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2019高考物理二轮小题狂做专练 二十六 理想变压器 远距离输电(含解析)

1.【山西摸底调研】为消除200 kV 高压输电线路中输电线上的凌冰,有人设计了利用电流的热效应除冰的方法。当输送功率和输电线电阻一定时,为使输电线上损耗的热功率增大为原来的16倍,则输电电压应变为( ) A .50 kV B .110 kV C .440 kV D .880 kV

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2.【随州质量检测】(多选)如图所示,MN 和PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨,垂直导轨放置金属棒ab 与导轨接触良好。N 、Q 端接理想变压器的初级线圈,理想变压器的输出端有三组次级线圈,分别接有电阻元件R 、电感元件L 和电容元件C 。在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场,若用I R 、I L 、I c 分别表示通过R 、L 和C 的电流,则下列判断中正确的是( ) A .在ab 棒匀速运动且ab 棒上的电流已达到稳定后,I R ≠0、I L ≠0、I C =0 B .在ab 棒匀速运动且ab 棒上的电流已达到稳定的,I R =0、I L =0、I C =0 C .若ab 棒在某一中心位置附近做v =v m sin ωt 的运动,则I R ≠0、I L ≠0、I C ≠0 D .若ab 棒匀加速运动,则I R ≠0、I L ≠0、I C =0

2019高考物理二轮小题狂做专练 二十六 理想变压器 远距离输电(含解析)

3.【山西质量检测】(多选)如图所示,R 是一个光敏电阻,其阻值随光照强度的增加而减小,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压,其瞬时值表达式为1πu t =(V),则( ) A .电压表的示数为V

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2019高考物理二轮小题狂做专练 二十六 理想变压器 远距离输电(含解析)

B .在天逐渐变黑的过程中,电流表A 2的示数变小

C .在天逐渐变黑的过程中,电流表A 1的示数变大

D .在天逐渐变黑的过程中,理想变压器的输入功率变小

4.【岭南中学二模】如图所示,有一矩形线圈的面积为S ,匝数为N ,电阻不计,绕OO ′轴在水平方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动,从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器的原线圈,副线圈接固定电阻R 0和滑动变阻器R ,下列判断正确的是( )

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A .矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =NBSωcos ωt

B .矩形线圈从图示位置经过

π

时间内,通过电流表A 1的电荷量为0 C .当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中,电流表A 1和A 2示数都变小

D .当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中,电压表V 1示数不变,V 2和V 3的示数都变小

一、选择题

二十六

理想变压器 远距离输电

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5.【高安质检】如图,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压πu t =(V)。氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光。下列说法中正确的有( ) A .开关接通后,氖泡的发光频率为50 Hz B .开关接通后,电压表的示数为100 V C .开关断开后,电压表的示数变大 D .开关断开后,变压器的输出功率不变

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6.【青岛2019届调研检测】(多选)理想变压器原线圈a 的匝数n 1=100匝,副线圈b 的匝数n 2=50匝,线圈a 接在u t =(V)的交流电源上,“12 V 6 W”的灯泡恰好正常发光,电阻R 2=24 Ω,电压表为理想电表。下列说法正确的是( ) A .交变电流的频率为100 Hz B .原线圈两端的电压为50 V C .电压表的示数为24 V D .R 1消耗的功率是0.5 W

7.【福建月考】如图所示,一个小型水电站,其交流发电机的输出电压U 1一定,通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电,输电线的总电阻为R 。T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1,它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2。T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3,它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4。下列说法正确的是( )

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A .当用户的用电器增多时,U 2减小,U 4变大

B .当用户的用电器增多时,P 1变大,P 3减小

C .输电线上损失的功率为2

2

U P R

?=

D .要减小线路的损耗,应增大升压变压器的匝数比

2

1n n ,同时应增大降压变压器的匝数比34

n n 8.【天一中学2019届调研】如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比 n 1∶n 2=3∶1,L 1、L 2为两相同灯泡,R 、L 、D 和C 分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器,其中C =10 μF 。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时,下列说法中正确的是( ) A .灯泡L 1一定比L 2暗

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B .电容器

C 所带电荷量的最大值为310C C .电容器C 充电周期为2210-?s

D .副线圈两端的电压有效值为

二、解答题

9.【济宁2019届摸底】如图所示是交流发电机模型示意图,N=100匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强

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度大小B 的水平匀强磁场中,线框面积S=0.48 m2。线框绕垂直于

磁场的轴OO′以角速度ω=100π rad/s逆时针匀速转动,并与理想升压变压

器相连,变压器副线圈接入一只“12 V24 W”的灯泡,且灯泡正常发光,

线框、输电线路的电阻都不计。

(1)将图示时刻记为t=0,请判断此刻线圈ab边中的电流方向,并写出该线框产生正弦交变电动势的瞬时值表达式;

(2)求变压器的原副线圈匝数比;

(3)求灯泡正常发光时,电流表的读数。

10.【临沂月考】发电机输出功率P=50 kW,输出电压=500 V,用户需要的电压=220 V,连接升压变压器和降压变压器的输电线电阻R=3 Ω。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的0.6%,试求:

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(1)用户得到的电功率是多少?

(2)输电线中的电流和输电线上损失电压分别是多少?

(3)在输电线路中的升压、降压变压器原副线圈的匝数比分别是多少?

