北京专用2019版高考物理一轮复习第十三章交变电流电磁场与电磁波第2讲变压器远距离输电检测.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 变压器远距离输电 基础巩固 1.如图所示 ,用理想变压器为一个 “6 V 、 12 W” 的小灯泡供电 ,变压器原线圈中的输入电压为 220 V。闭合开关 S,小灯泡恰好正常发光。则下列说法中错误的是 ( ) A.变压器原副线圈的匝数之比为 1103 B.变压器原线圈中的输入电流为 2 A C.变压器原线圈中的输入功率为 12 W D.变压器副线圈中的输出功率为 12 W 2.一理想变压器原、副线圈匝数比为 101, 原线圈所接电源电压按图示规律变化 ,副线圈接有负载。下列说法中正确的是 ( ) A.用理想电压表 测副线圈负载两端的电压为 22 V B.

2、原、副线圈中电流之比为 101 C.变压器输入、输出功率之比为 101 D.交流电源电压的有效值为 220 V,频率为 50 Hz 3.如图所示 ,理想变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上 ,交变电压瞬时值随时间变化的规律为 u=311 sin 100t(V), 副线圈所在电路中接有电热丝、电动机、理想交流电压表和理想交流电流表。已知理想变压器原、副线圈匝数比为 101, 电热丝额定功率为 44 W,电动机内电阻为 1 , 电流表示数为 3 A,各用电器均正常工作。则 ( ) A.电压表示数为 31.1 V 【 精品教育资源文库 】 B.电动机的输出功率为 21 W C.变压器的输入功

3、率为 44 W D.通过保险丝的电流为 30 A 4.(2017 北京顺义二模 ,18)如图所示 ,一理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1n 2=101, 原线圈接入电压 u=220 sin 100t(V) 的交流电源 ,交流电压表和电流表对电路的影响可忽略不计 ,定值电阻 R0= 10 , 可变电阻 R的阻值范围为 010 , 则下列说法正确的是 ( ) A.调节可变电阻 R的阻值时 ,电流表示数的变化范围为 1.12.2 A B.当可变电 阻阻值为 10 时 ,变压器的输入功率为 24.2 W C.副线圈中交变电流的频率为 100 Hz D.t=0.02 s 时 ,电压表的示数为零 5.

4、(2017 北京海淀二模 ,17)如图所示为一理想变压器 ,原线圈接在一输出电压为 u=U0 sin t 的交流电源两端。电路中 R0为定值电阻 , V1、 V2为理想交流电压表 ,A 为理想交流电流表 ,导线电阻不计。现使滑动变阻器 R的滑动触头 P向上滑动 ,则下列说法中正确的是 ( ) A.A 的示数变小 B.V2的示数变小 C.V1与 V2示数的比值变大 D.R0消耗的电功率变大 6.某 小型发电站的发电机输出交流电压为 500 V,输出电功率为 50 kW,(1)如果用电阻为 3 的输电线向远处用户送电 ,这时用户获得的电压和电功率是多少 ?(2)如果要求输电线上损失的电功率是输送功

5、率的 0.6%,则发电站要安装一个升压变压器 ,到达用户前再用降压变压器变为 220 V供用户使用 ,不考虑变压器的能量损失 ,这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少 ? 【 精品教育资源文库 】 综合提能 1.(2017 北京西城一模 ,19)在探究变压器的两个线圈的电压关系时 ,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上 ,如图所示。线圈 a作为原线圈 连接到学生电源的交流输出端 ,线圈 b接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时 ,他发现电源过载 (电流过大 ,超过学生电源允许的最大值 )。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑 ,下列采取的措施中 ,最可能有效的是

6、( ) A.增大电源电压 B.适当增加原线圈 a的匝数 C.换一个电阻更小的灯泡 D.将线圈 a改接在学生电源直流输出端 2.在家庭电路中 ,为了安全 ,一般在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器 ,如图所示。当漏电保护器的 ef 两端没有电压时 ,脱扣开关 S能始终保持接通 ;当 ef 两端一旦有电压时 ,脱扣开 关立即会自动断开 ,以起到保护作用。关于这个电路的工作原理 ,下列说法中正确的是 ( ) A.当站在绝缘物上的人双手分别接触 b和 d线时 ,脱扣开关会自动断开 B.当用户家的电流超过一定值时 ,脱扣开关会自动断开 C.当火线和零线之间电压太高时 ,脱扣开关会自动断开 D.当站在地

7、面上的人触及 b线时 ,脱扣开关会自动断开 3.一含有理想变压器的电路如图所示 ,图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别为 3 、 1 和 4 , 为理想交流电流表 ,U为正弦交流电压源 ,输出电压的有效值恒定。当开关 S断开时 ,电流表的示数为 I;当 S闭合时 ,电流表的示数为 4I。该变压器原、副线圈匝数比为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.2 B.3 C.4 D.5 4.三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程 ,建成后将是中国规模最大的水利工程 ,枢纽控制流域面积 110 6 km2,占长江流域面积的 56%,坝址处年平均水流量 Q=4.5110 11 m3。水利枢纽的

8、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 )P=1.8210 7 kW,年平均发电约 W=8.4010 10 kWh, 该工程于 2009年全部竣工 ,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 =1.010 3 kg/m3,取重力加速度 g=10 m/s2) (1)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 的公式 ,并计算出效率 的数值。 (2)若 26台发电机组全部建成并发电 ,

