23版新高考一轮分层练案(三十七)　变压器与远距离输电

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一轮分层练案(三十七)　变压器与远距离输电1．(多选)下列关于交变电流、变压器和远距离输电的说法中正确的是(　　)A．理想变压器的输出电压由输入电压和原、副线圈匝数比决定B．交变电流的最大值是有效值的倍C．降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和提高输电电压D．如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接在普通的交流电流表上，可以制成电流互感器【答案】ACD　理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定，选项A正确；正弦交变电流的最大值是有效值的倍，选项B错误；降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和提高输电电压，选项C正确；如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接在普通的交流电流表上，可以制成电流互感器，选项D正确。2.(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　　)A．原、副线圈匝数比为9∶1B．原、副线圈匝数比为1∶9C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．此时a和b的电功率之比为1∶9【答案】AD　设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为9∶1，选项A正确，选项B错误；由9U0Ia＝U0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据P＝UI，a、b灯泡的电功率之比为1∶9，选项C错误，选项D正确。3．“新型冠状病毒肺炎”席卷全球，某汽车厂决定改建生产线转产口罩，原生产线工作电压为380 V，而口罩机工作电压为220 V。现在需要变压器来进行降压，若变压器原线圈匝数为1 900匝，则副线圈匝数为(　　)A．110　　　　　　　　 B．220C．1 100  D．2 200【答案】C　根据＝解得n2＝＝匝＝1 100匝，故选项C正确。4．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【答案】A　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，由P损＝I2R可得，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，升压变压器原线圈中电流变大，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。5．从J国带回一把标有“110 V　60 Hz　880 W”的电咖啡壶，该电咖啡壶利用电热丝加热。在我国，为使电咖啡壶能正常工作，需要通过变压器与市电相连。下列说法正确的是(　　)A．若将电咖啡壶直接与市电相连，电功率是1 760 WB．电咖啡壶应接在原、副线圈匝数比为1∶2的变压器副线圈两端C．电咖啡壶通过变压器正常工作时，与市电相连的原线圈中电流为4 AD．电咖啡壶通过变压器正常工作时，电热丝中的交变电流频率为60 Hz【答案】C　电咖啡壶额定电压为110 V，低于我国的家庭电路的电压，故不能直接与市电相连，故A错误；通过匝数比为2∶1的降压变压器降压，把电压变为110 V可以正常使用，故B错误；通过变压器正常工作时，副线圈电流为I＝＝ A＝8 A，电流与匝数成反比，所以原线圈电流为4 A，故C正确；通过变压器正常工作时，电咖啡壶交变电流频率为50 Hz，故D错误。6．(多选)有一个原副线圈匝数比为10∶1的理想变压器，原线圈所接交流电源的电压瞬时值表达式为u＝300 sin 50πt V，副线圈所接电路如图所示，灯L1、L2为均标有“20 V　10 W”的灯泡，当S闭合时，两灯恰好正常发光。则(　　)A．电阻R＝10 ΩB．流过R的交流电的周期为0.02 sC．断开S后，原线圈的输入功率减小D．断开S后，灯L1仍能正常发光【答案】AC　原线圈所接交流电压的有效值U1＝ V＝300 V，根据变压比可知，副线圈两端电压U2＝·n2＝30 V，灯泡正常发光，则电阻R两端电压UR为10 V，流过的电流I2＝×2 A＝1 A，根据欧姆定律可知，R＝＝10 Ω，故A正确；输入电压的角速度ω＝50π rad/s，则周期T＝＝0.04 s，则流过R的交流电的周期为0.04 s，故B错误；断开S后，副线圈电阻增大，根据欧姆定律可知，电流减小，故输出功率减小，则输入功率减小，故C正确；断开S后，灯泡L1两端电压增大，不能正常发光，故D错误。7．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶4，正弦交流电源电压为U＝100 V，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，滑动变阻器R3最大阻值为40 Ω，滑片P处于正中间位置，则(　　)A．通过R1的电流为8 AB．电压表读数为400 VC．若向上移动P，电压表读数将变大D．若向上移动P，电源输出功率将变小【答案】A　由串联电路规律，U＝I1R1＋U1，根据变压器的变压公式，U1∶U2＝n1∶n2＝1∶4，滑动变阻器R3最大阻值为40 Ω，滑片P处于正中间位置，接入电路的电阻值为R3＝20 Ω，U2＝I2(R2＋R3)，根据变压器的变流公式，I1∶I2＝n2∶n1＝4∶1，联立解得U2＝80 V，通过R1的电流为I1＝8 A，选项A正确，选项B错误；若向上移动P，接入副线圈电路中电阻值减小，副线圈输出电流I2增大，副线圈输出电功率增大，根据变压器的输出电功率决定输入电功率可知，原线圈输入电功率将变大，电源输出功率将变大，原线圈电流I1增大，由U＝I1R1＋U1，可知U1减小，根据变压器的变压公式，U1∶U2＝n1∶n2＝1∶4，可知U2减小，电压表读数将变小，选项C、D错误。 8．如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，在a、b端输入正弦交流电压U，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是(　　)A．乙灯泡的额定电流最大B．甲灯泡的额定电压为UC．丙灯泡的电阻最小D．乙灯泡的额定电压最小【答案】B　设原线圈中电流为I1，根据电流比与变压器匝数成反比可知，副线圈中的电流为I1，即丙灯泡的额定电流为I1，设原线圈两端的电压为U1，则副线圈两端的电压为2U1，由于三个灯泡的额定功率相等，则U甲(I乙＋I1)＝U1I乙＝U1I1，可见乙灯的额定电流为I1，甲灯的额定电流为I甲＝I乙＋I1＝2I1，A错误；U甲＝U1＝U，B正确；由电阻定义式R甲＝＝，R乙＝，R丙＝＝，C错误；甲灯的额定电压最小，D错误。9.