新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题73变压器远距离输电

这是一份新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题73变压器远距离输电，共7页。


A．接收线圈的工作原理是电流的磁效应
B．发射线圈连接直流电源也能实现无线充电
C．若不计能量损耗，接收线圈获得的电压最大值为20 V
D．若不计能量损耗，通过接收线圈的电流有效值为2.5 A
2．[2023·海南卷](多选)如图是工厂利用u＝220 eq \r(2) sin 100πt V的交流电给36 V照明灯供电的电路，理想变压器原线圈匝数为1 100，下列说法正确的是( )
A．电源电压有效值为220 eq \r(2) V
B．交变电流的周期为0.02 s
C．副线圈匝数为180
D．副线圈匝数为240
3．[2023·江苏省盐城市模拟]如图所示，一理想自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压，在输出端连接了理想交流电压表、灯泡和滑动变阻器R，则( )
A.仅将Q向下移动时，灯泡的亮度变小
B．仅将Q向下移动时，电流表的读数变大
C．仅将P沿顺时针方向移动时，电压表的读数不变
D．仅将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变小
4．[2023·湖北省应城市模拟]在无线电电路中常遇到负载与电源不匹配的情况，这时可用变压器来耦合，通过变压器使负载和电源匹配起来，如图所示，正弦交流信号源的电动势U1＝6 V，内阻r＝100 Ω，扬声器(可看作纯电阻)的电阻R＝8 Ω.理想变压器原线圈的匝数n1＝300匝，副线圈的匝数n2＝100匝．扬声器的输出功率为( )
A．250 mW B．88 mW
C．360 mW D．500 mW
5．[2023·广东省模拟]如图所示，原、副线圈匝数之比为10∶1的理想变压器，原线圈与u＝200 eq \r(2) sin 100πt (V)的正弦交流电源相连，副线圈串联一个晶体二极管D(正向电阻为零，反向电阻无穷大)和定值电阻R＝10 Ω，则电阻R上消耗的功率为( )
A．20 W B．40 W
C．200 W D．400 W
6．互感式钳形电流表内部结构如图所示，电流表与次级线圈相连，用手柄控制钳形铁芯上方开口的开合，则( )
A．该电流表可用来测量直流电
B．次级线圈匝数越少，电流表读数越大
C．该电流表测电流时相当于降压变压器
D．测量时电流表应串联在被测通电导线中
7．[2023·浙江省台州市评估]如图所示，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势e＝111 eq \r(2) sin 100πt (V).线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端电压为220 V，输入功率为1 100 W，电动机内阻为8.8 Ω，输电线路总电阻为25 Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则( )
A．图示位置线圈的磁通量变化率为零
B．电动机的机械功率为800 W
C．输电线路损失的电功率为121 W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10
8．[2023·山东省菏泽市模拟](多选)如图所示的交变电路中，M、N间接u＝60 eq \r(2) sin 100πt(V)的交流电，变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，定值电阻R1＝10 Ω，R2＝2 Ω，两表均为理想交流电表．则下列说法正确的是( )
A.开关闭合时，电流表的示数为1.2 A
B．开关闭合时，电压表的示数为10 V
C．开关闭合时，R1与R2消耗的电功率之比为1∶1
D．开关断开时，电压表示数为12 V
9．[2023·河北省学业考试模拟](多选)2023年2月16日国家电网有限公司金上—湖北±800千伏特高压直流输电工程、通山抽水蓄能电站开工建设．如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成800 kV的直流电，经输电线后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变．则下列说法正确的是( )
A．将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压
B．采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响
C．用户越多，输电线上损耗的功率越大
D．保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为400 kV，输电线上损耗的功率加倍
10．[2023·福建省南平市联考](多选)如图所示，变压器的原线圈两端连接导轨，副线圈的电阻R相连构成闭合回路，导体棒在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨向右匀速切割磁感线．下列说法正确的是( )
A．电压表的示数不为零
B．电压表的示数为零
C．电压表的示数不为零
D．电压表的示数为零
11．[2023·安徽省九师联盟质量检测](多选)如图所示，理想变压器原线圈两端电压为U0，副线圈两端的电动机M的内阻为r，其热功率与电功率分别为P1、P2、R0为定值电阻，光敏电阻R(阻值随着光照的增强而减小)与小灯泡并联，在改变光敏电阻的光照强度时，所接的元件都不会烧毁，下列说法正确的是( )
A．在增大光敏电阻的光照强度时，灯泡变亮，流过电动机的电流变大
B．电动机的机械效率为 eq \f(P1,P2) ×100%
