高考物理总复习 课时跟踪检测(三十一)变压器 电能的传输

课时跟踪检测(三十一)　变压器　电能的传输 一、单项选择题 1．(2014·广州模拟)图1是远距离输电的示意图，下列说法正确的是(  ) 图1 A．a是升压变压器，b是降压变压器 B．a是降压变压器，b是升压变压器 C．a的输出电压等于b的输入电压 D．a的输出电压等于输电线上损失的电压 2．(2014·连云港摸底)如图2所示，理想变压器的输入电压保持不变。副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，电键S断开，当S闭合时，下列说法正确的是(  ) 图2 A．电压 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示数变大        B．灯泡L1变亮 C．电流表示数增大     D．变压器的输出功率减小 3．(2014·福建高考)图3为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4＜n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL＞2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时(  ) 图3 A．A1、A2两表的示数相同 B．L1、L2两灯泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2两端的电压小于R4两端的电压 4．如图4所示，理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按图甲所示方式连接，已知变压器的原副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，电阻R＝10 Ω，图乙是R两端电压U随时间变化的图像，Um＝10 V。则下列说法中正确的是(  ) 图4 A．通过R的电流IR随时间t变化的规律是IR＝cos 100πt (A)　 B．电流表A的读数为 A C．电压表V的读数为10 V D．变压器的输入功率为10 W 5．(2014·浙江高考)如图5所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则(  ) 图5 A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为I r D．输电线路上损失的电功率为I1U 6．如图6所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压u＝311sin 100πt V。变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小)，R1为一定值电阻。下列说法正确的是(  ) 图6 A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小 B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大 C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小 D．电压表V1示数为22 V 二、多项选择题 7．(2014·宜兴质检)如图7所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R。在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下面的措施正确的是(  ) 图7 A．仅增加原线圈匝数n1 B．仅增加副线圈匝数n2 C．仅减小电阻R的阻值 D．仅增大电阻R的阻值 8.如图8所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝100 sin 50πt(V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R，电容器并联在电阻R两端，电阻阻值R＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是(  ) 图8 A．电流表示数是1 A B．电流表示数是 A C．电阻R消耗的电功率为10 W D．电容器的耐压值至少是10 V 9．(2014·通州模拟)如图9所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动。滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有定值电阻R，从图示位置开始计时，下列判断正确的是(  ) 图9 A．电流表测得的是电流最大值 B．感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sin ωt C．P向上移动时，电流表示数变大 D．P向上移动时，电流表示数变小 10．(2014·焦作联考)如图10所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1 100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，且R0＝R1＝R2，电流表、电压表均为理想电表。原线圈接u＝220sin 314t(V)的交流电源，起初开关S处于断开状态。下列说法中正确的是(  ) 图10 A．电压表的示数为22 V B．当开关S闭合后，电压表的示数变小 C．当开关S闭合后，电流表的示数变大 D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大 三、非选择题 11．某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 Ω。 (1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率。 (2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。 12．(2014·洛阳重点高中联考)三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程。枢纽控制的流域面积为1×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量Q＝4.51×1011 m3。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，总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P＝1.82×107 kW。年平均发电量约为W＝8.40×1010 kW·h，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面。阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)。 图11 (1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量。 (2)若三峡电站上、下游水位差按H＝100 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的公式并计算出效率η的数值。 (3)若26台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？ (4)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率P1＝4.5×106 kW，采用超高压输电，输电电压U＝500 kV，而发电机输出的电压约为U0＝18 kV，要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻。 答  案 1．选A　远距离输电先升压，再降压，选项A正确，B错误；由于输电线有电压损失，故a的输出电压等于b的输入电压与损失的电压之和，选项C、D均错。 2．选C　当S闭合时，R中电流增大，电压表示数变小，灯泡L1变暗，变压器的输出功率增大，电流表示数增大，选项C正确，A、B、D错误。 3．选D　远距离输电过程中，应用高压输电能够减小输电线上的功率损失，R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率，C项错；而比较两个不同输电回路，输电线电阻相同，由P损＝I2·2R可知，A1示数小于A2示数，A项错；根据欧姆定律可知，R2两端电压小于R4两端电压，D项正确；由于输电线上损失电压不同，故两灯泡两端电压不同，故亮度不同，B项错。 4．选D　根据R两端电压U随时间变化的图像，电压表V的读数为10 V，选项C错误；由欧姆定律，通过R的电流IR随时间t变化的规律是IR＝ cos 100πt (A)，选项A错误；由变压器变压公式，输入电压为100 V，输入电流为0.1 A，变压器的输入功率为10 W，电流表A的读数为0.1 A，选项B错误D正确。 5．选A　理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1＝U2I2，U2＝ ，选项A正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝I12r，选项D错误。 6．选D　当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项A、B错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22 V，电压表V1示数为22 V，选项D正确。 7．选BC　为使变压器输入功率增大，可以仅减小电阻R的阻值，仅增加副线圈匝数n2，选项B、C正确。 8．选CD　由变压公式，副线圈输出电压为10 V，由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项A、B错误；电阻R消耗的电功率为P＝102/10 W＝10 W，选项C正确；副线圈输出电压最大值为10 V，电容器的耐压值至少是10 V，选项D正确。 9．选BD　电流表测得的是电流有效值，选项A错误；从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sin ωt，选项B正确；P向上移动时，输出电压降低，电流表示数变小，选项C错误D正确。 10．选BCD　变压器的输入电压的有效值为 V，则副线圈两端的电压为 V，根据串联分压原理，电压表的示数为 V，选项A错误；当开关S闭合后，输出功率增大，电压表的示数变小，原线圈输入功率增大，电流表的示数变大，选项B、C、D正确。 11．解析：(1)输电线上的电流为 I＝ ＝ A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为 P损＝I2R＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW。 (2)改用高压输电后，输电线上的电流为 I′＝ ＝ A＝4 A 用户端在变压器降压前获得的电压 U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6)V＝4 976 V 根据 ＝ ，用户得到的电压为 U2＝ U1＝ ×4 976 V≈226.18 V。 答案：(1)16.62 kW　(2)226.18 V 12．解析：(1)远距离输电的原理图如图所示。 (2)电站能量转化的效率 η＝ ＝ 效率η＝ ×100%≈67.1%。 (3)依据P＝ 可知，每台发电机组平均年发电时间 t＝ ＝ 天≈192.3天。 (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比 ＝ ＝9∶250 由P1＝UI得I＝9.0×103 A 又P损＝I2R＝5%P1 由以上各式解得R≈2.78 Ω。 答案：(1)见解析　(2)η＝ 　67.1%　(3)192.3天　(4)9∶250　2.78 Ω