新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第12单元31变压器远距离输电(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第12单元31变压器远距离输电(人教版)，共7页。试卷主要包含了04 A等内容，欢迎下载使用。

微练一 理想变压器
1.(2023浙江6月选考)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV是指交变电流的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
2.如图所示,理想变压器的原线圈接在有效值为100 V的正弦式交流电源上,原、副线圈匝数比为2∶1,定值电阻R1、R2、R3的阻值分别为10 Ω、20 Ω、20 Ω,电流表为理想交流电流表。下列说法正确的是( )
A.R1的电功率为40 W
B.电流表示数为1 A
C.副线圈两端电压为20 V
D.副线圈的输出功率为80 W
微练二 变压器的动态分析
3.如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Umsin ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器,V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示,变压器原、副线圈匝数分别为n1和n2。下列说法正确的是( )
A.
B.
C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大
D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小
微练三 远距离输电
4.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损耗的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是( )
A.发电机输出的电流I1=40 A
B.输电线上的电流I线=625 A
C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11
D.用户得到的电流I4=455 A
微练四 特殊变压器的问题
5.(多选)如图所示,L1和L2是输电线,甲、乙是两个互感器(可视为理想变压器),其中的线圈匝数关系为n1∶n2=200∶1,n3∶n4=1∶100,电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是( )
A.甲是电流互感器,乙是电压互感器
B.甲是电压互感器,乙是电流互感器
C.若电压表示数为30 V,则输电线两端的电压最大值为6 000 V
D.若电流表示数为5 A,则通过输电线的电流有效值为500 A
6.(多选)图乙中,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=5∶1。原线圈接入如图甲所示的正弦式交变电流,电路中电表均为理想电表,定值电阻R1=R2=4 Ω,D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则( )
A.电阻R2两端的电压频率为50 Hz
B.电流表的示数为5 A
C.原线圈的输入功率为150 W
D.将R1摘掉,电压表的示数不变
B组 综合提升
7.(2023浙江台州模拟)降压变压器给用户供电的电路示意图如图所示,R0表示输电线的总电阻,假设用户端为纯电阻用电器,总电阻为R。若变压器视为理想变压器、输入电压恒定,电表视为理想电表,当用户使用的用电器减少时,则( )
A.用户总电阻R减少
B.电压表V2示数增大
C.用电器R两端电压升高
D.电流表A1示数保持不变
8.(多选)理想变压器原、副线圈所接的电路如图甲所示,原、副线圈的匝数比为n1∶n2=5∶1,其中定值电阻R1=R2=R3=110 Ω,两电表为理想交流电表,原线圈两端接有如图乙所示的交变电流。当t= s时,原线圈的瞬时电压为u=110 V。断开S1、S2,电源消耗的电功率为P1;闭合S1、S2,电源消耗的电功率为P2。则下列说法正确的是( )
A.闭合S1、断开S2,电压表的示数为44 V
B.闭合S1、S2,电流表的示数为4.0 A
C.断开S1、S2,电流表的示数为0.04 A
D.P1∶P2=1∶4
9.(多选)在如图所示的含有理想变压器的电路中,电阻R1、R2的阻值分别为2 Ω、3 Ω,电流表A1、A2和电压表V1、V2均为理想交流电表,U为正弦式交流电源,输出电压的有效值恒定。此时,电流表A1、A2的示数之比为1∶2,下列说法正确的是( )
A.电压表V1、V2示数之比为2∶1
B.电压表V1、V2示数之比为7∶3
C.电阻R1、R2电功率之比为1∶3
D.电阻R1、R2电功率之比为1∶6
10.(多选)如图,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I。不计线圈电阻,下列说法正确的是( )
A.通过电阻R2的电流为
B.电阻R2两端的电压为
C.n0与n1的比值为
D.发电机的功率为
11.(2022湖南卷)如图所示,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑片P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交流电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是( )
A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大