C．变压器原、副线圈的匝数之比为 eq \f(U0,P2) eq \r(\f(P1,r))
D．若副线圈两端的电压为U，光敏电阻的阻值为R，则经过R0的电流大于 eq \f(U,R0＋R)
12．[2023·张家口市期末]如图所示，理想变压器的原线圈接有u＝20 eq \r(2) sin 100πt (V)的交变电压，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，原线圈两端接有阻值R1＝10 Ω的定值电阻，副线圈上接有阻值R2＝4 Ω的定值电阻．则理想交变电流表的示数为( )
A．0.2 A B．2 A
C．2.2 A D．7 A
13．[2023·福建省龙岩一中模拟](多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4.在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是( )
A．两互感器均起到降压作用
B．若电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则线路输送电功率为220 kW
C．若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
14．[2021·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同．在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
专题73 变压器 远距离输电
1．D 接收线圈的工作原理是电磁感应原理，A错误；底座线圈连接直流电源时因不能产生电磁感应，则不能实现无线充电，B错误；接收线圈获得的电压有效值U2＝ eq \f(n2,n1) U1＝ eq \f(1,11) ×220 V＝20 V，最大值为U2m＝20 eq \r(2) V，C错误；功率为50 W，根据功率的表达式得I＝ eq \f(P,U2) ＝2.5 A，D正确．
2．BC 理想变压器＋交流电的四值
由交流电的表达式可知，该交流电有效值为220 V，A错；交流电的周期T＝ eq \f(2π,ω) ＝0.02 s，B对；根据理想变压器的变压规律有 eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) ，代入数据得n2＝ eq \f(36×1 100,220) ＝180，C对，D错．
3．B 自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压，匝数比不变，则副线圈电压不变，仅将Q向下移动时，灯泡两端的电压不变，所以灯泡的亮度不变，滑动变阻器R阻值变小，所以流过滑动变阻器的电流变大，副线圈总电流变大，则原线圈电流也变大，A项错误，B项正确；仅将P沿顺时针方向移动时，原线圈匝数变小，则副线圈电压变大，电压表的读数变大，副线圈总电阻不变，则副线圈总电流变大，所以原线圈电流也变大，电流表的读数应该变大，C、D两项错误．
4．B 等效信号源的等效电动势和内阻分别为E′＝ eq \f(n2,n1) U1＝2 V，r′＝( eq \f(n2,n1) )2r＝11.1 Ω，所以输出功率为P＝( eq \f(E′,r′＋R) )2R＝( eq \f(2 V,8 Ω＋11.1 Ω) )2×8 Ω＝88 mW，B正确．
5．A 原线圈电压的有效值为U＝ eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝200 V，根据 eq \f(U,U′) ＝ eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(10,1) 可得，理想变压器的副线圈两端交流电的有效值为U′＝20 V，副线圈与二极管、电阻R串联，因二极管具有单向导电性，根据 eq \f(U′2,R) T× eq \f(1,2) ＝ eq \f(U eq \\al(2,0) ,R) T可得电阻R两端电压的有效值为U0＝10 eq \r(2) V，所以电阻R上消耗的功率为P＝ eq \f(U eq \\al(2,0) ,R) ＝20 W，A正确．
6．B 互感式钳形电流表利用的是电磁感应的互感原理，不能测量直流电，A错误；电流大小与线圈匝数成反比，所以次级线圈匝数越少，电流表读数越大，B正确；该电表原线圈为单匝，是升压变压器，C错误；测量时，用手柄控制钳形铁芯上方开口打开，将被测通电导线圈放入其中，不需要将电流表串联在被测通电导线中，D错误．
7．C 图示位置线圈平面与磁感线平行，磁通量为零，磁通量的变化率最大，A错误；电动机中电流I＝ eq \f(P,U) ＝ eq \f(1 100,220) A＝5 A，电动机的机械功率P机＝P－I2R＝1 100 W－220 W＝880 W，B错误；由 eq \f(I1,I) ＝ eq \f(n2,n1) ＝ eq \f(11,25) 得输电线中的电流I1＝2.2 A，输电线损失功率P损＝I eq \\al(2,1) r＝121 W，C正确；输电线上损失电压U损＝I1r＝55 V，降压变压器原线圈两端电压U1＝ eq \f(P,I1) ＝500 V，则升压变压器副线圈两端电压U′2＝U1＋U损＝555 V，升压变压器原线圈两端电压U2＝E＝111 V，则升压变压器原、副线圈匝数之比 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U2,U′2) ＝ eq \f(1,5) ，D错误．
8．BD 交流电压有效值U＝ eq \f(60\r(2),\r(2)) V＝60 V，开关闭合时，原线圈输出功率P1＝(U－IR1)I，副线圈输出功率P2＝ eq \f(U eq \\al(2,2) ,R2) ＝ eq \f(（\f(U－IR1,5)）2,R2) ，P1＝P2，联立解得I＝1 A，A项错误；开关闭合时，电压表的示数为U2＝ eq \f(U－IR1,5) ＝10 V，B项正确；开关闭合时，R1与R2消耗的电功率之比为 eq \f(PR1,PR2) ＝ eq \f(I2R1,\f(U eq \\al(2,2) ,R2)) ＝ eq \f(1,5) ，C项错误；开关断开时，电压表示数为U′＝ eq \f(U,5) ＝12 V，D项正确．
