高考物理总复习 活页作业31 变压器 电能的输送 新人教版

活页作业(三十一) 变压器 电能的输送
1.(2012·四川高考)如图所示，在铁芯P 上绕着两个线圈a 和b ，则( )
A ．线圈a 输入正弦交变电流，线圈b 可输出恒定电流
B ．线圈a 输入恒定电流，穿过线圈b 的磁通量一定为零
C ．线圈b 输出的交变电流不对线圈a 的磁场造成影响
D ．线圈a 的磁场变化时，线圈b 中一定有电场
2．(2013·包头模拟)电阻为R 的负载接到20 V 直流电压上消耗的电功率是P ；用一个变压器，原线圈接最大值为200 V 的正弦交流电压，副线圈接电阻R ，要使R 上消耗的电功率为
P /2，则变压器原、副线圈的匝数比为( )
A ．20∶1
B ．102∶1
C ．10∶1
D ．1∶10
解析：原线圈输入电压U 2＝100 2 V ．根据题意，P ＝202
/R ，P /2＝U 2
R
，解得U 2＝10 2 V ，
由变压器变压公式，变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝10∶1，选项C 正确．
答案：C
3．(2012·新课标全国高考)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )
A ．380 V 和5.3 A
B ．380 V 和9.1 A
C ．240 V 和5.3 A
D ．240 V 和9.1 A
解析：理想变压器功率P 1＝P 2＝U 1I 1＝2 kW ，U 1＝220 V ，可得I 1＝P 2
U 1≈9.1 A；由U 1U 2＝n 1n 2
可得U 2＝n 1n 1
U 1＝380 V ．所以答案为B.
答案：B
4．一个理想变压器的线圈绕向如图甲所示，原线圈输入电流的i ­t 图象如图乙所示，第1 s 内电流方向在图甲中已标出，则( )
A ．灯炮中的电流变化周期为2 s
B ．输入电流的有效值小于
22
A C ．前2 s 内灯泡中电流方向从b 到a D ．前2 s 内铁芯中磁通量的变化率恒定
解析：灯炮中的电流变化周期为4 s ，输入电流的有效值小于
2
2
A ，选项A 错误，
B 正确；由楞次定律可判断出，前2 s 内灯泡中电流方向从a 到b ，前2 s 内铁芯中磁通量的变化率恒定，选项
C 错误，
D 正确．
答案：BD
5．(2011·福建高考)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )
A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )V
B ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光
C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大
D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W
解析：由图象知T ＝0.02 s ，ω＝2π
T
＝100π rad/s ，u ＝202sin(100πt )V ，A 项错
误；由于副线圈两端电压不变，故只断开S 2，两灯串联，电压为额定值一半，不能正常发光，
B 项错误；只断开S 2，副线圈电路电阻变为原来2倍，由P ＝U 2
R
知副线圈消耗功率减小，则
原线圈输入功率也减小，C 项错误；输入电压额定值U 1＝20 V ，由U 1U 2＝n 1n 2及P R ＝U 22
R
得P R ＝0.8
W ，D 项正确．
答案：D
6．(2013·淄博一模)如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz 的正弦交流电源相连，两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端．图中的电流表，电压表均为理想交流电表，原副线圈分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V ．则( )
A ．电流表的读数为0.5 A
B ．流过电阻的交流电的频率为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2.5 W
7．(2011·浙江高考)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin (314t ) V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )
A ．2.0 V
B ．9.0 V
C ．12.7 V
D ．144.0 V
解析：原线圈两端电压的有效值为U 1＝
51
2V ，由公式U 1U 2＝n 1n 2可得，U 2＝n 2n 1U 1＝51
42
V≈9 V．因
公式U 1U 2＝n 1
n 2
的适用条件是穿过原、副线圈的磁通量相等，即理想变压器，但题中变压器的铁芯不闭合，穿过副线圈的磁通量要远小于原线圈的磁通量，所以电压表的示数应比上面的计算值小很多．故选项A 正确．
答案：A
8．(2012·山东高考)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
n 1、n 2.○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
属板间引发电火花进而点燃气体．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
52 V
C ．实现点火的条件是n 2n 1>1 000
D ．实现点火的条件是n 2n 1
<1 000
9．(2013·武汉模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是50∶1，P 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，其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的正弦交变电压．则下列说法正确的是( )
A ．单刀双掷开关与a 连接，电压表的示数为4.4 V
B ．单刀双掷开关与a 连接，当t ＝0.01 s 时，电流表示数为零
C ．单刀双掷开关由a 拨向b ，原线圈的输入功率变大
D ．单刀双掷开关由a 拨向b ，副线圈输出电压的频率变为25 Hz
10.如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，AB 间接交流电压U ，输出端接通了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头．当开关S 闭合，P 处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )
A ．P 不动，将Q 向右移动，变压器的输入功率变大
B ．P 不动，将Q 向左移动，两灯均变暗
C ．Q 不动，将P 沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大
D ．P 、Q 都不动，断开开关S ，L 1将变暗
解析：P 不动，将Q 向右移动，变压器输出电流减小，输出功率减小，变压器的输入功率变小，选项A 错误；P 不动，将Q 向左移动，变压器输出电流增大，两灯均变亮，选项B 错误；Q 不动，将P 沿逆时针方向移动，变压器的副线圈匝数增多，输出电压增大，输出功率增大，输入功率变大，选项C 正确；P 、Q 都不动，断开开关S ，L 1将变亮，选项D 错误．
答案：C
11．如图所示降压变压器的原线圈匝数与副线圈的匝数之比是3∶1，原线圈的输入电压为660 V ，副线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏“220 V，60 W”的电灯用电，求：
(1)空载时副线圈的路端电压和输出功率； (2)接通时副线圈的路端电压； (3)每盏灯的实际功率．
解析：(1)将变压器视为理想变压器，设空载时副线圈的路端电压为U 2，由n 2n 1＝U 2
U 1
，得到
U 2＝n 2
n 1
U 1＝220 V
因为空载，副线圈的负载电阻R 2→∞，副线圈中的电流为零，即I 2＝0，所以P ＝I 2U 2
＝0.
(2)接通电路后，100盏灯并联的总电阻为R外＝
R
100
＝
U2额/P额
100
＝8.07 Ω
副线圈中的电流I2′＝U2
R外＋R线
＝26.6 A
副线圈的路端电压U2′＝I2R外＝214.66 V.
(3)每盏灯的实际功率为P1＝I2′
100
U2′＝57.1 W.
答案：(1)220 V 0 (2)214.66 V (3)57.1 W
12．某学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V，40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，求：
(1)发电机的输出功率；
(2)发电机的电动势；
(3)输电线上损耗的电功率．。