高考物理一轮复习课时检测六十三电磁感应中的能量问题含解析新人教版

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变压器  电能的输送1．(多选)如图所示为实验室里的一个变压器，只有一个原线圈和一个副线圈，一实验小组为搞清楚哪一端为变压器的高压端，下列判断正确的是(　　)A．用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻，电阻大的一侧为高压端B．用欧姆表测量变压器线圈的直流电阻，电阻小的一侧为高压端C．观察变压器线圈的线径，线径粗的一端为高压端D．观察变压器线圈的线径，线径细的一端为高压端解析：选AD　由于只有一个原线圈和一个副线圈，根据变压器的工作原理，匝数比等于电压比，匝数比等于电流的反比，高压端线圈的匝数多，电流小，电阻大，所以电阻大的一端为高压端，故选项A正确，B错误；高压端的电流小，导线的电阻大，绕制的导线的线径就越细，故选项C错误，D正确。2.一含有理想自耦变压器的电路如图所示，变压器副线圈匝数可调，原线圈串联定值电阻r后接在有效值为220 V的正弦式交流电源上，定值电阻R＝4r。当副线圈匝数调至某位置时，R和r的功率恰好相等。则此时原、副线圈匝数比为(　　)A．2∶1　　　　　　　　 B．4∶1C．1∶2  D．1∶4解析：选C　由电功率公式P＝I2R，当R和r的功率恰好相等时，有I12·r＝I22·4r，所以I2＝I1，并且已知＝，则＝，故A、B、D错误，C正确。3.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＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻。若U0＝220 V，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是(　　)A．副线圈中电压表的读数为55 VB．副线圈中输出交流电的周期 sC．原线圈中电流表的读数为0.5 AD．原线圈中的输入功率为110 W解析：选C　由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220 V，所以原线圈的电压的有效值为 V＝220 V，在根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55 V，即为电压表的读数为55 V，副线圈中的电流为 A＝2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为0.5 A，故A错误，C正确；变压器不会改变电流的周期，电流的周期为T＝＝ s＝ s，故B错误；变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为P＝W＝110 W，所以原线圈中的输入功率也为110 W，故D错误。4．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)(多选)如图1、2所示，理想变压器对电器供电，其输入电压u＝27 000sin 100πt (V)，电器RL与RL′的参数分别为“220 V/1 100 W”“220 V/440 W”，输电线的总电阻r＝2 Ω。若两图中电器都能正常工作，则(　　)A．图1中电阻r的功率为50 WB．图2中变压器的输入功率比图1中变压器的输入功率增加了440 WC．图1中原副线圈匝数比n1∶n2＝2 700∶23D．图2中原副线圈匝数比n1∶n2＝1 500∶13解析：选AC　根据P＝UI可得通过电器RL的电流为IL＝＝ A＝5 A，电阻r的功率为Pr＝IL2r＝52×2 W＝50 W，故A正确；题图1变压器输出电压为U出＝UL＋Ir＝220 V＋5×2 V＝230 V，题图1输入功率等于输出功率为P1＝U出IL＝230×5 W＝1 150 W，RL′正常工作的电流为IL′＝＝ A＝2 A，题图2中干路电流为I总＝IL＋IL′＝7 A，题图2中输出电压为U出′＝UL′＋I总r＝220 V＋2×7 V＝234 V，题图2中输入功率等于输出功率为P2＝U出I总＝234×7 W＝1 638 W，题图2中变压器的输入功率比题图1中变压器的输出功率增加了ΔP＝P2－P1＝1 638 W－1 150 W＝488 W，故B错误；由于输入电压为U入＝＝ V＝27 000 V，则题图1中原副线圈匝数比＝＝，题图2中原副线圈匝数比＝＝，故C正确，D错误。5.如图所示，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25 V 的正弦式交流电源；副线圈电路中定值电阻的阻值为R0，当负载电阻的阻值R＝5R0时，理想电压表的示数为5 V。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＝，U′＝49 V  B．k＝，U′＝48 VC．k＝4，U′＝49 V  D．