答案与解析

1.【解析】高压线上的热耗功率ΔP=I2R线;若热耗功率变为16ΔP,则16ΔP=I′2R线;得I′=4I,又输送功率不变,由P=UI=U′I′得U′=U=50kV,A正确。

【答案】A

2.【解析】在ab棒匀速运动过程中,ab棒产生恒定的感应电动势,左边原线圈中产生恒定的电流,形成恒定的磁场,穿过右侧的三个副线圈的磁通量不变,则副线圈中没有感应电动势产生,所以I R=0、I L=0、I C=0,故A错误,B正确;若ab棒在某一中心位置附近做简谐运动,原线圈中产生正弦式交变电流,副线圈中将有感应电流产生,故I R≠0、I L≠0、I C≠0,故C正确;若ab棒匀加速运动,原线圈中感应电流均匀增大,穿过副线圈的磁通量均匀增大,副线圈中产生恒定的感应电动势,由于电容器有隔直的特性,I C=0,而电感线圈有通直的特性,I L≠0,故I R≠0、I L≠0、I C=0,故D正确。

【答案】BCD

3.【解析】根据电压与匝数成正比可知,原线圈的电压的最大值为V,根据电压之比等于线圈匝数之比可知,副线圈的电压的最大值为V,电压表的示数为电压的有效值,所以示数为U V,故A错误;在天变黑的过程中,光照变弱,R阻值增大,电路的总电阻减大,由于电压是由变压器决定的,输出的电压不变,所以电流变小,电流表A2的示数变小,故B正确;由于变压器的输入和输出的功率是相等的,副线圈的电流减小,电压不变,所以由P=UI可知,输出的功率要减小,故输入的功率也要减小,因输入电压不变,故输入电流变小,故C错误,D正确。

【答案】BD

4.【解析】因为线圈是从垂直中性面开始计时,所以矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt,故A正确;t=时,线圈从垂直中性面转到中性面,磁通量一直增大,感应电流方向不变,平均感应电动势不为0,平均电流不为0,q=?△t,所以通过电流表A1的电荷量不为0,故B错误;滑动变阻器滑片向上滑动过程中,变阻器阻值变大,根据欧姆定律,副线圈电流变小,根据电流与匝数成反比,知原线圈电流减小,即电流表A1和A2示数都变小,故C正确;滑动变阻器滑片向上滑动过程中,变阻器连入电路电阻变大,原线圈电压U1不变,匝数比不变,副线圈两端的电压不变,所以电压表V1的示数不变,副线圈电阻变大,电流变小,电阻R0两端的电压变小,变阻器两端的电压变大,即电压表V3的示数变大,故D错误。

【答案】AC

5.【解析】交变电压的频率为,一个周期内电压两次大于100V,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100Hz,故A错误;由交变电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为,由得副线圈两端的电压为,电压表的示数为交流电的有效值,故B正确;开关断开前后,输入电压不变,变压器的变压比不变,故输出电压不变,故C错误;断开后,电路消耗的功

率减小,输出功率决定输入功率,故D 错误。 【答案】B

6.【解析】由公式可知,角速度ω=100π,则

,故A 错误;灯泡正常发光,故副线圈中电流为

,所以电压表示数为:U 2=12+IR 2=12+0.5×24=24V ,故C 正确;根据理想变压器电压比:

,可得原线圈两端的电压为: ,故B 错误;输出端电压为48V ,R 1两端的电压为

,根据电流之比等于电匝数的反比可得:I 1=0.25A ;则功率 ,故D 正确。 【答案】CD

7.【解析】交流发电机的输出电压U 1一定,匝数比没变,根据

,知U 2不变,故A 错误;当用户的用

电器增多时,用户消耗的电功率变大,则输入功率增大,即P 3变大,故B 错误;输电线上损失的功率

,输

电线上损失的电压U 损小于U 2,故C 错误;输送功率一定时,根据P =UI 和P 损=I 2R 知,要减小线路的损耗,应增大输送电压,又U 1一定,根据

,可知应增大升压变压器的匝数比

,U 3=U 2-IR ,U 2增大,I 2减小,

所以U 3增大,用户电压不变,根据

知,应增大降压变压器的匝数比

,故D 正确。

【答案】D

8.【解析】原线圈有正弦交流电,则副线圈中也有正弦式交流电。由于L 1与电阻相串联,而L 2与电感器相串联,灯泡L 1与L 2的亮度,取决于电感和电阻的阻碍作用,本题未给条件无法判断,故A 错误;电容器与二极管串联,含有电容的支路经1.0×10-2s 充电后,再经过1.0×10-2s 再次充电,则周期为2.0×10-2s ,故C 正确;由题意可知,原线圈的电压的最大值为36 V ,由于原、副线圈的匝数比 n 1:n 2=3:1,所以副线圈的电压最大值为12 V ,则有效值为12V ,故D 错误;二极管具有单向导电性,电容器两端电压的最大值为12 V ,所以电容器带电量的最大值为Q =CU =10×10-6×12 C =1.2 ×10-4C ,故B 错误。 【答案】C

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9.【解析】(1)线框逆时针转动,根据右手定则,电流俯视为逆时针 电动势最大值为:

从中性面位置开始计时,故瞬时值为:e =E m sin ωt =480 sin100πt (V)。 (2)升压变压器的输入电压为:

一只“12V 24W”的灯泡,且灯泡正常发光,根据变压比公式,有

解得:

二、解答题

(3)理想变压器的输入功率等于输出功率,则

代入数据解得:I1=0.05A。

W 10.【解析】(1)输电线上损耗的功率

W

用户得到的功率

得:

(2)由

输电线上损失电压:V V

(3)升压变压器原线圈输入电流为:

升压变压器原、副线圈匝数之比:

升压变压器的输出电压为:V

降压变压器的输入电压为:V

降压变压器原、副线圈两端的匝数之比:。