高中物理专练：变压器 交流电与远距离输电

高中物理专练：变压器交流电与远距离输电

(限时：45分钟)

1． (福建·15)如图1所示,实验室一台手摇交流发电机,内阻r＝1.0 Ω,外接R＝9.0 Ω的电阻．闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e＝102sin 10πt (V),则( )

图1

A．该交变电流的频率为10 Hz

B．该电动势的有效值为10 2 V

C．外接电阻R所消耗的电功率为10 W

D．电路中理想交流电流表的示数为1.0 A

答案 D

解析由e＝102sin 10πt (V)知电动势的有效值E有＝E

m

2

＝

102

2

V＝10 V,故B选项错

误；电路中的理想电流表示数为电流的有效值：I有＝

E

有

r＋R

＝1.0 A,故D选项正确；电阻R

消耗的电功率P＝I2有·R＝9.0 W,故C选项错误；交流电的角速度ω＝10π rad/s,所以频

率f＝ω

2π

＝5 Hz,故A选项错误.

2．(江苏·8)如图2所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光．要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )

图2

A．向下滑动P

B．增大交流电源的电压

C．增大交流电源的频率

D．减小电容器C的电容

答案BC

解析滑片P向下滑动,副线圈匝数减小,变压器输出电压减小,灯泡变暗,则A项错误；增大原线圈的输入电压,输出电压增大,小灯泡变亮,B项正确；增大交流电源的频率,电容器对交流电的阻碍减小,因此灯泡变亮,C项正确；减小电容器的电

容,电容器对交流电的阻碍会增大,灯泡会变暗,因此D项错误．

3．如图3甲所示,在匀强磁场中有一个匝数n＝10的矩形线圈匀速转动,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为5 Ω.从图甲所示位置开始计时,通过线圈平面的磁通量随时间变化的图象如图乙所示,那么( )

图3

A．在t＝0.2 s时,线圈中的感应电流改变方向

B．在t＝0.4 s时,线圈中的感应电动势为零

C．线圈转过60°时的感应电流为3π A

D．线圈转动过程中消耗的电功率为10π2 W

答案 D

解析当线圈与磁场方向平行时,磁通量为零,但感应电动势最大,当线圈与磁场方向垂直时,磁通量最大,但感应电动势为零,由此可知在t＝0.2 s时,线圈的磁通量为零,感应电动势最大,感应电流方向不改变,选项A错误；同理,在t＝0.4 s时,感应电动势最大,选项B

错误；线圈转动的角速度为ω＝2π

T

＝5π rad/s,感应电动势峰值为E m＝n BSω＝nωΦm＝

10π V,感应电流瞬时值表达式为i＝E

m

R

cos ωt,因此线圈转过60°时感应电流为I＝

10π

5

cos 60°＝π A,选项C错误；电压的有效值为U＝E

m

2

＝52π V,电功率为P＝

U2

R

＝10π2W,

选项D正确．

4．将一个R＝36 Ω的电阻接在一正弦交流发电机的输出端,该电阻两端的u－t图象如图4所示,下列说法正确的是( )

图4

A．该电阻消耗的功率是72 W

B．该交流发电机的转速是50 r/s

C．图中交流电压的瞬时值表达式为u＝362sin 100πt (V)

D．并联在该电阻两端的理想交流电压表的示数是36 2 V

答案BC

解析由题图可知发电机输出电压最大值U m＝36 2 V,有效值U＝36 V,电阻消耗的功率P

＝U2

R

＝36 W,选项A错误；交流电周期T＝0.02 s,转速n＝

1

T

＝50 r/s,选项B正确；ω＝

2π

T

＝100π rad/s,所以交流电压的瞬时值表达式u＝362sin 100πt (V),选项C正确；交流电压表示数为有效值36 V,选项D错误．

5．一般发电机组输出的电压在十千伏上下,不符合远距离输电的要求．要在发电站内用升压变压器,升压到几百千伏后再向远距离输电．到达几百千米甚至几千千米之外的用电区之后,再经“一次高压变电站” “二次变电站”降压．已知经低压变电站降压变压器(可视为理想变压器)后供给某小区居民的交流电u＝2202sin 100πt V,该变压器原、副线圈匝数比为50∶1,则( )

A．原线圈上的电压为11 000 2 V

B．原线圈中电流的频率是100 Hz

C．原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗

D．采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗

答案 D

解析降压变压器副线圈电压的有效值U2＝U

m

2

＝

2202

2

V＝220 V,根据

U

1

U

2

＝

n

1

n

2

,可得原线圈

的电压为11 000 V,选项A错误；根据ω＝100π rad/s＝2πf,可得频率f＝50 Hz,选项B错误；原、副线圈的功率是相同的,原线圈电压大,副线圈电压小,原线圈电流小,副线圈电流大,所以副线圈使用的导线应该比原线圈要粗,选项C错误；采用高压输电,可以减小输电线上的电流,根据P＝I2r可知,有利于减少输电线路中的损耗,选项D正确．

6．如图5所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