k＝4，U′＝48 V解析：选C　变压器副线圈电路电流I2＝＝＝，由匝数与电流的关系可得，此时变压器原线圈电路电流为I1＝；调整负载前，变压器副线圈电压U2＝I2×6R0＝6 V，原线圈上的电压U1＝kU2＝6k V，则U＝U1＋I1×4R0，即25＝6k＋，解得k＝4或k＝(舍去)；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′＝×(11R0＋R0)＝12 V，原线圈两端电压U1′＝kU2′＝48 V，故U′＝U1′＋I1·4R0＝49 V，故C正确，A、B、D错误。6．(多选)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框平面与磁感线垂直，以此时刻为计时起点，线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一盏“220 V　60 W”小灯泡，且小灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，除小灯泡外其余电阻均不计，下列说法正确的是(　　)A．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B．线框中交变电压的表达式为e＝500sin(200t)VC．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D．允许变压器输出的最大功率为5 000 W解析：选BD　题图所示位置穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A错误；产生的交变电压的最大值Em＝NBSω＝500 V，从题图所示位置开始计时，交变电压的瞬时值表达式e＝500sin(200t)V，B正确；变压器原、副线圈的匝数比＝＝＝，C错误；变压器允许输出的最大功率P＝U1I1max＝500×10 W＝5 000 W，D正确。7. (多选)如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为100∶1和1∶100，图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A，则(　　)A．a为电流表，b为电压表  B．a为电压表，b为电流表C．线路输送电功率是220 kW  D．输电线路总电阻为22 Ω解析：选BC　左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以a为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b为电流表，选项B正确，A错误；电压表的示数为22 V，根据变压公式，＝＝100，输电电压为U1＝100×22 V＝2 200 V；电流表的示数为1 A，根据变流公式，＝＝100，输电电流为I1＝100×1 A ＝100 A，线路输送电功率为P＝U1I1＝220 kW，选项C正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项D错误。8.(2021年1月新高考8省联考·广东卷)科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为1∶100。下列说法正确的是(　　)A．线圈转速等于2 r/s时，点火器可以产生电火花B．线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花C．电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花D．电压表的示数为25 V时，点火器可以产生电火花解析：选B　线圈在匀强磁场中转动产生交流电，设线圈转速为n，则发电机的最大电动势为Em＝NBSω＝NBS·2πn，发电机的最大电动势等于变压器的输入线圈电压的最大值，U1m＝Em，根据变压器两端的匝数比等于电压比，有＝＝，钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花，现令U2m＝5 000 V，联立各方程解得U1m＝50 V，n＝ r/s≈3.18 r/s，故线圈转速等于4 r/s时，副线圈的电压最大值超过了5 000 V，能产生电火花，故A错误，B正确；电压表的示数为原线圈两端的电压有效值，刚点火时UV＝＝25 V,5 V和25 V均小于25 V，则不能达到点火电压，故C、D错误。9．(多选)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2＝11∶2，保险丝R1的电阻为2 Ω。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，要求通过保险丝的电流(有效值)不超过5 A，加在电容器两极板的电压不超过50 V，则滑动变阻器接入电路的阻值可以为(　　)A．5 Ω  B．10 ΩC．12 Ω  D．20 Ω解析：选BC　根据图像可知变压器原线圈接入的交流电的有效值为U1＝220 V，根据理想变压器的电压比等于匝数比＝＝，可得变压器的输出电压U2＝40 V，保险丝的最大电流为5 A，由欧姆定律可得I2＝，解得滑动变阻器的最小电阻为R2＝6 Ω，且电容器两极板的电压不超过50 V为电压的最大值，有UR2＝R2＜50 V，解得R2＜ Ω≈15.2 Ω，故符合阻值范围为6 Ω≤R2＜15.2 Ω的有10 Ω和12 Ω，B、C正确。