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    高中物理高考 2021届小题必练27 理想变压器 远距离输电 教师版

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    高中物理高考 2021届小题必练27 理想变压器 远距离输电 教师版

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    这是一份高中物理高考 2021届小题必练27 理想变压器 远距离输电 教师版,共9页。试卷主要包含了在图所示等内容,欢迎下载使用。
        (1)变压器的基本原理和动态分析;(2)远距离输电问题。  1(2018·全国III·19)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为P,到达B处时电压下降了U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为P,到达B处时电压下降了U。不考虑其他因素的影响,则(  )APP     BPP     CUU     DUU【答案】AD【解析】输电线上损失的功率ΔP( )2·r,损失的电压ΔU·r,当输送电压变为原来的2倍,损失的功率变为原来的 ,即ΔPΔP,损失的电压变为原来的,即ΔUΔU,故选AD2(2020·全国III·20)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器原、副线的匝数比为101R1R2R3均为固定电阻R210 ΩR320 Ω,各电表均为理想电表已知电阻R2中电流i2时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是(  )A.所用交流电的频率为500 HzB.电压表的示数为100 VC电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W【答案】AD【解析】交流电的周期T0.02 s,则频率f50 HzA正确;通过R2电流的有效值为I1 AR2两端即副线圈两端的电压,根据欧姆定律可知U2IR210 V,根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压U1100 V,电阻R1两端分压即为电压表示数,即UVU0U1120 VB错误;电流表的示数为C错误;副线圈中流过的总电流I2IIA1.5 A,变压器原副线圈传输的功率PI2U215 WD正确【点睛】本题考查变压器的构造和原理,明确变压比、变流比是解题的关键,对于原线圈串联电阻的电路,需要从电流入手分析。  1(多选)关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是(  )A.通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈【答案】BC【解析】由于是交变电流,交变电流的磁场不断变化,磁通量也在变化,A项错误;因理想变压器无漏磁,故BC项正确;原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能,故D项错误。2.如图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同,且都是“220 V40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至20 W时,哪种台灯消耗的功率最小(  )【答案】C【解析】台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率。由ABCD四选项分析可知:C项中理想变压器功率损耗为零,电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20 W,而其他选项中,不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法,滑动变阻器上总有功率损耗,台灯的消耗功率都大于20 W。故C项正确。3如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线输送给用户(电灯等用电器)R表示输电线的电阻,则(  )A.用电器增加时,变压器输出电压增大B.要提高用户的电压,滑动触头P应向上滑C.用电器增加时,输电线的热损耗减小D.用电器增加时,变压器的输入功率减小【答案】B【解析】由于变压器原、副线圈的匝数不变,而且输入电压不变,因此增加负载不会影响输出电压,A项错误;根据变压器原理可知输出电压U2U1,当滑动触头P向上滑时,n2增大,所以输出电压增大,用户的电压增大,B项正确;由于用电器是并联的,因此用电器增加时总电阻变小,输出电压不变,总电流增大,故输电线的热损耗增大,C项错误;用电器增加时总电阻变小,总电流增大,输出功率增大,所以输入功率增大,D项错误。4.如图所示,电路中理想变压器的匝数比为41,电流表为理想的交流电表。将四个完全相同的小灯泡(8 V4 W)接入副线圈,在原线圈两端加瞬时值表达式为u32sin100πt(V)的交流电。则下列说法正确的是(  )A.电流表的读数为2 AB.变压器的输入功率为16 WC.如果将一耐压值为8 V的电容器并联在小灯泡的两端,则电容器能正常工作D.如果其中的一个小灯泡被烧毁,则其余的小灯泡均变亮【答案】B【解析】由输入端交变电压的瞬时值表达式u32sin 100πt(V)可知,输入端电压的有效值为32 V,由得副线圈两端的电压的有效值为U2U18 V,显然四个小灯泡均能正常发光,由PUI得通过每只灯泡的电流均为I10.5 A,电流表的读数为I4I12 AA项错误;由于四个小灯泡均正常发光,则消耗的总功率为4P16 W,因此变压器的输入功率为16 WB项正确;由于副线圈两端电压的最大值为8 V,大于电容器的耐压值,因此电容器将被击穿,C项错误;如果其中的一个小灯泡被烧毁,由于输入电压、变压器的匝数均不变,因此变压器的输出电压不变,因此其余小灯泡的亮度不变,D项错误。5.如图为一理想变压器,其原线圈匝数n1800,副线圈匝数n2200,原线圈接有电压u200sin100πt (V)的交变电流,R为可变电阻,各电表均为理想交流电表,则下列说法中正确的是(  )A.该交变电流的频率为100 HzB.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.25 Wb/sCR的阻值越大,电流表A的示数越小,电压表V的示数越大D.接入的灯泡越多,电流表A和电压表V的示数越大【答案】B【解析】根据ωf可得,该交变电流的频率f50 HzA项错误;根据法拉第电磁感应定律有En1,故穿过铁芯的磁通量的最大变化率0.25 Wb/sB项正确;R的阻值越大,副线圈中的电流越小,电流表A的示数越小,因变压器是理想变压器,电压表V的示数不变,C项错误;接入的灯泡越多,副线圈的总电阻越小,副线圈中的电流越大,电流表A的示数越大,电压表V的示数不变,D项错误。