2020高考物理單元卷 變壓器 電能的輸送

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1、第四模塊 第10章 第2單元 一、選擇題 1．(2020年江蘇卷)如圖13所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝20sin 100πtV.氖泡在兩端電壓達(dá)到100 V時(shí)開始發(fā)光．下列說法中正確的有 (　　) 圖13 A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100 Hz B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100 V C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大 D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變 解析：由u＝20sin100πt V可知，um＝20 V, f＝50 Hz，氖泡在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)光兩次，故其發(fā)光頻率為100 Hz，A選項(xiàng)正確．電壓表示數(shù)為U＝×

2、5＝100 V，B選項(xiàng)正確．開關(guān)斷開后電壓表示數(shù)不變，輸出功率變小，故C、D兩選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AB 2．一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶5，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖14所示．副線圈僅接入一個(gè)10 Ω的電阻．則 (　　) 圖14 A．流過電阻的電流是20 A B．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 V C．經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103 J D．變壓器的輸入功率是1×103 W 解析：原線圈中電壓的有效值是220 V．由變壓比知副線圈中電壓為100 V，流過電阻的電流是10 A；與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 V；經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱

3、量是6×104 J；P入＝P出＝＝ V＝1×103 W，D項(xiàng)正確． 答案：D 3．如圖15所示，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計(jì)，則當(dāng)電鍵S閉合時(shí) (　　) 圖15 A．交流電壓表V1和V2的示數(shù)一定都變小 B．交流電壓表只有V2的示數(shù)變小 C．交流電流表A1、A2和A3的示數(shù)一定都變大 D．只有A1的示數(shù)變大 解析：閉合S時(shí)，輸出電路電阻減小，副線圈中電流增大，V1示數(shù)不變，V2示數(shù)變小，A2示數(shù)變大，則A1示數(shù)也變大，由于V1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，則V2示數(shù)變小，A3示數(shù)變?。蔅正確． 答案：B 4．鉗形電流表

4、的外形和結(jié)構(gòu)如圖16(a)所示．圖(a)中電流表的讀數(shù)為1.2 A．圖(b)中用同一電纜線繞了3匝，則 (　　) 圖16 A．這種電流表能測直流電流，圖16(b)的讀數(shù)為2.4 A B．這種電流表能測交流電流，圖16(b)的讀數(shù)為0.4 A C．這種電流表能測交流電流，圖16(b)的讀數(shù)為3.6 A D．這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖16(b)的讀數(shù)為3.6 A 解析：該鉗形電流表的工作原理為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以只能測交流電流，且電流與匝數(shù)成反比，故C項(xiàng)正確． 答案：C 5．在某交流電路中，有一正在工作的變壓器，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1＝600匝、n2＝

5、120匝，電源的電壓為U＝311sin100πt(V)，原線圈中串聯(lián)一個(gè)額定電流為0.2 A的保險(xiǎn)絲，為保證保險(xiǎn)絲不被燒毀，則 (　　) A．負(fù)載功率不能超過44 W B．副線圈電流的最大值不能超過1 A C．副線圈電流的有效值不能超過1 A D．無論副線圈電流有多大，保險(xiǎn)絲總不會(huì)被燒毀 解析：保險(xiǎn)絲的額定電流指有效值，由電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系＝及原線圈中電流的有效值I1≤0.2 A得副線圈中的電流的有效值I2≤1 A，則副線圈電流的最大值不能超過I2＝ A．再由電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系＝及原線圈兩端的電壓的有效值U1＝＝220 V得副線圈兩端電壓的有效值U2＝44 V，則有P＝U2I2

6、≤44 W，故A、C選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AC 6．(2020年山東卷)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖17，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則 (　　) 圖17 A.> B.< C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 解析：由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率．P出－P損＝P入，故D正確.＝，＝，因?yàn)閁

7、1＝200 VU3＝U2－U線，故>，選項(xiàng)A正確． 答案：AD 7．如圖18所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4∶1.原線圈接入一電壓為u＝U0sinωt的交流電源，副線圈接一個(gè)R＝27.5 Ω的負(fù)載電阻．若U0＝220 V，ω＝100π rad/s，則下述結(jié)論正確的是 (　　) 圖18 A．副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V B．副線圈中輸出交流電的周期為 s C．原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A D．原線圈中的輸入功率為110 W 解析：原線圈電壓有效值U1＝220 V，由電壓比等于匝數(shù)比可得副線圈電壓U2＝55 V，A對；電阻R上的電流為2 A

