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1、高考物理 第10章第2节 知能演练强化闯关 新人教版选修3-21. (高考新课标全国卷)如图10213, 一理想变压器原副线圈的匝数比为12; 副线圈电路中接有灯泡, 灯泡的额定电压为220 V, 额定功率为22 W; 原线圈电路中接有电压表和电流表. 现闭合开关, 灯泡正常发光. 假设用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数, 那么()图10213A. U110 V, I0.2 AB. U110 V, I0.05 AC. U110 V, I0.2 A D. U110 V, I A可得U1110 V, 即电压表示数为110 V. 由P入P出, 灯泡正常发光可得P入U1I1P出22 W, I1
2、A0.2 A, 故A正确. 2. (高考理综卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为101, 原线圈输入电压的变化规律如图10214甲所示, 副线圈所接电路如图乙所示, P为滑动变阻器的触头. 以下说法正确的选项是()图10214A. 副线圈输出电压的频率为50 HzB. 副线圈输出电压的有效值为31 VC. P向右移动时, 原、副线圈的电流比减小D. P向右移动时, 变压器的输出功率增加解析: 选AD.由图像可知, 原线圈输入电压的最大值: Um310 V, T2102 s, 那么原线圈输入电压的有效值: U1220 V, f50 Hz, 选项A正确. 由可得: U2U122 V, B错误. P
3、向右移动时, 副线圈的电阻减小, 副线圈输出电压不变, 所以副线圈的电流增大, 原线圈的电流也增大, 而匝数比不变, 所以原、副线圈的电流比不变, 副线圈输出电压不变, 所以变压器的输出功率增加, D正确, C错误. 3. (高考单科卷)在如图10215所示的远距离输电电路图中, 升压变压器和降压变压器均为理想变压器, 发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变. 随着发电厂输出功率的增大, 以下说法中正确的有()图10215A. 升压变压器的输出电压增大B. 降压变压器的输出电压增大C. 输电线上损耗的功率增大D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析: 选CD.由于升压变压器的匝数比不变,
4、所以升压变压器的输出电压U2不变, 选项A错误; 随着发电厂输出功率的增大, 输电线电流增大, 那么降压变压器的输入电流也增大, 即输电线上的损耗功率和损耗电压都将增大, 那么降压变压器的输入电压和输出电压都将减小, 选项B错误, C正确; 由于输送总功率P增大, 输电线损耗功率为P损2R线, 所以R线, 应选项D正确. 4. 输电线的电阻共计为r, 输送的电功率为P, 用电压U送电, 那么用户能得到的电功率为()A. P B. PrC. P D.r解析: 选 B.用户能得到的电功率为输送的电功率与输电线上损失的热功率之差, 所以P户P2r, B选项正确, A、C、D选项均错误. 5. 某小型
5、实验水电站输出功率是20 kW, 输电线路总电阻是6 .(1)假设采用380 V输电, 求输电线路损耗的功率. (2)假设改用5000 V高压输电, 用户端利用n1n2221的变压器降压, 求用户得到的电压. 解析: (1)输电线上的电流大小为I A52.63 A, 输电线路损耗的功率为P损I2R(52.63)26 W16620 W16.62 kW.(2)改用高压输电后, 输电线上的电流大小变为I A4 A用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR(500046)V4976 V根据用户得到的电压为U2U14976 V226.18 V.答案: (1)16.62 kW(2)226.18 V一、选择题
6、1.(市高三摸底考试)如图10216为一理想变压器, 其原副线圈匝数比n1n2110, 副线圈与阻值R20 的电阻相连。原线圈两端所加的电压u20 sin100t(V), 那么() 图10216A. 交流电压表的示数为20 VB. 副线圈输出交流电的频率为50 HzC. 电阻R上消耗的电功率为2 kWD. 原线圈中电流的最大值为100 A解析: 选BC.交流电表的示数是电流的有效值, 所以交流电压表的示数为20 V, A错误; 变压器不改变频率, 所以B正确; 根据变压比, 副线圈输出的电压有效值为200 V, 而电阻R20 , 所以副线圈中电流的有效值为10 A, 电阻R上消耗的电功率为2
7、kW, 根据变压比, 原线圈中的电流的有效值为100 A, 最大值为100 A, C正确D错误. 2. 如图10217所示, 理想变压器原线圈输入交变电压u141sin314t(V), 副线圈接有一电流表和阻值为100 的负载电阻R, 测得电流表的示数为0.10 A. 由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为()图10217A. 1411C. 1001 D. 101U2IR10 V, 原线圈的电压U1 V100 V, 故匝数比101.3. (高考理综卷)如图10218所示, 在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的两个线圈, 上线圈两端与u51sin314t V的交流电源相连, 将下线圈
8、两端接交流电压表, 那么交流电压表的读数可能是()图10218 V B. 9.0 VC. 12.7 V D. 144.0 V解析: 选A.假设未考虑铁芯的漏磁因素, 上线圈电压有效值U136 V, 按变压器的变压比得U2U19.0 V, 而实际上副线圈磁通量21, 由Un得, 那么应选A.4. (华南师大附中模拟)在变电站里, 经常要用交流电表去监测电网上的强电流, 所用的器材叫电流互感器. 如图10219所示的四个图中, 能正确反映其工作原理的是()图10219解析: 选A.电流互感器是测电流的, 应串联在火线上, 故B、D选项错误. 同时, 由I1n1I2n2知要使I2I1, 须n2n1,
9、 故A选项正确, C选项错误. 5. (高考理综卷)一输入电压为220 V, 输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏, 为获知此变压器原、副线圈匝数, 某同学拆下烧坏的副线圈, 用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈, 如图10220所示, 然后将原线圈接到220 V交流电源上, 测得新绕线圈的端电压为1 V. 按理想变压器分析, 该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()图10220A. 1100,360 B. 1100,180C. 2200,180 D. 2200,360得, 解得n11100、n2180, 选项B正确. 6. 如图10221所示为远距离高压输电的示意图. 关于远距离输电, 以下表述
