高考物理一轮复习课后练习33 变压器电能的输送传感器的简单应用（含答案解析）

这是一份高考物理一轮复习课后练习33 变压器电能的输送传感器的简单应用（含答案解析），共9页。试卷主要包含了则U1，6 V，P=20 W，3 V，P=20 W，5 m2,线框电阻不计，5I1，由题意可知，14×0等内容，欢迎下载使用。
2020版高考物理 全程复习课后练习33 变压器电能的输送传感器的简单应用1.在远距离输电时，在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下，输电的电压为U1时，输电线上损失的功率为P1；输电的电压为U2时，输电线上损失的功率为P2.则U1：U2为(　　)A.         B.        C.        D.2.自耦变压器铁芯上只绕一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,右图为一降压式自耦变压器的示意图,其副线圈可调。现将原线圈接入一正弦交流电压,副线圈接入一可调电阻,电路中的A、V分别为理想交流电流表和交流电压表。下列说法正确的是(　　)A.只将滑片P顺时针旋转,电压表V的示数变大B.只将滑片P逆时针旋转,电流表A的示数变大C.只将滑片Q向上移动,电压表V的示数变小D.只将滑片Q向下移动,电流表A的示数变小 3.如图所示，MN和PQ为处于同一水平面内的两根足够长的平行光滑金属导轨(电阻不计)，垂直导轨放置金属棒ab，金属棒ab与导轨接触良好．N、Q端接理想变压器的原线圈，理想变压器的输出端有三组副线圈，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IR、IL、IC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棒沿导轨匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定后，IR=0、IL=0、IC=0B．在ab棒沿导轨匀速运动且ab棒上的电流已达到稳定后，IR≠0、IL≠0、IC=0C．若ab棒沿导轨在某一中心位置附近做简谐运动，则IR≠0、IL≠0、IC=0D．若ab棒沿导轨在某一中心位置附近做往复运动则IR≠0、IL=0、IC≠0 4.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　)A．ab接MN、cd接PQ，Iab<IcdB．ab接MN、cd接PQ，Iab>IcdC．ab接PQ、cd接MN，Iab<IcdD．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd 5.如图所示为某小型发电站的输电示意图，发电站输出U1=220sin100πt(V)的交流电通过升压变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电，图中高压输电线部分总电阻为r，负载端的电压表是理想电压表，下列有关描述正确的是(　　)A．若开关S1、S2都断开，则电压表示数为零B．负载端所接收交流电的频率为25 HzC．深夜开灯时灯较亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故D．用电高峰期灯泡较暗，可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度 6.如图所示，在A、B间接入U1=311sin314t(V)的正弦式交变电流，通过理想变压器和相同的理想二极管D1、D2给阻值R=20 Ω的纯电阻供电，变压器原线圈匝数n1=1 100匝，副线圈匝数n2=200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至少为U0，设电阻R上消耗的电功率为P，则(　　)A．U0=56.6 V，P=20 WB．U0=56.6 V，P=80 WC．U0=28.3 V，P=20 WD．U0=28.3 V，P=80 W 7.一台某型号(见表格)的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图所示。发电机到安置区的距离是400 m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω,安置区家用电器的总功率为44 kW。当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时(　　)A.输电线路中的电流为20 AB.发电机的实际输出电压为300 VC.在输电线路上损失的电功率为8 kWD.如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压最大值是300 V        8.如图所示,匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=100 rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220 V,60 W”灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10 A,下列说法正确的是(　　)A.