高考物理微专题小练习专题76变压器远距离输电含答案

这是一份高考物理微专题小练习专题76变压器远距离输电含答案，共9页。
1．近日，小米发布了“小感量＋磁吸”无线充电预研技术——磁吸式无线充电，通过磁铁的吸附力，把无线充电发射线圈和接收线圈紧密结合在一起，将大大降低能量损耗．某次测试中磁吸无线充电底座线圈接于u＝220 eq \r(2) sin (100πt) (V)的交流电源，已知发射线圈和接收线圈匝数比为11∶1，功率为50 W．则( )
A．接收线圈的工作原理是电流的磁效应
B．发射线圈连接直流电源也能实现无线充电
C．若不计能量损耗，接收线圈获得的电压最大值为20 V
D．若不计能量损耗，通过接收线圈的电流有效值为2.5 A
2．[2022·河北省唐山市考试]一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R＝10 Ω.当输入电压U＝40 V时，原线圈中电流为1 A，则变压器原、副线圈匝数比为( )
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶2 D．1∶4
3．[2022·湖北省应城市模拟]在无线电电路中常遇到负载与电源不匹配的情况，这时可用变压器来耦合，通过变压器使负载和电源匹配起来，如图所示，正弦交流信号源的电动势U1＝6 V，内阻r＝100 Ω，扬声器(可看作纯电阻)的电阻R＝8 Ω.理想变压器原线圈的匝数n1＝300匝，副线圈的匝数n2＝100匝．扬声器的输出功率为( )
A．250 mWB．88 mW
C．360 mWD．500 mW
4．[2022·广东省模拟]如图所示，原、副线圈匝数之比为10∶1的理想变压器，原线圈与u＝200 eq \r(2) sin 100πt (V)的正弦交流电源相连，副线圈串联一个晶体二极管D(正向电阻为零，反向电阻无穷大)和定值电阻R＝10 Ω，则电阻R上消耗的功率为( )
A．20 W B．40 WC．200 W D．400 W
5．[2022·浙江省台州市评估]如图所示，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势e＝111 eq \r(2) sin 100πt (V).线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端电压为220 V，输入功率为1 100 W，电动机内阻为8.8 Ω，输电线路总电阻为25 Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则( )
A．图示位置线圈的磁通量变化率为零
B．电动机的机械功率为800 W
C．输电线路损失的电功率为121 W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10
6．互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则( )
A．该电流表可用来测量直流电
B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器
D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
7．[2022·湖北省华大联考]如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，a、b之间接输出电压有效值恒定的正弦交流电源，电路中电阻值均为R.当开关S断开时，电路消耗总功率为P，则当S闭合时，电路总功率为( )
A． eq \f(11,3) P B． eq \f(11,5) P C． eq \f(11,7) P D． eq \f(11,9) P
8．[2022·江苏省百校大联考]实验小组为探究远距离输电的原理，设计了如图所示的模拟电路，A、B为理想变压器，R模拟远距离输电线的总电阻，灯L1、L2规格相同．变压器A的原线圈输入恒定交流电，开关S断开时，灯L1正常发光，下列说法正确的是( )
A．A为降压变压器，B为升压变压器
B．仅将滑片P上移，A的输入功率变大
C．仅闭合S，L1、L2均正常发光
D．仅闭合S，L1的亮度变暗
9．[2022·福建省南平市联考](多选)如图所示，变压器的原线圈两端连接导轨，副线圈的电阻R相连构成闭合回路，导体棒在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨向右匀速切割磁感线．下列说法正确的是( )
A．电压表的示数不为零
B．电压表的示数为零
C．电压表的示数不为零
D．电压表的示数为零
10．[2022·安徽省九师联盟质量检测](多选)如图所示，理想变压器原线圈两端电压为U0，副线圈两端的电动机M的内阻为r，其热功率与电功率分别为P1、P2、R0为定值电阻，光敏电阻R(阻值随着光照的增强而减小)与小灯泡并联，在改变光敏电阻的光照强度时，所接的元件都不会烧毁，下列说法正确的是( )
A．在增大光敏电阻的光照强度时，灯泡变亮，流过电动机的电流变大
B．电动机的机械效率为 eq \f(P1,P2) ×100%
C．变压器原、副线圈的匝数之比为 eq \f(U0,P2) eq \r(\f(P1,r))
D．若副线圈两端的电压为U，光敏电阻的阻值为R，则经过R0的电流大于 eq \f(U,R0＋R)
