2023年高考物理一轮复习课时练32《变压器 电能的输送》(含答案详解)

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2023年高考物理一轮复习课时练32《变压器 电能的输送》一 、选择题1.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶2，副线圈与阻值R=10 Ω的电阻相连，原线圈两端所加的电压u=10sin 100πt(V)，下列说法正确的是(　　)A.交流电压表的示数为14.1 VB.原线圈中的电流为4 AC.电阻R消耗的电功率为400 WD.副线圈中交流电的频率为100 Hz2.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 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=100 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=50cos(100t)VB.P上移时，电流表示数减小C.t=0时刻，电压表示数为100 VD.当原、副线圈匝数比为1∶2时，电阻上消耗的功率为400 W3.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源上，副线圈接入“3 V　6 W”灯泡一只，且灯泡正常发光。则(　　)A.原线圈电压为3 VB.电源输出功率为120 WC.电流表的示数为0.1 AD.电流表的示数为40 A4.如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L(电阻忽略不计)，原线圈匝数n1=600，副线圈匝数n2=120。当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接(　　)A.阻值为12 Ω的电阻B.并联两盏“36 V　40 W”的灯泡C.工作频率为10 Hz的用电设备D.耐压值为36 V的电容器5.如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是(　　)A.120 V,0.10 A    B.240 V,0.025 A   C.120 V,0.05 A     D.240 V,0.05 A6.一理想降压变压器原、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 V7.在图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。a、b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R＝10 Ω，则下列说法正确的是(　　)A.电压表示数为4.5 V      B.电压表示数为0C.电流表示数为0.9 A      D.电路消耗功率为16.2 W8.如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(　　)A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 9. (多选)如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1 100匝，副线圈匝数n2=200匝，原线圈接交变电源，电压u=220sin 100πt(V)。副线圈接电动机，电动机内阻为5 Ω，电流表A2示数为2 A，电表对电路的影响忽略不计。则(　　)A.此交流电的频率为100 HzB.电压表示数为220 VC.此电动机输出功率为60 WD.电流表A1示数为10 A10. (多选)理想变压器原线圈a匝数n1=200匝，副线圈b匝数n2=100匝，线圈a接在u=44sin 314t V的交流电源上，“12 V　6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2=16 Ω，电压表V为理想电表。下列推断正确的是(　　)A.交变电流的频率为100 HzB.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 Wb/sC.电压表V的示数为22 VD.R1消耗的功率是1 W11. (多选)图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R=55 Ω，、为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是(　　)A.电流表的示数为2 AB.原、副线圈匝数比为1∶2C.电压表的示数为电压的有效值D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz12. (多选)图(a)所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是(　　)A.变压器输入、输出功率之比为4∶1B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C.u随t变化的规律为u=51sin(50πt)(国际单位制)D.若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大三 、计算题13.发电机输出电压为1.0×103 V的交变电流，现在通过一个变压比为1∶4的变压器升压，再通过总电阻为1.0 Ω的输电线路向某地输电，在输送的电功率为800 kW的情况下(设变压器为理想变压器)。求：(1)升压变压器的副线圈两端电压为多大？(2)输电线上通过的电流为多大？(3)输电线上造成的电压损失为多少？(4)输电线上损失的电功率占输电总功率的百分比为多少？14.某水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升高电压向远处输电，输电线总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制为5 kW(即用户得到的功率为95 kW。)请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算。(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？(2)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？(3)两个变压器上的匝数比各应等于多少？15.一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图甲所示。如图乙，将两盏标有“6 V　0.9 W”和一盏标有“3 V　0.9 W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级线圈，且能够正常发光。已知U1＝220 V，匝数如图。(1)请在次级线圈中画出如何连接的示意图；(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小。