9、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 ? (3)将该电站的电能输送到华中地区 ,送电功率 P1=4.510 6 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 U0=18 kV,要使输电线上损耗的功率等于输送电功率 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。 5.(1)如图所示匝数 n=60的线圈绕在变压器的闭合铁芯上 ,通过 A、 B两端在线圈内通有随时间变化的电流。有两个互相连接的金属环 ,细环的电阻是粗环的 3倍 ,将细环套在铁芯的另一端。已知某一时刻细环和粗环的连接处 C、 D间的电压 U=0.2 V,并知道粗环

10、的电阻 R=1.0 , 求此时刻线圈 AB的感应 电动势。(C、 D间距很小 ;可认为磁感线都集中在铁芯内 ) (2)变压器的线圈是由金属线绕制成的 ,若在短时间内吸热过多来不及散热就会损坏。现对粗细均匀的电阻线通以直流电的情况进行讨论 :设通电产生的焦耳热与电阻线升高的温度之间满足如下关【 精品教育资源文库 】 系 :Q=kcmT, 其中 c表示物体的比热容 ,m 为物体的质量 ,T 表示升高的温度 ,k为大于 1的常数。请你选择一些物理量 ,通过论述和计算证明 “ 为避免升温过快 ,若电流越大 ,电阻线应该越粗 ” 。 (说明自己所设物理量的含义 ) (3)下面请根据以下微观模型来研究焦

11、耳热 ,设有一段横截面积为 S,长为 l的直导线 ,单位体积内自由电子数为 n,每个电子电荷量为 e,质量为 m。在导线两端加电压 U时 ,电子定向运动 ,在运动过程中与金属离子碰撞 ,将动能全部传递给离子 ,就这样将由电场得到的能量变为相撞时产生的内能。 “ 金属经典电子论 ” 认为 ,电子定向运动是一段一段加速运动的接替 ,各段加速都是从定向速度为零开始。根据统计理论知 ,若平均一个电子从某一次碰撞后到下一次碰撞前经过的时间为 t,一秒钟内一个电子经历的平均碰撞次数为 ,请利用以上叙述中出现的各量表示这段导体发热的功率 P。 【 精品教育资源文库 】 答案精解精析 基础巩 固 1.B 由

12、题意知 ,U1=220 V,U2=6 V,所以 = = ,A对 ;I2= =2 A,所以 I1= = A,B错 ;由理想变压器的特点知 P1=P2=12 W,故 C、 D正确 ,只有 B项符合题意。 2.D 根据图像可知原线圈两端的电压有效值为 220 V,周期为 0.02 s,所以频率为 50 Hz,D 正确 ;又因为原、副线圈匝数比为 101, 所以副线圈负载两端的电压有效值为 22 V,A错误 ;又因为原副线圈匝数比等于原副线圈电流的反比 ,所以原、副线圈中电流之比为 110,B 错误 ;理想变压器的输入功率等于输出功率 ,C错误。 3.B 由题意知 :U1max=311 V,所以 U1

13、=220 V,U2= =22 V,A 错 ;变压器的输出功率 P2=U2I2=66 W,所以电动机的输入功率为 P 机 =P2-P 电热丝 =22 W,通过电热丝的电流 I 电热丝 = =2 A, 故通过电动机的电流 I 机 =I2- I 电热丝 =1 A,电动机的热功率 P 机热 = R 机 =1 W,所以电动机的输出功率 P 机出 =P 机 -P 机热 =21 W,B对 ;变压器的输入功率 P1=P2=66 W,C错 ;I1= =0.3 A,D错。 4.B 由 = 、 U1=220 V知 U2=22 V,由 I2= ,又可变电阻 R的阻值范围为 010 , 可得 I2的变化范围是 1.12

14、.2 A,电流表测的是原线圈电流 I1,而 = = ,则 I1的变化范围为 0.110.22 A,A项错。当 R= 10 时 ,变压器的输入功率 P 入 =P 出 = = W=24.2 W,B项对。输入电压 u=U1m sin 2ft=220 sin 100t(V), 因此交变电流的频率 f=50 Hz,变压器不改变交流电的频率 ,C项错。交流电压表、电流表测的都是有效值 ,因此 t=0.02 s 时 ,电压表的示数为 22 V,D项错。 【 精品教育资源文库 】 5.A 变 压器输入电压不变 ,原副线圈的匝数比不变 ,故副线圈两端的电压不变 ,电压表 V1、 V2示数不变 ,V1与 V2示

15、数的比值不变。滑动触头向上滑动 ,变阻器连入电路中的阻值变大 ,则 I2变小 ,又由 = 知 ,I1也变小 ,即 A 的示数变小。 R0消耗的电功率 P0= R0变小 ,综上 ,A正确 ,B、 C、 D错误。 6. 答案 (1)200 V 210 4 W (2)110 49722 解析 (1)用 500 V电压送电时示意图如图所示 输电线上的电流 I0= = A=100 A 用户获得电压 U1=U0-I0R=(500-1003) V=200 V 用户获得的电功率 P1=I0U1=210 4 W (2)改用高压输送时 ,示意图如图所示 要求 P 损 =0.6%P,即 P 损 =5010 30.6% W=300 W 输电电流 I= = A=10 A 发电站升压后输电电压 U1= = V=5 000 V 升压变压器原副线圈匝数比 = = = 输电线上损失的电压 U=IR=103 V=30 V 降压变压器的输入电压 U2=U1-U=5 000 V-30 V=4 970 V 降压变压器原副线圈匝数比 【 精品教育资源文库 】 = = = 综合提能 1.B 为解决电源过载 ,即减小原线圈电流或是减小灯泡功率 ,由 = 知 ,增大原线圈匝数 ,可减小 U2即减小灯