8、，由原副線圈電流比等于匝數(shù)的反比，可得電流表示數(shù)為0.5 A，C對；輸入功率為P＝220×0.5 W＝110 W，D錯(cuò)；周期T＝＝0.02 s，B錯(cuò)． 答案：AC 8．在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則P′、P用的關(guān)系式正確的是 (　　) A．P′＝ B．P′＝ C．P用＝P－ D．P用＝P(1－) 解析：輸電線電阻 R＝ρ，輸電電流為I＝ 故輸電線上損失的電功率為： P′＝I2R＝()2ρ＝ 用戶得到的電功率為P用＝P－P′＝P(1－)．故B、D

9、正確． 答案：BD 9．理想變壓器連接電路如圖19甲所示，已知原副線圈匝數(shù)比為10∶1，當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時(shí)，電流表讀數(shù)2 A，則 (　　) 圖19 A．電壓表讀數(shù)282 V B．電壓表讀數(shù)28.2 V C．輸入功率為56.4 W D．輸入功率為40 W 解析：由圖乙可知，Um＝282 V，則輸入電壓有效值U1＝＝200 V．根據(jù)＝，U2＝20 V，再根據(jù)＝，I1＝0.2 A，輸入功率P＝U1I1＝40 W，故A、B、C錯(cuò)，D正確． 答案：D 10．(2020年廣東模擬)如圖20所示是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器．已知變壓器原線圈與副

10、線圈匝數(shù)比＝，加在原線圈的電壓為u1＝311 sin100πt (V)，霓虹燈正常工作的電阻R＝440 kΩ，I1、I2表示原、副線圈中的電流．下列判斷正確的是 (　　) 圖20 A．副線圈兩端電壓6220 V，副線圈中的電流14.1 mA B．副線圈兩端電壓4400 V，副線圈中的電流10.0 mA C．I1I2 解析：原線圈電壓的有效值為220 V， 由＝解得副線圈電壓U2＝4400 V； 由I2＝得I2＝10.0 mA，選項(xiàng)B對． 根據(jù)n1I2，選項(xiàng)D對． 答案：BD 二、計(jì)算題 11．交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理是矩

11、形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．一小型發(fā)電機(jī)的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05 m2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為50 Hz，線圈內(nèi)阻不計(jì)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T．為用此發(fā)電機(jī)所發(fā)出交流電帶動(dòng)兩個(gè)標(biāo)有“220 V,11 kW”的電機(jī)正常工作，需在發(fā)電機(jī)的輸出端a、b與電機(jī)之間接一個(gè)理想變壓器，電路如圖21所示，求： 圖21 (1)發(fā)電機(jī)的輸出電壓有效值為多少？ (2)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為多少？ (3)與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多大？ 解析：(1)根據(jù)Em＝NBSω＝1100 V 得輸出電壓的有效值為U1＝＝1100 V. (2)根據(jù)＝得＝.

12、 (3)根據(jù)P入＝P出＝2.2×104 W 再根據(jù)P入＝U1I1，解得I1＝20 A. 答案：(1)1100 V　(2)5∶1　(3)20 A 12．發(fā)電機(jī)的端電壓為220 V，輸出功率為44 kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2 Ω，如果用初、次級匝數(shù)之比為1∶10的升壓器升壓，經(jīng)輸電線路后，再用初、次級匝數(shù)比為10∶1的降壓器降壓供給用戶． (1)畫出全過程的線路示意圖． (2)求用戶得到的電壓和功率． (3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓． 解析：(1)線路圖如圖22所示． (2)升壓器次級的輸出電壓為 U2＝U1＝×220 V＝2200 V.

13、 圖22 升壓器次級輸出電流為I2＝I1， 升壓器初級輸入電流由P＝I1U1， 得I1＝＝ A＝200 A， 所以I2＝I1＝20 A 輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為 UR＝I2R＝20×0.2 V＝4 V， PR＝IR＝202×0.2 W＝80 W＝0.08 kW 加到降壓器的初級線圈上的輸入電流和電壓為 I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2200 V－4 V＝2196 V 降壓變壓器次級線圈的輸出電壓和電流分別為 U4＝＝×2196 V＝219.6 V， I4＝I3＝10×20 A＝200 A， 用戶得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW. (3)若不采用高壓輸電，線路損失電壓為UR′＝I1R＝200×0.2 V＝40 V 用戶得到的電壓 U′＝U1－UR′＝220 V－40 V＝180 V 用戶得到的功率為P′＝I1U′＝200×180 W＝36 kW. 答案：(1)見圖22　(2)219.6 V　43.92 kW　(3)36 kW 180 V