线框在图示位置产生的感应电动势最大B.线框产生的电动势有效值为250 VC.变压器原、副线圈匝数之比为25∶22D.允许变压器输出的最大功率为1 000 W 9.如图所示，一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为3：1，原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为R，原线圈接220 V的正弦交流电，副线圈n2回路中电阻两端的电压为UR2，原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率的比值均为k.则(　　)A．UR2=60 V　k=   B．UR2=60 V　k=    C．UR2= V　k=    D．UR2= V　k= 10.如图甲所示，原、副线圈匝数比为n1：n2=1：2的理想变压器原线圈与水平放置的间距L=1 m的光滑金属导轨相连，导轨处于竖直向下、磁感应强度为B=1 T的匀强磁场中，电阻不计，副线圈接阻值R=2 Ω的电阻，与导轨接触良好的电阻r=1 Ω、质量m=0.02 kg的导体棒在外力F的作用下运动，其速度随时间按图乙所示(正弦图线)规律变化，则(　　)A．电压表的示数为 VB．电路中的电流方向每秒钟改变5次C．电阻R实际消耗的功率为0.125 WD．在0～0.05 s的时间内外力F做的功为0.48 J      11. (多选)下图为远距离输电示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器,n1∶n2=1∶m,n3∶n4=n∶1(m、n都大于1)。输电线的总电阻为2r,升压变压器T1原线圈的电压的有效值为U,T1的原线圈输入的电功率为P。下列说法正确的是(　　)A.降压变压器T2副线圈的电压为ml/nB.输电线上的电流为p/mlC.用电设备的数目增多,降压变压器T2原线圈的电压变小D.用电设备的数目减少,输电线上的电流减小 12. (多选)如图所示,理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡,若四个灯泡恰好都能正常发光,则下列说法正确的是(　　)A.U1∶U2=3∶4B.U1∶U2=4∶3C.若将L1短路,则副线圈的三个灯泡仍能正常发光D.若将L2短路,则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的4/313.一小型水电站，其交流发电机与升压变压器原线圈连接，如图为输电示意图．升压变压器原线圈的输入功率为P1=1 000 kW，输入电压为U1=1 000 V，在输电过程中，要求能量损耗等于原线圈输入功率的4%，已知输电线电阻为16 Ω，用户降压变压器的输出电压为240 V，求：(1)升压变压器原线圈中的电流I1；(2)输电线中的电流I线；(3)升压变压器与降压变压器的匝数比各为多少？            14.如图，匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T，边长为L=10 cm的正方形线圈abcd共N=100匝，线圈电阻r=1 Ω.线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，转动的角速度ω=2π rad/s，外电路电阻R=4 Ω.(1)求感应电动势的最大值；由图示位置转过60°角时的感应电动势的值．(2)取π2=10，求线圈转过一周电流产生的总热量．(3)由图示位置开始，求在线圈转过周期的时间内通过电阻R的电荷量．                 
答案解析1.答案为：A；解析：输送的功率一定，由P=UI知，I=，则P损=I2R=R，知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，则=，A正确，B、C、D错误．  2.答案为：B；解析：只将滑片P顺时针旋转,副线圈匝数减小,由可知电压表V的示数变小,故A错误;只将滑片P逆时针旋转,副线圈匝数增大,由可知电压表V的示数增大,功率增大,由P2=P1=U1I1,可知I1增大,即电流表A的示数变大,故B正确;只将滑片Q向上移动,电压表V的示数不变,故C错误;只将滑片Q向下移动,电阻减小,功率增大,电流表A的示数变大,故D错误。  3.答案为：A；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中的磁通量不变，则副线圈中没有感应电动势产生，所以IR=0、IL=0、IC=0，A正确，B错误；若ab棒沿导轨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IR≠0、IL≠0、IC≠0，C、D错误．  4.答案为：B；解析：电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据变流比公式Iabnab=Icdncd可知，Iab>Icd，又电流互感器的作用是减小测量电流，即电流表应接在电流较小的一侧，ab接MN、cd接PQ，选项B正确．  5.