C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大
D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小
参考答案
作业31 变压器 远距离输电
1.A 解析 整流后,变压器不能升压,故送电端先升压再整流,选项A正确;对于直流电,变压器不能使用,故用户端先变交流再降压,选项B错误;1100kV指直流电压,选项C错误;输电功率由用户端功率决定,选项D错误。
2.A 解析 原、副线圈匝数比为2∶1,设原线圈电流为I1,副线圈电流为I2,则有I1=,又有原线圈回路U=I1R1+2I2·,解得I1=2A,I2=4A,所以R1的电功率为P=R1=40W,故A正确,B错误;副线圈两端电压为U2=I2·=40V,故C错误;副线圈的输出功率为P2=I2U2=160W,故D错误。
3.B 解析 由题图可知,原、副线圈两端电压满足电压之比为匝数之比,而U2不是副线圈两端电压,为滑动变阻器两端电压,即,故A错误;A1和A2是原、副线圈电路中的电流,满足,故B正确;滑片P向下滑动过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,所以副线圈所在回路的电流I2变大,由,可知I1变大,又因为U1不变,即副线圈两端电压不变,定值电阻两端电压增大,所以U2变小,故C、D错误。
4.C 解析 根据电功率公式P=UI,发电机输出电流I1==400A,A错误。输电线上损失功率5kW,由P线=R线,可得I线==25A,B错误。用户得到的功率为P4=P-P线=95kW,用户得到的电流I4==432A,D错误。根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系,可得,C正确。
5.BD 解析 图甲的原线圈两端并联接在高压线路中,所以是电压互感器,图乙的原线圈串联接在输电线路中,所以是电流互感器,故A错误,B正确;电压表测电压的有效值,若电压表示数为30V,已知n1∶n2=200∶1,则输电线两端的电压有效值为U1=U2=×30V=6000V,故C错误;电流表测电流的有效值,若电流表示数为5A,则通过输电线的电流的有效值为I3=I4=×5A=500A,故D正确。
6.ACD 解析 由题图甲可知,交变电流的周期为0.02s,故频率为50Hz,而变压器及二极管均不会改变交变电流的频率,故电阻R2两端的电压频率为50Hz,故A正确;经变压器后,输出电压为=20V,因二极管的单向导电性,只有一半时间内有电压加在R2两端,则由有效值的定义可得U=10V,则电流表的示数为2.5A,故B错误;原线圈输入功率等于副线圈输出的功率,输出功率P=W+(2.5)2×4W=150W,故C正确;因输出电压由输入电压决定,故将R1摘掉,电压表的示数不变,故D正确。
7.C 解析 当用户使用的用电器减少时,则用户总电阻R变大,因V2的读数由变压器原线圈电压和匝数比决定,可知V2读数不变,副线圈电流减小,则R0的电压减小,用电器R两端电压变大;因副线圈电流减小,则原线圈电流减小,即电流表A1示数减小,故选项C正确。
8.ACD 解析 由题图乙可得,周期T=0.02s,故可得ω==100πrad/s,故交变电流的表达式为u=Umsin100πtV,又因为t=s时原线圈瞬时电压u=110V,所以Um=220V,原线圈电压有效值为U1==220V,根据可得,副线圈电压U2=44V,当闭合S1、断开S2,电压表测量副线圈电压,故电压表的示数为44V,故A正确;闭合S1、S2,副线圈电流为I2'==0.8A,根据,可得I1'=0.16A,电流表的示数为0.16A,故B错误;断开S1、S2,副线圈总电阻为R=R1+R2=220Ω,副线圈电流为I2==0.2A,根据,可得原线圈电流I1=0.04A,故C正确;P1=U1I1=8.8W,P2=U1I1'=35.2W,所以P1∶P2=1∶4,故D正确。
9.BD 解析 电流表A1、A2的示数之比为1∶2,则变压器的线圈匝数之比为,设电流表A1的示数为I,则电流表A2的示数为2I,则电压表V2的读数为U2=2IR2,设原线圈两端的电压为U',则,解得U'=2U2,根据欧姆定律可知,电阻R1两端的电压为U1'=IR1,则电压表V1的读数为U1=U1'+U',则电压表V1、V2示数之比为,故A错误,B正确;P1=I2R1,P2=(2I)2R2,则电阻R1、R2电功率之比为,故C错误,D正确。
10.BC 解析 由,可得U2=,则通过R2的电流为I2=,A错误,B正确;线框产生交变电流的最大值为Em=NBSω=2NBL2ω,有效值E=NBL2ω,,C正确;根据P入=P出,由于发电机线圈没有内阻,也就是其功率等于副线圈两用电器的功率之和,P=I2R1+=I2R1+,D错误。
11.B 解析 保持P1位置不变,由题意可知,变压器接入电路中原、副线圈的匝数比为2,若原线圈的电流为I,则副线圈的电流为2I,根据欧姆定律可得副线圈两端的电压有效值为U2=2IR1,则变压器原线圈两端的电压有效值为U1=2U2=4IR1,设输入电压有效值为U0,则U0=4IR1+IR2,可得I=;P2向左缓慢滑动的过程中,R2减小,I变大,而U1=4IR1,可知变压器原线圈两端的电压有效值变大,输入电压有效值不变,则R2两端的电压不断变小,即电压表示数U变小,原线圈两端的电压、输入的电流都变大,则变压器输入功率变大,根据原、副线圈的功率相等,可知R1消耗的功率增大,故B正确,A错误。保持P2位置不变,设原、副线圈的匝数比为n,同理可得U1=n2IR1,则U0=n2IR1+IR2,整理可得I=,P1向下缓慢滑动的过程中,n不断变大,则I变小,对R2由欧姆定律可知U=IR2,可知U不断变小,根据原、副线圈的功率相等可知R1消耗的功率P=IU1=·U0-,整理可得P=,可知n=3时,R1消耗的功率有最大值,则R1消耗的功率先增大,后减小,故C、D错误。