6.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为51,原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈与二极管(正向电阻为零,相当于导线;反向电阻为无穷大,相当于断路)、定值电阻R0、热敏电阻Rt(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(电流增加到一定值时报警器P将发出警报声)组成闭合电路。电压表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是(  )A.变压器副线圈输出交流电的频率为25 HzB.电压表的示数为22 VCRt处温度减小到一定值时,报警器P将会发出警报声D.报警器报警时,变压器的输入功率比报警前小【答案】B【解析】变压器不改变交流电的频率,所以副线圈中交流电的频率为50 HzA项错误;根据得副线圈两端电压U244 V,由于二极管的接入使功率减小到原来的一半,根据P知,电压表的示数为22 VB项正确;热敏电阻处的温度降低时,其电阻增大,电路中电流减小,报警器不会报警,C项错误;报警器报警时副线圈中电流增大,原线圈中电流也增大,变压器的输入功率增大,D项错误。7.如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1n2,原线圈回路接有内阻不计的交流电流表A,副线圈回路接有定值电阻R2 Ω,现在ab间和cd间分别接上示波器,同时监测得ab间,cd间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则下列说法错误的是(  )AT0.02 sBn1n2≈551C.电流表A的示数I≈36.4 mAD.当原线圈电压瞬时值最大时,副线圈两端电压瞬时值为0【答案】D【解析】变压器不改变交变电流的周期,输出电压的周期等于输入电压的周期 T0.02 s,故A正确;原线圈电压的有效值U1 V220 V, 副线圈电压的有效值为U2 V4 V,根据电压与匝数成正比有,故B正确;输出功率P28 W,输入功率为8 W,电流表的示数I1A0.036 4 A36.4 mA,故C正确;据电压与匝数成正比,知当原线圈电压瞬时值最大时,副线圈两端电压的瞬时值最大,故D错误。8.一理想变压器原、副线圈匝数比为n1n231,原线圈中接有定值电阻R,副线圈中并联有两个阻值也为R的定值电阻,如图所示。原线圈接有电压为U的交流电源,则副线圈的输出电压为(  )A     B     C     D【答案】C【解析】设原线圈中的电流为I,原线圈的输入电压为U1,则副线圈中的电流为3I,副线圈的输出电压为U2IR,又UIRU1IR,得U2UC项正确。9.如图所示为远距离输电的原理图,变压器均为理想变压器,图中标出了各部分的电压和电流,输电线总电阻为R,以下结论正确的是(  )AI2BU2I2U4I4C.若用户的用电功率变大,则U4变大D.若用户的用电功率变大,则I1变大【答案】D【解析】在输电的回路中,有U2I2RU3,输电线上损失的电压小于升压变压器的输出电压,A项错误;升压变压器的输入功率为总功率,等于输电线上的损耗功率和用户得到的功率之和,B项错误;电厂输出的电压U1不变,则U2不变,若用户的用电功率变大,则输电电流变大,那么输电线上损失的电压变大,用户得到的电压变小,C项错误,D项正确。10.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1R2R3均为定值电阻,V1V2为理想电压表,A1A2为理想电流表。开关S闭合时,V1V2的读数分别为U1U2A1A2的读数分别为I1I2。若交流电源电压不变,现断开S,下列推断正确的是(  )AU2可能变小、I2一定变小BU2一定不变、I2一定变小CI1一定变小、I2可能变大DI1可能变大、I2可能变大【答案】B【解析】交流电源电压不变,U1数值不变,根据变压器变压公式可知,副线圈电压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关,现断开SU2不变,副线圈所接电路的等效电阻增大,电流表A2的读数I2变小,B项正确,A项错误;变压器输出功率减小,导致变压器输入功率变小,I1变小,CD项错误。11.如图所示,两种情况下变压器灯泡L2L3的功率均为P,且L1L2L3为相同的灯泡,匝数比为n1 n231,则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为 (  )APP     B9P     C9P     DP【答案】B【解析】由题意可知,两种情况下变压器输出功率均为2P,设灯泡L2L3的电压为U,电流为I,电阻为R,两种情况下变压器的输入电压为3U,变压器输入电流为I;图甲中L1的功率为P19P;图乙中L1的功率为P22RB项正确。12.三峡水利电力枢纽工程是长江流域治理开发的一项重大举措,又是全世界已建、在建的最大规模的水利枢纽工程。枢纽控制流域面积1.0×106 km2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量为Q4.51×1011m3。水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面。在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量(26台发电机组同时工作时的总发电功率)P1.82×107 kW,年平均发电量约为W8.40×1010 kW·h。该工程已于2009年全部竣工,成为西电东送的中部通道,主要向华中、华东电网供电,以缓解这两个地区的用电紧张局面。阅读上述材料,解答以下问题(水的密度ρ1.0×103 kg/m3g10 m/s2)(1)如果三峡电站上、下游水位差按H100 m计算,试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式,并计算效率η的数值。(2)26台发电机组全部建成并发电,要达到年发电量的要求,每台发电机组平均年发电时间为多少天?(3)将该电站的电能输送到华中地区,输电功率为P14.5×106 kW,采用超高压输电,输电电压为U500 kV,而发电机输出的电压为U018 kV,要使输电线上损耗的功率为输电总功率的5%,求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻。【解析】(1)电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式为η×100%×100%×100%代入数据,得η≈67.1 %(2)根据公式Pt≈192.3天。(3)升压变压器的变压比为输电线中的电流I9.0×103A输电线上损耗的电功率P5%P1I2R线输电线路的总电阻R线2.78 Ω       

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