11．[2022·张家口市期末]如图所示，理想变压器的原线圈接有u＝20 eq \r(2) sin 100πt (V)的交变电压，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，原线圈两端接有阻值R1＝10 Ω的定值电阻，副线圈上接有阻值R2＝4 Ω的定值电阻．则理想交变电流表的示数为( )
A．0.2 AB．2 A
C．2.2 AD．7 A
12．[2022·福建省龙岩一中模拟](多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4.在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是( )
A．两互感器均起到降压作用
B．若电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则线路输送电功率为220 kW
C．若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
13．[2021·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同．在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
专题76 变压器 远距离输电
1．D 接收线圈的工作原理是电磁感应原理，A错误；底座线圈连接直流电源时因不能产生电磁感应，则不能实现无线充电，B错误；接收线圈获得的电压有效值U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝ eq \f(1,11)×220 V＝20 V，最大值为U2m＝20 eq \r(2) V，C错误；功率为50 W，根据功率的表达式得I＝ eq \f(P,U2)＝2.5 A，D正确．
2．A 对理想变压器有P出＝P入＝UI＝40 W，副线圈两端电压U′＝ eq \r(P出R)＝20 V，变压器的原、副线圈匝数比 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(U,U′)＝ eq \f(2,1)，A正确．
3．B 等效信号源的电动势和内阻分别为E′＝ eq \f(n2,n1)U1＝2 V，r′＝( eq \f(n2,n1))2r＝11.1 Ω，所以输出功率为P＝( eq \f(E′,r′＋R))2R＝( eq \f(2 V,8 Ω＋11.1 Ω))2×8 Ω＝88 mW，B正确．
4．A 原线圈电压的有效值为U＝ eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝200 V，根据 eq \f(U,U′)＝ eq \f(n1,n2)＝ eq \f(10,1)可得，理想变压器的副线圈两端交流电的有效值为U′＝20 V，副线圈与二极管、电阻R串联，因二极管具有单向导电性，根据 eq \f(U′2,R)T× eq \f(1,2)＝ eq \f(U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,R)T可得电阻R两端电压的有效值为U0＝10 eq \r(2) V，所以电阻R上消耗的功率为P＝ eq \f(U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,R)＝20 W，A正确．
5．C 图示位置线圈平面与磁感线平行，磁通量为零，磁通量的变化率最大，A错误；电动机中电流I＝ eq \f(P,U)＝ eq \f(1 100,220) A＝5 A，电动机的机械功率P机＝P－I2R＝1 100 W－220 W＝880 W，B错误；由 eq \f(I1,I)＝ eq \f(n2,n1)＝ eq \f(11,25)得输电线中的电流I1＝2.2 A，输电线损失功率P损＝I eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) r＝121 W，C正确；输电线上损失电压U损＝I1r＝55 V，降压变压器原线圈两端电压U1＝ eq \f(P,I1)＝500 V，则升压变压器副线圈两端电压U′2＝U1＋U损＝555 V，升压变压器原线圈两端电压U2＝E＝111 V，则升压变压器原、副线圈匝数之比 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(U2,U′2)＝ eq \f(1,5)，D错误．
6．B 互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，A错误；电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，B正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，C错误；测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，D错误．
7．D 将变压器和右侧的两个电阻一起等效为一个电阻，则R等效＝( eq \f(n1,n2))2R右＝ eq \f(9,1)× eq \f(R,2)＝ eq \f(9,2)R，S断开时有P＝ eq \f(E2,R＋\f(9R,2))＝ eq \f(2E2,11R)，S闭合时有P′＝ eq \f(E2,\f(9R,2))＝ eq \f(2E2,9R)，则有 eq \f(P′,P)＝ eq \f(2,9)× eq \f(11,2)＝ eq \f(11,9)可得P′＝ eq \f(11,9)P，D项正确．