10、正确的选项是()图10221A. 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B. 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C. 在输送电压一定时, 输送的电功率越大, 输电过程中的电能损失越小D. 高压输电必须综合考虑各种因素, 不一定是电压越高越好PI2R可知, 在电流I一定的情况下, 减小电阻R可以减少电路上的电能损失, 而R, 所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失, A对; 由公式PI2R可得, 假设设输送的电功率为P, 那么P损R, 可见, 在输送电压U一定时, 输送的电功率P越大, 输电过程中的电能损失越大, C错误. 7. (马检测)随着社会经济
11、的开展, 人们对能源的需求也日益扩大, 节能变得越来越重要. 某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电, 用户通过降压变压器用电, 假设发电厂输出电压为U1, 输出功率为P输电导线总电阻为R, 在某一时段用户需求的电功率为P0, 用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下, 以下说法正确的选项是()A. 输电线上损耗的功率为B. 输电线上损耗的功率为C. 假设要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D. 采用更高的电压输电会降低输电的效率8. 某小型水电站的电能输送示意图如图10222所示, 发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电. 输电线的总电阻为R, 降
12、压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41, 降压变压器副线圈两端交变电压u220sin100t V, 降压变压器的副线圈与阻值R011 的电阻组成闭合电路. 假设将变压器视为理想变压器, 那么以下说法中错误的选项是()图10222A. 通过R0电流的有效值是20 AB. 降压变压器T2原、副线圈的电压比为41C. 升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D. 升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析: 选C.降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V, 负载电阻为11 , 所以通过R0电流的有效值是20 A, 选项A正确; 降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41
13、, 所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为41, 选项B正确; 升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压, 选项C错误; 升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率, 选项D正确. 图102239. (市高三七校联考)如图10223所示, ab间接电压恒定的交变电源, M为理想变压器, 如果R1 的阻值增大, 那么()A. 电压表示数增大B. 电流表的示数增大 C. 灯泡L的亮度变暗 D. 电阻R2的热功率增大解析: 选A.R1 的阻值增大, 那么输出电路总电阻增大, 总功率减小, 干路中电流减小, 所以电阻R2的热功率减小, R2
14、两端电压减小, 而输出电压不变, 所以L和R1并联电路两端的电压增大, 电压表示数增大, 灯泡L的亮度变亮, A正确C、D错误; 输入功率等于输出功率, 所以输入电路中功率减小, 电流表示数减小, B错误. 10. 如图10224所示, 两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P, 且L1、L2、L3为相同的灯泡, 匝数比为n1n231, 那么图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为()图10224A. P、P B. 9P、PC.P、9P D.P、9P解析: 选 B.图(a)中L2的功率为P, 那么L2上电压为U2, 原线圈中电压U13U23, L1两端电压与U1相等, 那么L1所消耗功率P
15、L19P.图(b)中L2、L3功率相同, 变压器的输出功率为2P, 原线圈电压U13U23, 原线圈中电流I1, 灯L1上消耗功率为PL1I12RRP, 故B正确. 二、非选择题11. 如图10225所示, 理想变压器原线圈中输入电压U13300 V, 副线圈两端电压U2为220 V, 输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2, 绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U2 V, 图10225(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时, 表A2的示数I25 A, 那么表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时, 表A1的示数I1等于多少？解析: (1)由电压与变压器匝数的关系可得即n1n165
16、0.(2)当开关S断开时, 由U1I1U2I2可知I10.33 A.(3)当开关S断开时, 有RLU2/I244 当开关S闭合时, 设副线圈总电阻为R有RRL/222 副线圈中的总电流为I2那么I2U2/R10 A由U1I1U2I2可知I10.67 A.答案: (1)1650(2)0.33 A(3)0.67 A12. 某电厂要将电能输送到较远的用户, 输送的总功率为9.8104 W, 电厂输出电压仅为350 V, 为减少输送功率损失, 先用一升压变压器将电压升高再输出. 输电线路的总电阻为4 , 允许损失的功率为输送功率的5%, 所需电压为220 V, 求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？解析: 根据题意, 画出输电线路图如下图. 由电路中损失功率P损P总5%I22R得输电线路中电流为I2 35 A.升压变压器输出电压U22.8103 V根据理想变压器电压比公式得, 升压变压器的原、副线圈匝数比为降压变压器输入功率为P3P总P损P总5%P总95%P总9.31104 W所以降压变压器的初级电压为U32660 V所以降压变压器的原、副线圈匝数比为.答案: 18121