2016届高三物理一轮复习课时规范练31理想变压器电能的输送.doc

课时规范练31 理想变压器电能的输送

(时间:45分钟满分:100分)

一、选择题(本题共7小题,每小题10分,共70分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~7题有多项符合题目要求。全部选对的得10分,选对但不全的得5分,有选错的得0分)

1.(2013·四川理综,2)用220 V的正弦交变电流通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V,通过负载的电流图象如图所示,则()

A.变压器输入功率约为3.9 W

B.输出电压的最大值是110 V

C.变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D.负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+)A

解析:由图象知,副线圈电流的有效值I2=0.05×A,副线圈的输出功率是P2=U2×I2=110×0.05×W=3.9 W,A正确;输出电压的有效值是110 V,B错;根据理想变压器电压与匝数的关系,C错;从图象可以看出,交变电流的周期是0.02 s,角速度是100π rad/s,负载电流的函数表达式i=0.05sin 100πt A,D错。

答案:A

2.(2013·天津理综,4)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd,为了使电流表能正常工作,则()

A.ab接MN、cd接PQ,I ab

B.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cd

C.ab接PQ、cd接MN,I ab

D.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd

解析:根据变压器原、副线圈中电流与匝数间的关系可知,I ab>I cd,所以ab接MN、cd接PQ,选项B正确。

答案:B

3.图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,V为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花而点燃气体。以下判断正确的是()

A.电压表的示数等于5 V

B.电压表的示数等于V

C.实现点火的条件是=1 000

D.实现点火的条件是<1 000

解析:电压表示数为交流电压有效值,由题图乙可得U=V,选项A错误,B正确;因U m1=5 V,根据,由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5 000 V,故>1000,选项C、D错误。

答案:B

4.通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1和分别为()

A. B.()2R,

C. D.()2R,

解析:设副线圈与原线圈匝数比为k时,副线圈输出电压为U1,输出电流为I1,电路损耗功率为P1,设副线圈与原线圈匝数比为nk时,副线圈输出电压为U2,输出电流为I2,电路损耗功率为P2,根据理想变压器原副线圈电压与匝数成正比可得=k…①;=nk…②;且P=U1I1=U2I2…③;线路损耗功率分别为P1=R…④;P2=R…⑤。由①④联立解得P1=()2R,据此排除选项A、C;由①②③④⑤联立解得,所以选项B错误、选项D正确。

答案:D

5.(2013·河南中原名校联考)如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n。原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦交变电流,输出端接有一个交流电流表和一个电动机,电动机的线圈电阻为R。当输入端接通电源后,电动机带动一质量为m的重物匀速上升,此时电流表的示数为I,重力加速度为g,下列说法错误的是()

A.电动机两端电压为IR

B.原线圈中的电流为

C.电动机消耗的电功率为

D.重物匀速上升的速度为

解析:含电动机的电路为非纯电阻电路,选项A错误;由变压器电流比公式,选项B正确;由可知副线圈电压有效值为,电动机消耗的功率为,选项C正确;重物获得的功率

为mgv=-I2R,重物上升的速度为,选项D正确。

答案:A

6.(2013·山西五校联考)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1,原线圈接交流电源和交流电压表,副线圈接有“220 V,440 W”的热水器、“220 V,220 W”的抽油烟机。如果副线圈电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是()

A.副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt V

B.电压表示数为1 100V

C.热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍

D.1 min内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J

解析:由图乙可知该交变电流周期为T=0.02 s,则ω==100πrad/s,副线圈两端电压瞬时值表达式为u=220sin100πt V,选项A正确;由解得U1=1 100 V,选项B错误;热水器电功率是抽油烟机电功率的2倍,而抽油烟机不是纯电阻电路,其发热功率小于电功率,选项C错误;1 min内抽油烟机消耗的电能为E=Pt=220×60 J=1.32×104J,选项D正确。

答案:AD

7.(2013·湖北荆门调研)某同学自制变压器,在做副线圈时,将外表涂有绝缘层的导线对折后并在一起在铁芯上绕了n2圈,导线的两个端头为a、b,从导线对折的中点引出了一个c接头,连接成如图所示的电路(线圈电阻不计)。已知原线圈匝数为n1,原线圈的输入电压为u1=U0sinωt,则下列结论正确的是()

A.K打到b时,V表读数为

B.K打到b时,通过R的电流为0

C.K打到c时,V表读数为

D.K打到c时,R的电功率为

解析:K打到b时,副线圈中的ac间与bc间线圈产生的感应电动势大小相同、方向相反,输出电压为零,V表读数为0,通过R的电流为0,选项A错误、B正确;K打到c时,副线圈中只有ac 间的n2匝线圈有输出电压,所以输出电压的最大值为U2m=,有效值为U2=,V表读数为

,R的电功率为P=,选项CD正确。

答案:BCD

二、非选择题(共30分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)

8.水力发电已经成为我国的重要能源之一。欲在某河段上筑坝安装一台发电功率P=100 kW 的发电机,发电机输出电压U1=500 V,通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线的总电阻R线=10 Ω,用户端通过降压变压器把电压降为220 V,要求在输电线上损耗的功率为输送总功率的4%,求:

(1)输电线上通过的电流。

(2)升压变压器输出的电压。

(3)两个变压器的匝数比。

解析:(1)设输送电流为I,4%P=I2R线,得I=20 A

(2)设输送电压为U2,则P=IU2,得U2=5 000 V

(3)设升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原线圈电压为U3,原副线圈匝数分别为n3、n4,U4=220 V,则

代入数据解得