人教版 (新课标)选修35 电能的输送课时作业

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A B C D
图K45－1
2．2012·葫芦岛模拟一个探究性学习小组利用示波器绘制出了一个原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器的副线圈两端输出电压u随时间t变化的图象如图K45－2所示(图线为正弦曲线)，则下列说法错误的是( )
A．该变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝20sin100t V
B．接在副线圈两端的交流电压表的示数为7.1 V
C．该变压器原线圈输入频率为50 Hz 图K45－2
D．接在副线圈两端阻值为20 Ω的白炽灯消耗的功率为2.5 W
3．2011·烟台模拟一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈输入u＝220 eq \r(2)sin100πt V的交变电压时，下列说法正确的是( )
A．副线圈两端电压为10 eq \r(2) V
B．变压器原副线圈的电压频率之比为22∶1
C．副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时，通过电阻的电流为1 A
D．副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时，原线圈中输入功率为1 W
4．2011·苏北模拟如图K45－3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R＝22 Ω，各电表均为理想电表．原线圈输入电压的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是( )
甲 乙
图K45－3
A．该输入电压的频率为100 Hz
B．电压表的示数为22 V
C．电流表的示数是1 A
D．电阻R消耗的电功率是22 W
eq \a\vs4\al\c1(技能强化)
5．2011·临沂模拟如图K45－4所示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，输出端接有两个相同的灯泡L1和L2，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．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大
C．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗
D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗
6．[2011·福建卷] 图K45－5甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1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K45－6乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
图K45－5
A．输入电压u的表达式为u＝20eq \r(2)sin50πt V
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
7．2011·三明模拟如图K45－6所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是( )
A．原线圈中的电流为nI
B．变压器的输入功率为eq \f(UI,n)
C．电动机消耗的功率为I2R
D．电动机两端电压为IR
8．如图K45－7所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率为P，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2、电源电压U1分别为( )
图K45－7
A．1∶2 2U B．1∶2 4U
C．2∶1 4U D．2∶1 2U
9．2011·邯郸二模如图K45－8所示，在AB间接入正弦交流电，AB间电压U1＝220 V，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R＝20 Ω的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相的理想二极管(正向电阻为0，反向电阻无穷大)，变压器原线圈n1＝110匝，副线圈n2＝20匝，Q为副线圈正中央抽头．为保证安全，二极管的反向耐压值(加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将二极管击穿，使其失去单向导电能力)至少为U0.设电阻R上消耗的热功率为P，则有( )
图K45－8
A．U0＝40 eq \r(2) V，P＝80 W
B．U0＝40 V，P＝80 W
C．U0＝40 eq \r(2) V，P＝20 W
D．U0＝40 V，P＝20 W
eq \a\vs4\al\c1(挑战自我)
10．[2011·江苏卷] 图K45－9甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de间线圈的匝数比eq \f(nce,nde).
甲 乙
图K45－9
答案：
【基础热身】
1．A [解析] 电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多；同时监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中．
2．AC [解析] 由图象知，输出电压的峰值为10 V，周期为0.04 s，由电压与匝数比关系知，输入电压峰值为20 V，交变电压的频率为f＝eq \f(1,T)＝25 Hz，角频率ω＝eq \f(2π,T)＝50π rad/s，输入电压的瞬时值表达式为u＝20sin50πt V，选项A、C错误；输出电压的有效值为U2＝eq \f(U2 m,\r(2))＝5eq \r(2) V＝7.1 V，选项B正确；电灯的功率为P＝eq \f(U\\al(2,2),R)＝2.5 W，选项D正确．
3．C [解析] 变压器副线圈电压U2＝U1·eq \f(n2,n1)＝10 V，原副线圈的电压频率相等，通过电阻的电流为I2＝eq \f(U2,R)＝1 A，原线圈中输入功率等于电阻消耗的功率，P＝I2U2＝10 W.