某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则(　　)A．仅将滑片P上移，A的输入功率不变B．仅将滑片P上移，L1变暗C．仅闭合S，L1、L2均正常发光D．仅闭合S，A的输入功率不变【答案】B　仅将滑片P上移，则升压变压器的副线圈匝数变小，所以输出电压变小，相应的B变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以L1两端电压变小，输出功率变小，则A变压器的输入功率也变小，故A错误，B正确；仅闭合S，则B变压器的负载电阻变小，输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压器A的输入功率也变大，相应的输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B变压器的输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡不能正常发光，故C、D错误。 10．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。已知输电线上损失的功率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 AB．输电线上的电流I线＝625 AC．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11D．用户得到的电流I4＝455 A【答案】C　发电机输出的电流I1＝＝ A＝400 A，选项A错误。输电线上的电流I线＝＝ A＝25 A，选项B错误。升压变压器的副线圈输出电压U2＝＝ V＝4×103 V，输电线损耗电压ΔU＝I线R线＝25×8 V＝200 V，降压变压器的原线圈电压U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降压变压器的匝数比＝＝＝，选项C正确。降压变压器的副线圈的输出功率P4＝P3＝P－P线＝95 kW，故用户得到的电流I4＝＝ A≈431.8 A，选项D错误。11．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)A．1 Ω  B．5 ΩC．6 Ω  D．8 Ω【答案】A　由题图乙可知理想变压器输入电压U1＝220 V，应用理想变压器变压公式＝，可得副线圈输出电压U2＝30 V。灯泡正常工作时，灯泡两端电压UL＝24 V，电流IL＝＝1.6 A。设R1两端电压为U，由U2＝UL＋U，可得U＝6 V。由＋＝IL，解得R＝1 Ω，选项A正确。12．(多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是(　　)A．所用交流电的频率为50 HzB．电压表的示数为100 VC．电流表的示数为1.0 AD．变压器传输的电功率为15.0 W【答案】AD　由变压器不会使交流电的周期改变和题图(b)可知所用交流电的周期为2×10－2 s，可求得所用交流电的频率为50 Hz，选项A正确；由题图(b)可知通过R2的电流的有效值为1 A，由串、并联特点可知通过R3的电流(即通过电流表的电流)为0.5 A，故副线圈的电流I2＝1.5 A，由欧姆定律可得副线圈两端的电压U2＝1×10 V＝10 V，由变压器原、副线圈两端电压之比与原、副线圈匝数之比的关系可得，原线圈两端的电压U1＝n1＝100 V，再根据原线圈电路的串联关系可得R1两端的电压UV＝220 V－100 V＝120 V，选项B、C均错误；根据变压器原理可得变压器传输的电功率P＝U2I2＝10×1.5 W＝15.0 W，选项D正确。13．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在 c、d 两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的有(　　)A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1 VB．当单刀双掷开关与b连接时，在t＝0.01 s时刻，电流表示数为4.4 AC．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 HzD．当单刀双掷开关由a拨向b 时，原线圈的输入功率变小【答案】B　当单刀双掷开关与a连接时，变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，输入电压为U1＝V＝220 V，故根据变压比公式＝，可得输出电压为22 V，故A错误；当单刀双掷开关与b连接时，变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，输入电压为U1＝ V＝220 V，故根据变压比公式＝，输出电压为44 V，电流表的示数即为输出电流的有效值，根据欧姆定律，I2＝＝ A＝4.4 A，故B正确；由题图可知，交流电的周期为2×10－2 s，所以交流电的频率为f＝50 Hz，当单刀双掷开关由a拨向b时，变压器不会改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，故C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，根据变压比公式，输出电压增加，输出电流增加，故输入电流也增加，则原线圈的输入功率变大，故D错误。14．(多选)如图所示，电阻不计的正方形导线框abcd处于匀强磁场中，线框绕中心轴OO′匀速转动时，产生的电动势e＝200cos100πt V。线框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20 V　8 W”的灯泡，且灯泡能正常发光，电路中熔断器熔断电流为0.4 A，熔断器与输电导线的电阻忽略不计。下列判断正确的是(　　)A．t＝0 s时刻的线框中磁通量变化率最大B．理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1C．若副线圈两端并联多只“20 V、8 W”的灯泡，则最多不能超过10只D．若线框转速减半，产生的电动势e＝100cos 100πt V【答案】AB　由题意知线框产生的电动势e＝200 cos 100πt V，故t＝0 s时刻电动势最大，故线框中磁通量变化率最大，故A正确；线框绕中心轴OO′匀速运动时，产生的电动势e＝200cos 100πt V，故变压器的输入电压的有效值为U＝               V＝200 V，灯泡能正常发光，故变压器的输出电压为20 V，根据变压比公式有＝＝＝10，故B正确；电路中熔断器熔断电流为0.4 A，此时根据能量守恒定律有U1I1＝U2(nIL)，解得n＝＝ ≈14.1 ，故副线圈两端并联“20 V　8 W”的灯泡最多不能超过14只，故C错误；若线框转速减半，根据公式Em＝NBSω，产生的电动势也减半，角速度为ω＝2πn＝50π rad/s，则产生的电动势e＝100cos 50πt V，故D错误。