2018高考物理复习第11单元交变电流传感器第29讲变压器远距离输电课时作业

变压器远距离输电
基础巩固
1．[2016·苏北三市联考] 如图K29­1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＝102sin 100πt(V)，下列说法正确的是( )
图K29­1
A．交流电压表的示数为14.1 V
B．原线圈中的电流为4 A
C．电阻R消耗的电功率为400 W
D．副线圈中交流电的频率为100 Hz
2．[2016·北京西城区期末] 如图K29­2所示，用理想变压器为一个“6 V 12 W”的小灯泡供电，变压器原线圈中的输入电压为220 V．闭合开关S，小灯泡恰好正常发光．则下列说法中错误的是( )
图K29­2
A．变压器原、副线圈的匝数之比为110∶3
B．变压器原线圈中的输入电流为2 A
C．变压器原线圈中的输入功率为12 W
D．变压器副线圈中的输出功率为12 W
3．[2016·苏州期末调研] 如图K29­3所示为一个原、副线圈分别是200匝和100匝的理想变压器．副线圈的两端连接两个阻值均为20 Ω的电阻，原线圈接频率为50 Hz的正弦交流电源，电压表的示数为 5 V．电流表、电压表均为理想交流电表，则下列说法正确的是( )
图K29­3
A．电流表的读数为0.5 A
B．流过电阻的交流电频率为100 Hz
C．交流电源的输出电压的最大值为20 2 V
D．交流电源的输出功率为5 W
4．[2016·安徽师大附中模拟] 如图K29­4甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同、电表都为理想电表．原线圈接上如图乙所示的正
弦交流电，电路正常工作．闭合开关后，( )
图K29­4
A．电压表示数增大
B．电流表示数增大
C．变压器的输入功率增大
D．经过灯泡的电流频率为25 Hz
5．[2016·北京东城区期末] 如图K29­5所示，理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为u＝311sin 100πt(V)，副线圈所在电路中接有灯泡、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表．已知理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，灯泡额定功率为44 W，电动机内电阻为1 Ω，电流表示数为3 A，各用电器均正常工作．则( )
图K29­5
A．电压表示数为31.1 V
B．电动机的输出功率为21 W
C．变压器的输入功率为44 W
D．通过保险丝的电流为30 A
能力提升
6．[2016·龙岩质检] L1和L2是高压输电的两条输电线，现要通过变压器测量L1和L2之间的电压，下列四种电路连接正确的是( )
图K29­6
7．(多选)[2016·淮安模拟] 如图K29­7所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R .调节触头P ，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后( )
图K29­7
A ．原线圈中的电流之比为4∶1
B ．副线圈中的电流之比为2∶1
C ．变压器的输入功率之比为4∶1
D ．变压器的输出功率之比为1∶2
8．[2016·河南开封质检] 如图K29­8所示，一台理想变压器的原、副线圈的匝数之比为5∶1，原线圈接入最大值一定的正弦交流电，副线圈电路中有一个定值电阻与电容器并联，电压表和电流表均为理想交流电表，电流表A 1、A 2及电压表V 的示数分别为I 1、I 2、U 2，定值电阻的阻值为R ，其消耗的功率为P ，电容器的电容为C ，所带的电荷量为Q ，则它们的关系为( )
图K29­8
A ．Q ＝CU 2
B ．I 2＝U 2R
C ．P ＝U 22R D.I 1I 2＝15
9．[2016·山东威海模拟] 通过理想变压器给用电器供电，电路如图K29­9甲所示，变压器原线圈匝数n 1＝1000匝，两副线圈的匝数分别为n 2＝50匝、n 3＝100匝．在原线圈a 、b 端接如图乙所示的交变电压，下列选项正确的是( )
图K29­9
A ．交流电的频率为100 Hz
B．U2＝50 V，U3＝100 V
C．I1∶I2＝1∶20
D．闭合开关S，则I1增大
10．[2016·河南八市联考] 如图K29­10所示为某发电站电能输送示意图．已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变．若用户电阻R0减小，下列说法正确的是( )
图K29­10
A．发电机的输出功率减小
B．输电线上的功率损失减小
C．用户得到的电压减小
D．输电线上的输电电压减小
挑战自我
11．[2016·广东揭阳二模] 用等效思想分析变压器电路．如图K29­11甲中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n1∶n2，副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路，虚线框内部分可等效看成一个电阻R2，如图乙所示．这里的等效指当变压器原线圈、电阻R2两端都接到电压为U＝220 V的交流电源上时，R1与R2消耗的电功率相等，则R2与R1的比值为( )
图K29­11
A.n2
n1
B.
n1
n2
C.
n21
n22
D.