4．BD [解析] 由图象可知，原线圈输入电压的周期T＝0.02 s，频率为f＝50 Hz，选项A错误；原线圈输入电压的有效值为220 V，副线圈的输出电压为22 V，选项B正确；同电阻R消耗的电功率是P＝eq \f(222,22) W＝22 W，电流表的示数是I＝eq \f(22,220) A＝0.1 A，选项C错误，D正确．
【技能强化】
5．B [解析] P不动，则变压器输出电压不变，将Q向右移动，电阻R变大，据P出＝eq \f(U\\al(2,2),R＋R灯)得变压器的输出功率变小，选项A错误；Q不动，电阻R不变，将P沿逆时针方向移动，则变压器输出电压变大，据P出＝eq \f(U\\al(2,2),R＋R灯)得变压器的输出功率变大，选项B正确；P不动，输出电压不变，将Q向左移动，电阻R变小，变压器的输出功率变大，据P出＝I2U2得I2变大，两灯均变亮，选项C错误；P、Q都不动，断开开关S，则总电阻变大，变压器的输出功率变小，输出电流变小，滑动变阻器的电压变小，所以灯L1两端的电压变大，L1将变亮，选项D错误．
6．D [解析] 由图乙，T＝0.02 s，所以ω＝eq \f(2π,T)＝100π rad/s，u＝Emsinωt＝20eq \r(2)sin100πt V，A错；只断开S2，副线圈电压U2不变，但副线圈总电阻R副增大，流过L1、L2的电流减小且每个小灯泡两端的电压小于其额定电压，无法正常发光，由P副＝eq \f(U\\al(2,2),R副)可得，副线圈的功率减小，副线圈的功率决定原线圈的功率，所以原线圈的输入功率减小，BC错；由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得U2＝4 V，所以S1接到2后，R消耗的电功率P＝eq \f(U\\al(2,2),R)＝eq \f(42,20) W＝0.8 W，D正确．
7．B [解析] 根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈两端电压为eq \f(U,n)，根据原、副线圈电流比等于匝数反比可知，原线圈中电流为eq \f(I,n)，变压器的输入功率为eq \f(UI,n)，电动机的热功率为I2R，总功率是eq \f(UI,n)，选项B正确，AC错误；因电动机不是纯电阻，欧姆定律不成立，所以电压不等于IR，选项D错误．
8．C [解析] 变压器原、副线圈电压与匝数成正比，电流与匝数成反比；电源电压等于原线圈电压与两个串联灯泡电压之和．
9．C [解析] 变压器副线圈总电压U2＝U1·eq \f(n2,n1)＝40 V，电压峰值为U2m＝40eq \r(2) V．副线圈上端电势高时，D1导通，D2不通，D2两端的最大反向电压为UD2＝U2m＝40eq \r(2) V；副线圈下端电势高时，D2导通，D1不通，D1两端的最大反向电压为UD1＝U2m＝40eq \r(2) V．通过定值电阻的电流为方向不变的半正弦电流，其有效值与正弦交变电流相同，电阻两端电压UR＝eq \f(U2,2)＝20 V，功率P＝eq \f(U\\al(2,R),R)＝20 W．选项C正确．
【挑战自我】
10．(1)uab＝400sin200t V (2)0.28 A (3)4∶3
[解析] (1)由图知ω＝200π rad/s
电压瞬时值uab＝400sin200πt V
(2)电压有效值U1＝200 eq \r(2) V
理想变压器P1＝P2
原线圈中的电流I1＝eq \f(P1,U1)
解得I1＝0.28 A(或eq \f(\r(2),5) A)
(3)设ab间匝数为n1
eq \f(U1,n1)＝eq \f(Uce,nce)
同理eq \f(U1,n1)＝eq \f(Ude,nde)
由题意知eq \f(U\\al(2,ce),Rce)＝eq \f(U\\al(2,de),Rde)
解得eq \f(nce,nde)＝eq \r(\f(Rce,Rde))
代入数据得eq \f(nce,nde)＝eq \f(4,3)