0.答案解析1.答案为：B；解析：交流电压表的示数为电压的有效值，所以电压表的示数为10 V，所以A错误。根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为20 V，所以电阻R上消耗的电功率为P== W=40 W，所以C错误。副线圈的电流为I2== A=2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈中的电流为4 A，所以B正确。变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出交流电的频率为f====50 Hz，所以D错误。2.答案为：D；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××0.02×100 V=100 V，线圈中感应电动势的表达式为e=100 cos(100t)V，故A错误；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1∶2时，次级电压有效值为U2=200 V，电阻上消耗的功率为P== W=400 W，故D正确。3.答案为：C；解析：根据电压与匝数成正比可知，原线圈端电压为60 V，故A错误；理想变压器的输入功率和输出功率大小相等，在副线圈中只有一个6 W的灯泡正常发光，所以输入功率和输出功率的大小都为6 W，故B错误；根据理想变压器输入功率为6 W，则原线圈的电流为I== A=0.1 A，故选项C正确，选项D错误。4.答案为：B；解析：根据图乙可知，原线圈输入的交变电压的最大值U1m=180 V，有效值U1=180 V，周期T1=0.02 s，频率f1==50 Hz，又因为n1∶n2=5∶1，所以副线圈的输出电压的最大值为U2m=36 V，有效值U2=36 V，周期T2=T1=0.02 s，频率f2=f1=50 Hz，故选项C错误；若副线圈两端接阻值为12 Ω的电阻，则I2==3 A，I1==0.6 A>0.5 A，即流过保险丝的电流超过了其熔断电流，选项A错误；若并联两盏“36 V　40 W”的灯泡，流过保险丝的电流I1==0.2I2=0.2×2× A= A<0.5 A，故选项B正确；电容器的耐压值指的是允许加载电容器两端的最大电压值，副线圈的输出电压的最大值为U2m=36 V>36 V，即超过了电容器的耐压值，故选项D错误。5.答案为：D解析：副线圈电压U2＝12 V，由＝得U1＝240 V，副线圈中电流I2＝2·＝1 A，由＝得I1＝0.05 A，D选项正确。6.答案为：C解析：变压器副线圈电路电流I2＝＝＝，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＝×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；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＝48 V＋×4R0＝49 V，故C正确，A、B、D错误。7.答案为：C解析：原线圈电压的有效值为U1＝＝18 V，副线圈的电压为U2＝9 V，电压表为理想电表，电阻极大，由于二极管单向导电，故其读数为 V，故选项A、B错误；通过电阻R的电流有效值为I2＝＝0.9 A，故选项C正确；电路消耗的功率为P＝IR＝8.1 W，故选项D错误。8.答案为：D解析：由图乙知，交流电的周期为0.02 s，所以频率f＝＝50 Hz，A选项错误。发电机输出交流电的电压最大值为Um＝500 V，故有效值U＝＝250 V，B选项错误。输电线电流I线＝，可见I线与R线及用户电路有关，C选项错误。当用户用电器总电阻增大时，P用减小，I用减小，I线减小，输电线上损失的电功率P损＝IR线减小，D选项正确。 9.答案为：BC；解析：此交流电的频率为f===50 Hz，所以A错误；电压表的示数为电路的有效电压值，其大小为U1= V=220 V，选项B正确；变压器次级电压为U2=U1=×220 V=40 V，则电动机的总功率为U2I2=80 W，电动机输出功率为P出=I2U2－I22r=60 W，选项C正确；电流表A1示数为I1=I2=×2 A= A，选项D错误。10.答案为：BD；解析：由u=44sin 314t V知2πf=314得：f=50 Hz，A错；在副线圈中，小灯泡正常发光，知副线圈中的电流为0.5 A，进而可求出R2两端的电压为8 V，故副线圈两端的电压为20 V，电压表的示数为20 V，C错；副线圈两端电压的最大值为20 V；由法拉第电磁感应定律知：n2=20 V，可得：= Wb/s，B对；由=和=，可知原线圈两端的电压为40 V，电流为0.25 A，故加在R1两端的电压为44 V－40 V=4 V，故R1消耗的功率为 1 W，D对。11.答案为：AC；解析：由题图乙可知，交流电的周期T=0.02 s，频率f==50 Hz，故D错误；输入电压的最大值U1m=220 V，有效值U1==220 V，电压表测副线圈电压有效值，U2=110 V，电流表示数I2==2 A，故A正确；原、副线圈匝数比==，故B错误；交流电流表、交流电压表测交流电的有效值，故C正确。12.答案为：BD；解析：由题意，理想变压器输入、输出功率之比为1∶1，选项A错误；变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即==，故选项B正确；由题图(b)可知交流电压最大值Um=51 V，周期T=0.02 s，角速度ω=100π rad/s，则可得u=51sin(100πt)(V)，故选项C错误；RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D正确。三 、计算题13.解：(1)升压变压器的原、副线圈匝数比为＝，所以＝，得U2＝4×103 V。(2)副线圈上通过的电流I＝＝ A＝200 A。(3)电压损失U损＝Ir＝200×1 V＝200 V。(4)损失的电功率占输电总功率的百分比为＝＝×100%＝5%。14.解：如图为输送电路图。(1)降压变压器输出电流I4，也就是用户得到的电流I4＝＝ A≈4.32×102 A，输电线上通过的电流为I2。因为P线＝IR，所以I2＝＝ A＝25 A。(2)输电线上损失的电压U线，U线＝I2R＝25×8 V＝200 V，因为升压变压器为理想变压器，输入功率等于输出功率，所以升压变压器输出的电压U2计算如下：因为P2＝I2U2＝P1，所以U2＝＝ V＝4×103 V。(3)升压变压器的匝数比：＝＝＝，降压变压器的匝数比：＝＝＝＝。15.解：(1)由电压和匝数的关系知＝，＝。代入数据得：U2＝2 V，U3＝7 V。由U2、U3的结果知仅用两个副线圈中的任一个都不能使三盏灯正常发光。若将两线圈的端点2与3连接，则有：＝，解得U14＝5 V，仍不符合题目要求。若将两线圈的端点2与4连接，则有：＝，解得U13＝9 V。由公式R＝知，“6 V　0.9 W”的灯泡电阻R＝ Ω＝40 Ω，“3 V　0.9 W”的灯泡电阻R′＝ Ω＝10 Ω。由以上所求数据可知，当两盏“6 V　0.9 W”的灯泡并联再与“3 V　0.9 W”灯泡串联接入U13时恰正常发光。所以在次级线圈中的连接示意图如图所示。(2)利用P入＝P出得I1U1＝0.9×3 W，则I1＝＝ A≈0.012 A。