n1
n2
12．(多选)[2016·河南商丘三模] 如图K29­12所示，理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半，二极管D具有单向导电性(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，R是可变电阻，K是单刀双掷开关，原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上．下列说法正确的是( )
图K29­12
A．若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为2∶1
B．若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为2∶1
C．若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为2∶1
D．若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为2∶1
课时作业(二十九)
1．B [解析] 由交流电的瞬时值表达式可得电压的最大值为10 2 V ，所以电压的有效值为10 V ，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 ，选项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 ＝U 2R ＝20210
W ＝40 W ，选项C 错误．副线圈的电流为I 2＝U R ＝2010
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 ，选项
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 ＝1T ＝ω2π＝100π2π
Hz ＝50 Hz ，选项D 错误． 2．B [解析] 因为原线圈的电压为220 V ，副线圈的电压为6 V ，故原、副线圈的匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝2206＝110∶3，选项A 正确；变压器原线圈中的输入电流为I ＝12 W 220 V
≠2 A ，选项B 错误；变压器原线圈中的输入功率为12 W ，选项C 正确；变压器副线圈中的输出功率为12 W ，选项D 正确．
3．C [解析] 副线圈的电流为I 2＝520 A ＝0.25 A ，设原线圈的电流为I 1，由I 1I 2＝n 2n 1
得I 1＝n 2n 1I 2＝0.125 A ，故A 错误；流过电阻的交流电的频率为50 Hz ，故B 错误；副线圈的电压为U 2＝2×5 V ＝10 V ，由U 1U 2＝n 1
n 2得，U 1＝n 1n 2U 2＝20 V ，则其最大值为20 2 V ，故C 正确；P 入
＝P 出＝U 2I 2＝10×0.25 W ＝2.5 W ，故D 错误．
4．C [解析] 原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯泡电阻不变，则电流表示数不变，故A 、B 错误；当S 接通后，两灯泡并联，增加一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，故C 正确；根据乙图可知，周期T ＝0.02 s ，则频率f ＝50 Hz ，故D 错误．
5．B [解析] 因为理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈的交变电压的最大值是311 V ，有效值为220 V ，故副线圈的电压有效值为22 V ，即电压表的示数为22 V ，选项A 错误；因为灯泡的额定功率为44 W ，且正常工作，故灯泡的电流为2 A ，故电动机的电流
为3 A －2 A ＝1 A ，故电动机的输出功率为P 出＝22 V ×1 A －(1 A)2×1 Ω＝21 W ，选项B
正确；变压器的输入功率为22 V ×3 A ＝66 W ，选项C 错误；通过保险丝的电流为66 W 220 V
＝0.3 A ，选项D 错误．
6．A [解析] 通过变压器测量L 1和L 2之间的电压，需要电压互感器，变压器原线圈应并联在L 1和L 2之间，由于电压表量程较小，变压器应为降压变压器，原线圈匝数应大于副线圈匝数，所以选项A 正确．
7．ABC [解析] 使副线圈匝数变为原来的一半，即n ′2＝n 22，根据公式U 1U 2＝n 1
n 2
可得副线圈两端的电压变为原来的12，所以副线圈中的电流变为原来的12，B 正确；根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得
I ′112
I 2＝12n 2n 1，原线圈中的电流将变为原来的14，A 正确；根据P ＝I 2R ，副线圈中消耗的电功率变为原来的14
，所以变压器的输出功率之比为4∶1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，C 正确，D 错误．
8．D [解析] 由于电容器两端电压是变化的，即电容器不断地充电和放电，故其电荷量不是一个定值，故不能用公式Q ＝CU 2来计算，故选项A 错误；根据题意I 2是副线圈的总电流，而U 2R 只是通过电阻R 的电流，由于电容器不断充电和放电，故I 2>U 2R
，故选项B 、C 错误；根据变压器的相关规律，I 1I 2＝n 2n 1＝15
，故选项D 正确． 9．D [解析] 交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，选项A 错误；根据变压器的匝数
与电压成正比可知U 2＝n 2U 1n 1＝501000·10002 V ＝25 2 V ；U 3＝n 3U 1n 1＝1001000·10002
V ＝50 2 V ，选项B 错误；因电流与匝数之间满足：I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3，故选项C 错误；闭合开关S ，则I 3变大，根据I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3可知I 1增大，选项D 正确．
10．C [解析] 若用户电阻减小，则降压变压器输出功率增大，导致发电机的输出功率增大，选项A 错误；降压变压器输出功率增大导致输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，输电线上的功率损失增大，选项B 错误；降压变压器原线圈输入电压减小，由于降压变压器的原、副线圈匝数比不变，降压变压器副线圈输出电压(即用户得到的电压)减小，选项C 正确；已知发电机的输出电压不变，升压变压器的原线圈输入的电压不变，由于升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则输电线上的输电电压不变，选项D 错误．
11．C [解析] 设副线圈的电压为U 1，利用电流的热效应，功率相等，即U 21R 1＝U 2R 2，R 2R 1＝U 2
U 21
；原、副线圈的匝数之比等于电压之比，则R 2R 1＝U 2U 21＝n 2
1n 22
，选项C 正确． 12．BC [解析] 设原线圈与副线圈的匝数分别为n 1、n 2，原线圈输入电压为U 1，副线圈电压为U 2，当K 接2时：n 1n 22＝
U 1U 22，此时电压表示数u 2与副线圈两端的电压相等，即u 2＝U 22＝n 22n 1
U 1，功率为P 2＝u 22R 2，若K 与1相连，则n 1n 2＝U 1U 21，此时电压表的示数为u 1，则U 221R ·T 2＝u 2
1R
·T ，u 1＝n 2U 12n 1
，此时的功率为：P 1＝u 2
1R 1.由以上分析可知，电压表的示数之比为2∶1，R 消耗功率相等时，电阻值之比为2∶1，B 、C 正确．。