常发光。故选项A正确，B、C、D错误。
[答案] A
4．2019年8月，浙江省受台风“利奇马”影响，造成大面积停电。某通讯公司准备的应急供电系统如图所示，图中T1、T2分别为理想的升压变压器和降压变压器，R表示输电线电阻，I表示电流，U表示线圈两端电压，n表示线圈的匝数，下列说法正确的是( )
A．如果发电机的输出功率为P，则P＝U1I1＝U2I2＝U4I4
B．若n1∶n2＝n4∶n3，则有U1＝U4
C．用户消耗的功率越大，输电线上消耗的功率越小
D．如果发电机的输出功率为P，则输电线上消耗的功率为eq \f(P2,U\\al(2,2))R
[解析] 如果发电机的输出功率为P，因理想变压器没有能量损失，故有P＝U1I1＝U2I2，但输电线上消耗功率，故P＞U4I4，A错误；因为输电线上有电压损失，所以U1≠U4，B错误；用户消耗的功率越大，三个回路中的电流越大，输电线上消耗的功率也越大，C错误；如果发电机的输出功率为P，则输电线中的电流为eq \f(P,U2)，输电线上消耗的功率为eq \f(P2,U\\al(2,2))R，D正确。
[答案] D
5．如图，理想变压器上接有3个完全相同的灯泡，其中1个灯泡与原线圈串联，另外2个灯泡并联后接在副线圈两端。已知交流电源的电压u＝18eq \r(2) sin 100πt(V)，3个灯泡均正常发光，忽略导线电阻，则变压器( )
A．副线圈电压的频率为100 HzB．原线圈两端的电压为12 V
C．原副线圈的电流比为2∶1D．原副线圈的匝数比为2∶1
[解析] 由交流电源的电压u＝18eq \r(2) sin 100πt(V)，可知100 π＝2 πf，交变电流的频率为f＝50 Hz，选项A错误；3个灯泡均正常发光，设灯泡额定电压为U，额定电流为I，则副线圈输出电压为U，输出电流为2I，由变压器变流公式可得原副线圈的匝数比为n1∶n2＝2I∶I＝2∶1，选项D正确；原副线圈的电流比为I∶2I＝1∶2，选项C错误；交流电源电压U′＝18 V，根据变压器变压公式，原线圈两端的电压为U1＝2U，由U′＝U ＋U1，解得U1＝12 V，选项B正确。
[答案] BD
6．(多选)(2021·内蒙古集宁模拟)如图甲所示为理想变压器，其原线圈匝数n1＝50匝，副线圈匝数n2＝100匝，电阻R1、R2的阻值均为100 Ω。副线圈两端的电压U随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．电流表的示数为π A
B．原线圈中电流变化的频率为25 Hz
C．电阻R1的热功率P＝ 200π2 W
D．a、b间的输入电压的有效值Uab＝125eq \r(2) π V
[解析] 电流表的示数是电流的有效值，则I2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(U2m,\r(2)R2)＝eq \f(\r(2),2) π A，A项错误；由图乙可知，副线圈中交流电的频率f＝eq \f(1,T)＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，故原线圈中电流变化的频率为50 Hz，故B错误；原线圈中电流的有效值I1＝eq \f(n2,n1)I2＝eq \r(2) π A，原线圈两端电压U1＝eq \f(n1,n2)U2＝eq \f(50,100)×eq \f(100 π,\r(2)) V＝25eq \r(2) π V，电阻R1的热功率P＝Ieq \\al(2,1)R1＝200 π2 W，a、b间的输入电压的有效值Uab＝I1R1＋U1＝125eq \r(2) π V，故C、D正确。
[答案] CD
7．(2020·四川广元市质检)我国“西电东送”采用特高压远距离输电。在西部发电厂附近升压变压器将电压升高，通过输电线输送到东部某地，再用降压变压器降压到稳定的工作电压，为负载提供电压。变压器均为理想变压器，发电机输出电压及输电线的电阻均不变。则( )
A．增加负载，输电线上损失的功率增大
B．增加负载，升压变压器的原线圈中电流减小
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出电压小于降压变压器的输入电压
[解析] 由于负载增加，降压变压器输出的功率增加，负载线路电流变大，故高压输电线上的电流变大，P损＝I2R，损失功率变大，因为输电线中电流变大，根据变压器原理可知，升压变压器中电流变大，A正确，B错误；因为输电线存在电阻，有电压损失，所以升压变压器输出电压大于降压变压器输入电压，C、D错误。
[答案] A
8．(多选)(2020·湖北一模)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A，副线圈回路接有定值电阻R＝2 Ω。现在a、b间和c、d间分别接上示波器，同时检测得a、b间，c、d间的电压随时间变化的图象如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A．T＝0.02 s
B．n1∶n2≈55∶1
C．电流表A的示数I≈36.4 mA
D．当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为0
[解析] 由题图乙可知，电压变化的周期是0.02 s，所以选项A正确；根据变压器的电压规律得eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)≈55，所以选项B正确；副线圈的电流I2＝eq \f(U2,R)≈2 A，根据变压器的电流规律eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)得原线圈的电流I1＝eq \f(n2,n1)I2≈36.4 mA，所以选项C正确；由题图乙知，当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值也最大，故选项D错误。
[答案] ABC
[提升题组]
9．如图所示，理想变压器的原线圈接在一个交流电源上，交流电压瞬时值随时间变化的规律为u＝220 eq \r(2)·sin 100πt(V)，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表。已知理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，灯泡的电阻为22 Ω，电动机内阻为1 Ω，电流表示数为3 A，各用电器均正常工作。则( )
A．通过副线圈的电流频率为5 Hz
B．电压表示数为22 V
C．变压器原线圈的输入功率为66eq \r(2) W
D．电动机的输出功率为44 W
[解析] 由u＝220eq \r(2)sin 100πt(V)知交变电流的频率f＝eq \f(ω,2π)＝50 Hz，变压器不改变交流电流的频率，A错误；由理想变压器的变压规律eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可知U2＝eq \f(n2,n1)U1＝22 V，故电压表的示数为22 V，B正确；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为P＝U2I2＝66 W，C错误；流过灯泡的电流I＝eq \f(U2,R)＝1 A，故流过电动机的电流IM＝2 A，电动机的输出功率P出＝U2IM－Ieq \\al(2,M)r＝40 W，D错误。