8．D A为升压变压器，B为降压变压器，A错误；滑片向上移动时，A的副线圈电压降低，输出功率降低，输入功率同样变小，B错误；闭合S，总功率增大，输电线的电流增大，B线圈的输入电压和输出电压降低，L1的亮度变暗，C错误，D正确．
9．AD 当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，导体棒中产生恒定的感应电动势，电压表的示数不为零，选项A正确，B错误；由于导体棒中产生的感应电动势恒定，穿过变压器原线圈的电流恒定，使得穿过变压器副线圈的磁通量不变，副线圈所在回路没有感应电动势，选项C错误，D正确．
10．CD 理想变压器原线圈的端电压不变．原、副线圈的匝数之比不变，所以副线圈的端电压也不变，在增大光敏电阻的光照强度时，光敏电阻的阻值R变小，灯泡L与R并联后再与定值电阻R0.串联的总电阻变小，总电压不变，流过R0的电流增大，R0两端的电压变大，灯泡L与R并联的电压变小，灯泡的电流变小，灯泡变暗，电动机M的电压等于副线圈的端电压，所以电压不变，电流不变，A错误；电动机的效率η＝ eq \f(P2－P1,P2)×100%，B错误；设副线圈的端电压即电动机两端的电压为U，流过电动机的电流为I，由能量守恒和电功率的定义有UI＝P2，由热功率的定义有P1＝I2r，综合解得U＝P2 eq \r(\f(r,P1))，由理想变压器的变压原理有 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(U0,U)，综合可得变压器原、副线圈的匝数之比 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(U0,P2) eq \r(\f(P1,r))，C正确；当光敏电阻阻值为R，灯泡L与R并联的电阻小于R，灯泡L与R并联后再与定值电阻R0串联的总电阻小于R0＋R，由欧姆定律，流过R0的电流IR0＞ eq \f(U,R0＋R)，D正确．
11．C 由u＝20 eq \r(2)sin 100πt (V)可知交流电压的有效值U＝20 V，由 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)可知副线圈两端的电压U2＝4 V，由U1I1＝ eq \f(U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,R2)得通过原线圈的电流I1＝0.2 A，所以理想交变电流表的示数I＝ eq \f(U1,R1)＋I1＝2.2 A，故C正确，A、B、D错误．
12．BD 根据两个互感器原、副线圈的匝数比可知电压互感器起到降压的作用，电流互感器起到降流(升压)的作用，A错误；设输电电流为I2，根据理想变压器变压和变流规律可得 eq \f(U2,UV)＝10， eq \f(I2,IA)＝10，解得U2＝2 200 V，I2＝100 A，所以线路输送的电功率为P＝U2I2＝2 200×100 W＝220 kW，B正确；由理想变压器变压和变流规律可得 eq \f(U2,U1)＝ eq \f(n2,n1)， eq \f(U3,U4)＝ eq \f(n3,n4)， eq \f(I2,I4)＝ eq \f(n4,n3)，设输电线路总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有U3＝U2－I2r，设用户端总电阻为R，根据欧姆定律有I4＝ eq \f(U4,R)，联立以上五式解得I2＝ eq \f(U2,r＋（\f(n3,n4)）2R)，若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则U2增大，R不变，所以I2增大，而输电线损耗功率为ΔP＝I eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(2)) r，所以输电线损耗功率增大，故C错误；若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大 eq \f(n4,n3)，可将滑片P上移，故D正确．
13．A
在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，副线圈电路中的总电阻先增大后减小，将副线圈电路中的电阻等效到原线圈电路中，等效电路图如图所示，根据理想变压器的原理可得R′＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2))) eq \s\up12(2)R副，故R′先增大后减小，则通过灯泡L1(原线圈)的电流先减小后增大，故灯泡L1先变暗后变亮，灯泡L1两端的电压先减小后增大，则原线圈两端的电压先增大后减小，由于理想变压器原、副线圈的匝数比固定，根据原、副线圈匝数比与电流的关系知，通过副线圈的电流先减小后增大，根据原、副线圈匝数比与电压的关系知副线圈两端的电压先增大后减小，而灯泡L2所在支路电阻一直减小，则灯泡L2先变亮，之后副线圈两端的电压减小，通过副线圈的电流增大，而R0所在支路电阻一直增大，所以通过R0的电流减小，灯泡L2所在支路电流增大，可见灯泡L2一直变亮，A正确．