2019高考物理二轮复习 小题狂做专练二十六 理想变压器 远距离输电

26 理想变压器 远距离输电1．【山西摸底调研】为消除200 kV 高压输电线路中输电线上的凌冰，有人设计了利用电流的热效应除冰的方法。

当输送功率和输电线电阻一定时，为使输电线上损耗的热功率增大为原来的16倍，则输电电压应变为( )A ．50 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV2．【随州质量检测】(多选)如图所示，MN 和PQ 为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置金属棒ab 与导轨接触良好。

N 、Q 端接理想变压器的初级线圈，理想变压器的输出端有三组次级线圈，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I R 、I L 、I c 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 棒匀速运动且ab 棒上的电流已达到稳定后，I R ≠0、I L ≠0、I C ＝0B ．在ab 棒匀速运动且ab 棒上的电流已达到稳定的，I R ＝0、I L ＝0、IC ＝0 C ．若ab 棒在某一中心位置附近做v ＝v m sin ωt 的运动，则I R ≠0、I L ≠0、I C ≠0D ．若ab 棒匀加速运动，则I R ≠0、I L ≠0、I C ＝03．【山西质量检测】(多选)如图所示，R 是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为1πu t (V)，则( ) A ．电压表的示数为VB ．在天逐渐变黑的过程中，电流表A 2的示数变小C ．在天逐渐变黑的过程中，电流表A 1的示数变大D ．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小4．【岭南中学二模】如图所示，有一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，电阻不计，绕OO ′轴在水平方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时。

矩形线圈通过铜滑环接理想变压器的原线圈，副线圈接固定电阻R 0和滑动变阻器R ，下列判断正确的是( )A ．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =NBS ωcos ωt一、选择题B ．矩形线圈从图示位置经过π2ω时间内，通过电流表A 1的电荷量为0 C ．当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A 1和A 2示数都变小D ．当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V 1示数不变，V 2和V 3的示数都变小5．【高安质检】如图，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压πu t =(V)。

氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光。

下列说法中正确的有( ) A ．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz B ．开关接通后，电压表的示数为100 V C ．开关断开后，电压表的示数变大 D ．开关断开后，变压器的输出功率不变6．【青岛2019届调研检测】(多选)理想变压器原线圈a 的匝数n 1＝100匝，副线圈b 的匝数n 2＝50匝，线圈a接在u t =(V)的交流电源上，“12 V 6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R 2＝24 Ω，电压表为理想电表。

下列说法正确的是( ) A ．交变电流的频率为100 Hz B ．原线圈两端的电压为50 V C ．电压表的示数为24 V D ．R 1消耗的功率是0.5 W7．【福建月考】如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U 1一定，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R 。

T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2。

T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4。

下列说法正确的是( )A ．当用户的用电器增多时，U 2减小，U 4变大B ．当用户的用电器增多时，P 1变大，P 3减小C ．输电线上损失的功率为22U P R∆=D ．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比21n n ，同时应增大降压变压器的匝数比34n n 8．【天一中学2019届调研】如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n 1∶n 2＝3∶1，L 1、L 2为两相同灯泡，R 、L 、D 和C 分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C ＝10 μF 。

当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是( ) A ．灯泡L 1一定比L 2暗B ．电容器C所带电荷量的最大值为310C C ．电容器C 充电周期为2210-⨯sD．副线圈两端的电压有效值为9．【济宁2019届摸底】如图所示是交流发电机模型示意图，N ＝100匝的矩形闭合导线框abcd 处于磁感应强度大小B的水平匀强磁场中，线框面积S ＝0.48 m 2。

线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100π rad/s 逆时针匀速转动，并与理想升压变压器相连，变压器副线圈接入一只“12 V 24 W”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计。

(1)将图示时刻记为t ＝0，请判断此刻线圈ab 边中的电流方向，并写出该线框产生正弦交变电动势的瞬时值表达式；(2)求变压器的原副线圈匝数比； (3)求灯泡正常发光时，电流表的读数。