[答案] B
10．(多选)(2020·湖南师大附中月考)如图所示，面积为0.02 m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100 rad/s，匀强磁场的磁感应强度为eq \f(\r(2),2) T。矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50 Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，下列说法正确的是( )
A．线圈中感应电动势的表达式为e＝100eq \r(2)cs 100t(V)
B．P上移时，电流表示数减小
C．t＝0时，电压表示数为100eq \r(2) V
D．当原、副线圈匝数比为2∶1时，电阻上消耗的功率为50 W
[解析] 矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：
Em＝NBSω＝100×eq \f(\r(2),2)×0.02×100 V＝100eq \r(2) V，线圈中感应电动势的表达式为：e＝100eq \r(2)cs100 πt (V)，故A正确；P上移时，原线圈的匝数减小，则导致副线圈电压增大，那么副线圈电流也增大，则原线圈的电流会增大，故B错误；由于最大值为有效值的eq \r(2)倍，所以交流电的有效值为U＝100 V，当t＝0时，电压表示数为100 V，故C错误；当原、副线圈匝数比为2∶1时，电阻上消耗的功率为：P＝eq \f(U′2,R)＝50 W，故D正确。
[答案] AD
11．一台柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4 Ω，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时( )
A.输电线路中的电流为20 A
B．发电机的实际输出电压为300 V
C．在输电线路上损失的电功率为8 kW
D．如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V
[解析] 当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I＝eq \f(P,U)＝200 A，选项A错误；导线电阻为R＝2.5×10－4×400×2 Ω＝0.2 Ω，则发电机的实际输出电压为U输＝U＋IR＝260 V，选项B错误；在输电线路上损失的电功率为P损＝I2R＝8 kW，选项C正确；如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是Um＝eq \r(2)U输＝368 V，选项D错误。
[答案] C
12．(多选)(2020·天津红桥区模拟)高压输电可大幅度节能，至2017年11月，我国已建成投运8项1000 kV特高压交流工程和11项±800 kV特高压直流工程。中国全面掌握了特高压核心技术，成为世界首个也是唯一成功掌握并实际应用特高压技术的国家。某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )
A．降压变压器T2原线圈的输入电压为880 V
B．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为4∶1
C．当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小
D．当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大
[解析] 由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压U＝220eq \r(2) sin 100 πt (V)，有效值为220 V，降压变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，故降压变压器T2原线圈的输入电压为：4×220 V＝880 V，故A正确；降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1∶1，故B错误；输出功率增大，则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，故C错误；用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，输出和损失的功率都增大，故发电机输出功率增大，故D正确。
[答案] AD
13．(多选)(2021·武昌区调研)如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器。升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200 V且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，则( )
A．T1的副线圈两端电压的最大值为2 010 eq \r(2) V
B．T2的原线圈两端的电压为2 000 V
C．输电线上损失的电功率为50 W
D．T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW
[解析] 由题可以知道U4＝200 V，根据eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)，可得到U3＝2 000 V，再根据U3I3＝U4I4＝10 kW，则I3＝5 A，则U2＝U3＋2I3r＝2 010 V，则最大值为eq \r(2)U2＝2 010eq \r(2) V，故选项A、B正确；输电线上损失的电功率为ΔP＝2Ieq \\al(2,3)r＝50 W，故选项C正确；根据能量守恒，则T1的原线圈输入的电功率为P＝ΔP＋10 kW＝10.05 kW，故选项D错误。
[答案] ABC
14．如图所示为一理想变压器，其中a、b、c为三个额定电压相同的灯泡，输入电压u＝Umsin (100πt) V。当输入电压为灯泡额定电压的8倍时，三个灯泡刚好都正常发光。下列说法正确的是( )
A．三个灯泡的额定电压为eq \f(Um,8)
B．变压器原、副线圈匝数比为9∶2
C．此时灯泡a和b消耗的电功率之比为2∶7
D．流过灯泡c的电流，每0.02 s方向改变一次
[解析] 设灯泡额定电压为U，变压器原、副线圈匝数
比为k，由三个灯泡都正常发光即每个灯泡两端的电压均为U，可知变压器输出电压为2U，根据变压器的变压规律，原线圈输入电压为2kU，对原线圈电路，由串联电路规律，eq \f(Um,\r(2))＝U＋2kU，eq \f(Um,\r(2))＝8U，解得U＝eq \f(Um,8\r(2))，k＝eq \f(7,2)，选项A、B错误；此时灯泡a和b中电流之比为2∶7，根据P＝UI，可知灯泡a和b消耗的电功率之比为2∶7，选项C正确；由输入电压u＝Umsin (100πt) V可知，交变电流周期为0.02 s，频率为50 Hz，根据变压器不改变交变电流的周期和频率可知，流过灯泡c的电流周期为0.02 s，每0.01 s方向改变一次，选项D错误。
[答案] C
型号
AED6500S
输出电压范围
220～300 V
最大输出功率
60 kW