9．BC 变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压，将发电站输出的电压整流后，不能用升压变压器升压，A项错误；长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电环节可以使用直流电，B项正确；用户增多，降压变压器副线圈中的电流增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，则由公式ΔP＝I2R可知，输电线上损耗的功率增大，C项正确；保持输电功率不变，由公式I＝ eq \f(P,U) 可知，若电压经升压和整流后为400 kV，输电线中的电流变为原来的2倍，由ΔP＝I2R可知输电线上损耗的功率变为原来的4倍，D项错误．
10．AD 当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时，导体棒中产生恒定的感应电动势，电压表的示数不为零，选项A正确，B错误；由于导体棒中产生的感应电动势恒定，穿过变压器原线圈的电流恒定，使得穿过变压器副线圈的磁通量不变，副线圈所在回路没有感应电动势，选项C错误，D正确．
11．CD 理想变压器原线圈的输入电压不变．原、副线圈的匝数之比不变，所以副线圈的输出电压也不变，在增大光敏电阻的光照强度时，光敏电阻的阻值R变小，灯泡L与R并联后再与定值电阻R0.串联的总电阻变小，总电压不变，流过R0的电流增大，R0两端的电压变大，灯泡L与R并联的电压变小，灯泡的电流变小，灯泡变暗，电动机M的电压等于副线圈的输出电压，所以电压不变，电流不变，A错误；电动机的效率η＝ eq \f(P2－P1,P2) ×100%，B错误；设副线圈的端电压即电动机两端的电压为U，流过电动机的电流为I，由能量守恒和电功率的定义有UI＝P2，由热功率的定义有P1＝I2r，综合解得U＝P2 eq \r(\f(r,P1)) ，由理想变压器的变压原理有 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U0,U) ，综合可得变压器原、副线圈的匝数之比 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U0,P2) eq \r(\f(P1,r)) ，C正确；当光敏电阻阻值为R，灯泡L与R并联的电阻小于R，灯泡L与R并联后再与定值电阻R0串联的总电阻小于R0＋R，由欧姆定律，流过R0的电流IR0＞ eq \f(U,R0＋R) ，D正确．
12．C 由u＝20 eq \r(2) sin 100πt (V)可知交流电压的有效值U＝20 V，由 eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) 可知副线圈两端的电压U2＝4 V，由U1I1＝ eq \f(U eq \\al(2,2) ,R2) 得通过原线圈的电流I1＝0.2 A，所以理想交变电流表的示数I＝ eq \f(U1,R1) ＋I1＝2.2 A，故C正确，A、B、D错误．
13．BD 根据两个互感器原、副线圈的匝数比可知电压互感器起到降压的作用，电流互感器起到降流(升压)的作用，A错误；设输电电流为I2，根据理想变压器变压和变流规律可得 eq \f(U2,UV) ＝10， eq \f(I2,IA) ＝10，解得U2＝2 200 V，I2＝100 A，所以线路输送的电功率为P＝U2I2＝2 200×100 W＝220 kW，B正确；由理想变压器变压和变流规律可得 eq \f(U2,U1) ＝ eq \f(n2,n1) ， eq \f(U3,U4) ＝ eq \f(n3,n4) ， eq \f(I2,I4) ＝ eq \f(n4,n3) ，设输电线路总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有U3＝U2－I2r，设用户端总电阻为R，根据欧姆定律有I4＝ eq \f(U4,R) ，联立以上五式解得I2＝ eq \f(U2,r＋（\f(n3,n4)）2R) ，若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则U2增大，R不变，所以I2增大，而输电线损耗功率为ΔP＝I eq \\al(2,2) r，所以输电线损耗功率增大，故C错误；若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大 eq \f(n4,n3) ，可将滑片P上移，故D正确．
14．A
在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，副线圈电路中的总电阻先增大后减小，将副线圈电路中的电阻等效到原线圈电路中，等效电路图如图所示，根据理想变压器的原理可得R′＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2))) eq \s\up12(2) R副，故R′先增大后减小，则通过灯泡L1(原线圈)的电流先减小后增大，故灯泡L1先变暗后变亮，灯泡L1两端的电压先减小后增大，则原线圈两端的电压先增大后减小，由于理想变压器原、副线圈的匝数比固定，根据原、副线圈匝数比与电流的关系知，通过副线圈的电流先减小后增大，根据原、副线圈匝数比与电压的关系知副线圈两端的电压先增大后减小，而灯泡L2所在支路电阻一直减小，则灯泡L2先变亮，之后副线圈两端的电压减小，通过副线圈的电流增大，而R0所在支路电阻一直增大，所以通过R0的电流减小，灯泡L2所在支路电流增大，可见灯泡L2一直变亮，A正确．