答案为：C；解析：开关都断开时降压变压器空载，其副线圈两端有电压，电压表示数不为零，选项A错误；变压器不能改变交流电的频率，故负载端所接收交流电的频率还是50 Hz，选项B错误；深夜大部分用户已关灯，干路中电流减小，线路损耗也减小，用户得到的电压升高，故此时开灯较亮，选项C正确；用电高峰时，负载增多，负载电阻减小，干路中电流增大，因此输电线路上损耗电压增大，导致降压变压器的输入电压降低，为提高负载电压，可增大降压变压器副线圈的匝数，使负载电压提高，选项D错误． 6.答案为：A；解析：A、B间接入的正弦式交变电流的电压有效值为u= V=220 V，根据=可得副线圈两端电压有效值为U2=40 V，而二极管的反向耐压值至少为U0，U0是最大值，所以U0=40 V=56.6 V，Q为副线圈正中央抽头，由于二极管的单向导电性，则R两端电压有效值为UR=20 V，所以R消耗的电功率为P== W=20 W，A正确．  7.答案为：C；解析：当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时,输电线路中的电流为I==200A,选项A错误;导线电阻为R=2.5×10-4×400×2Ω=0.2Ω,则发电机的实际输出电压为U输=U+IR=260V,选项B错误;在输电线路上损失的电功率为P损=I2R=8kW,选项C正确;如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压的最大值是Um=U输≈368V,选项D错误。  8.答案为：C；解析：在图示位置,线框和磁感线垂直,磁通量最大,切割磁感线的速度为0,线框中产生的感应电动势为零,A错误;线框中产生的感应电动势最大值Em=NBSω=250V,其有效值E=Em=250V,B错误;灯泡能正常发光,说明副线圈两端电压U2=220V,由可知变压器原、副线圈匝数之比为25∶22,C正确;熔断器允许通过的最大电流为10A,即I1=10A,P1=U1I1=250×10W=2500W,因此变压器允许输出的最大功率为2500W,D错误。  9.答案为：A；解析：设原线圈电流为I1，则根据n1I1=2n2I2，可得I2=1.5I1，由题意可知：=k，解得k=，设原线圈电阻R上的电压为UR1，则 ：=k，即UR1=UR2，又=，解得：UR2=60 V，A正确，B、C、D错误． 10.答案为：D；解析：由题图乙可知ω==10π，导体棒产生的感应电动势的最大值为Em=BLvm=3 V，故电源电动势为e=BLvmsinωt=3sin10πt(V)，电动势的有效值为E==3 V，设原线圈的输入电压为U1，副线圈的输出电压为U2，原线圈的输入电流为I1，副线圈的输出电流为I2，则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有E=I1r＋U1，由变压器的工作原理可知=、=，对含有副线圈的回路，由欧姆定律有U2=I2R，由以上式子可解得U1=1 V，A错误；交变电流的频率为f==5 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟电流方向改变10次，B错误；电阻R两端电压U2=U1=2 V，通过副线圈的电流I2==1 A，通过原线圈的电流I1=I2=2 V，所以电阻R实际消耗的功率P=U2I2=2 W，C错误；在Δt=0.05 s=时间内，电路中产生的焦耳热Q=(IR＋Ir)Δt=0.3 J，根据能量守恒定律得W外－Q=mv，故W外=mv＋Q=0.48 J，D正确．11.答案为：BCD；解析：输电线上有电阻,所以降压变压器T2副线圈的电压小于,选项A错误;升压变压器T1副线圈的电压为mU,所以输电线上的电流为I=,选项B正确;用电设备的数目增多,输电线上的电压损耗变大,降压变压器T2原线圈的电压变小,选项C正确;用电设备的数目减少,输电的功率变小,输电线上的电流减小,选项D正确。  12.答案为：BD；解析：设灯泡的额定电压为U,额定电流为I,则副线圈电压为3U,电流为I,原线圈的灯泡正常发光,电流也为I,所以原、副线圈的匝数比为1∶1,原线圈两端电压为3U,所以U1∶U2=4∶3,选项A错误,B正确;若将L1短路,则原线圈的电压增大,则副线圈两端电压也增大,三个灯泡不能正常发光,选项C错误;设灯泡电阻为R,若将L2短路,设副线圈的电流为I',原线圈的电流也为I',因此2I'R+I'R=U1=4U,则I'R=U,即副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的,选项D正确。13.解：(1)升压变压器原线圈中的电流I1==1 000 A(2)根据P线=IR线得I线= = =50 A(3)升压变压器的匝数比==根据能量守恒定律，可得P3=P2－P线又P2=P1故U3===1.92×104 V降压变压器的匝数比=== 14.解：(1)由题意可得，感应电动势的最大值Em=NBL2ω=100×0.5×0.12×2π V=3.14 V由图示位置转过60°角时的瞬时感应电动势e=Emcos60°=3.14×0.5 V=1.57 V(2)周期T=2π/ω=1 s线圈转动一周电流产生的热量Q=2·T/(R＋r)联立解得Q=1 J(3)Δt=T时间内通过电阻R的电荷量q=·Δt==NΔΦ=BL2－0联立解得q=0.1 C