10．【临沂月考】发电机输出功率P ＝50 kW ，输出电压＝500 V ，用户需要的电压＝220 V ，连接升压变压器和降压变压器的输电线电阻R ＝3 Ω。

若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的0.6%，试求：(1)用户得到的电功率是多少？(2)输电线中的电流和输电线上损失电压分别是多少？(3)在输电线路中的升压、降压变压器原副线圈的匝数比分别是多少？二、解答题1．【解析】高压线上的热耗功率ΔP=I2R线；若热耗功率变为16ΔP，则16ΔP=I′2R线；得I′=4I，又输送功率不变，由P=UI=U′I′得U′=U=50kV，A正确。

【答案】A2．【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的磁通量不变，则副线圈中没有感应电动势产生，所以I R=0、I L=0、I C=0，故A错误，B正确；若ab棒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I R≠0、I L≠0、I C≠0，故C正确；若ab棒匀加速运动，原线圈中感应电流均匀增大，穿过副线圈的磁通量均匀增大，副线圈中产生恒定的感应电动势，由于电容器有隔直的特性，I C=0，而电感线圈有通直的特性，I L≠0，故I R≠0、I L≠0、I C=0，故D正确。

【答案】BCD3．【解析】根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为，根据电压之比等于线圈匝数之比可知，副线圈的电压的最大值为，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为，故A错误；在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大，电路的总电阻减大，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变小，电流表A2的示数变小，故B正确；由于变压器的输入和输出的功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P=UI可知，输出的功率要减小，故输入的功率也要减小，因输入电压不变，故输入电流变小，故C错误，D正确。

【答案】BD4．【解析】因为线圈是从垂直中性面开始计时，所以矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt，故A正确；t=时，线圈从垂直中性面转到中性面，磁通量一直增大，感应电流方向不变，平均感应电动势不为0，平均电流不为0，q=•△t，所以通过电流表A1的电荷量不为0，故B错误；滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器阻值变大，根据欧姆定律，副线圈电流变小，根据电流与匝数成反比，知原线圈电流减小，即电流表A1和A2示数都变小，故C正确；滑动变阻器滑片向上滑动过程中，变阻器连入电路电阻变大，原线圈电压U1不变，匝数比不变，副线圈两端的电压不变，所以电压表V1的示数不变，副线圈电阻变大，电流变小，电阻R0两端的电压变小，变阻器两端的电压变大，即电压表V3的示数变大，故D错答案与解析误。

【答案】AC5．【解析】交变电压的频率为，一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz，故A错误；由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为，由得副线圈两端的电压为，电压表的示数为交流电的有效值，故B正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，故C错误；断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，故D错误。

【答案】B6．【解析】由公式可知，角速度ω=100π，则，故A错误；灯泡正常发光，故副线圈中电流为，所以电压表示数为：U2=12+IR2=12+0.5×24=24V，故C正确；根据理想变压器电压比：，可得原线圈两端的电压为：，故B错误；输出端电压为48V，R1两端的电压为，根据电流之比等于电匝数的反比可得：I1=0.25A；则功率，故D正确。

【答案】CD7．【解析】交流发电机的输出电压U1一定，匝数比没变，根据，知U2不变，故A错误；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输电线上损失的功率，输电线上损失的电压U损小于U2，故C错误；输送功率一定时，根据P=UI和P损=I2R知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据，可知应增大升压变压器的匝数比，U3=U2-IR，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据知，应增大降压变压器的匝数比，故D正确。

【答案】D8．【解析】原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电。

由于L1与电阻相串联，而L2与电感器相串联，灯泡L1与L2的亮度，取决于电感和电阻的阻碍作用，本题未给条件无法判断，故A错误；电容器与二极管串联，含有电容的支路经1.0×10-2s充电后，再经过1.0×10-2s再次充电，则周期为2.0×10-2s，故C正确；由题意可知，原线圈的电压的最大值为36V ，由于原、副线圈的匝数比 n 1：n 2=3：1，所以副线圈的电压最大值为12V ，则有效值为12V ，故D 错误；二极管具有单向导电性，电容器两端电压的最大值为12V ，所以电容器带电量的最大值为Q ＝CU ＝10×10-6×12C ＝ 1.2×10-4C ，故B 错误。

【答案】C9．【解析】(1)线框逆时针转动，根据右手定则，电流俯视为逆时针电动势最大值为：从中性面位置开始计时，故瞬时值为：e =E m sin ωt =480sin100πt (V)。