全国近三年高考物理真题及分项解析—第八单元 交变电流【考点25】 理想变压器、远距离输电

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名称 全国近三年高考物理真题及分项解析—第八单元 交变电流【考点25】 理想变压器、远距离输电
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资源类型 教案
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科目 物理
更新时间 2010-03-24 20:35:00

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【考点25】 理想变压器、远距离输电
1.(2007山东理综18)某变压器原、副线圈匝数比为55:9,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接有负载。下列判断正确的是 ( )
A.输出电压的最大值为36V
B.原、副线圈中电流之比为55:9
C.变压器输入、输出功率之比为55:9
D.交流电源有效值为220V,频率为50Hz
2.(2007广东物理7)如图是霓虹灯的供电路,电路中的变压器可视为理想变压器,已知变压器原线圈与副线圈匝数比HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 ,加在原线圈的电压为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 (V),霓虹灯正常工作的电阻HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 ,I1、I2表示原、副线圈中的电流,下列判断正确的是
A.副线圈两端电压6220V,副线圈中
的电流14.1mA
B.副线圈两端电压4400V,副线圈中
的电流10.0mA
C.I1 < I2
D.I1 > I2
3.(2008海南物理7)如图,理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u=U0sinωt的交流电源,副线圈接一个R=27.5 Ω的负载电阻.若U0=220HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"V,ω=100π Hz,则下述结论正确的是 ( )
A.副线圈中电压表 的读数为55 V
B.副线圈中输出交流电的周期为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"
C.原线圈中电流表的读数为0.5 A
D.原线圈中的输入功率为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"
4.(2007海南物理12)某发电厂用2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户,后改用22 kV的电压,在既有输电线路上输送同样的电功率。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为 。要将2.2 kV的电压升高至22 kV,若变压器原线圈的匝数为180匝,则副线圈的匝数应该是 匝。
5.(2008北京卷-18)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶:n2=11∶5。原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4 的电阻。则
A.流过电阻的电流是20 A
B.与电阻并联的电压表的示数是100V
C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J
D.变压器的输入功率是1×103W
6.(2008天津卷-17)一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压,其最大值保持不变,副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1,输入功率为P1,副线圈的电流为I2,输出功率为P2。当R增大时
A.I1减小,P1增大
B.I1减小,P1减小
D.I2增大,P2减小
D.I2增大,P2增大
7.(2008四川卷-16)如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。和为理想电压表,读数分别为U1和U2; 、 和为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是
A.U2变小、I3变小
B.U2不变、I3变大
C.I1变小、I2变小
D.I1变大、I2变大
8.(2008海南卷-7)如图,理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u=U0sinωt的交流电源,副线圈接一个R=27.5 Ω的负载电阻.若U0=220HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"V,ω=100π Hz,则下述结论正确的是
A.副线圈中电压表 的读数为55 V
B.副线圈中输出交流电的周期为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"
C.原线圈中电流表的读数为0.5 A
D.原线圈中的输入功率为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"
9.(2008上海卷-20B)(10分)某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6Ω。
(1)若采用380V输电,求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5000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。
10.(2009山东理综,19)某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为200V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n,n2。降压变压器原副线匝数分别为a3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V的用电器正常工作,则( )
 
A. ( http: / / www.21cnjy.com / ) B. ( http: / / www.21cnjy.com / )
 C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
 D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
11.(2009江苏物理6)如图所示,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为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有www.
A.开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz
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www.
12.(2009四川理综17)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,R1=20 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",R2=30 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",C为电容器。已知通过R1的正 弦交流电如图乙所示,则( )
A.交流电的频率为0.02 Hz
B.原线圈输入电压的最大 值为200HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" V
C.电阻R2的电功率约为 6.67 W
D.通过R3的电流始终为零
高考真题答案与解析
物 理
【考点25】 理想变压器、远距离输电
1.【答案】D
【解析】理想变压器中原、副线圈的电压与原、副线圈的匝数成正比,可得输出电压的最大值为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"V,A选项错误.原、副线圈的电流与匝数成反比,应为9:55,B选项错误.变压器的输入功率与输出功率相等,C选项错误.由图像可知交流电压的最大值为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"V,周期为0.02s,所以有效值为220V,频率为50Hz,D选项正确.
2.【答案】BD
【解析】原线圈电压的有效值为220V,由HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 解得副线圈电压HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"V;由HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"得
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"mA,B对.根据HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",而HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"
故HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",D对.
3.【答案】AC
【解析】副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"=55V,A对.副线圈中交流电的周期等于原线圈中交流电源电压的周期HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"s,B错.原线圈中的电流HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"=0.5A,C对.原线圈中的输入功率HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"=110W,D错.
4.【答案】100:1 1800
【解析】由于前后两次输送的电功率相等,则有HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"
所以HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",由变压器的原理:HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",可得HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"=
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/",所以HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"匝.
5.【答案】D
【解析】原线圈中电压的有效值是220V,由变压比知副线圈中电压为100V,流过电阻的电流是10A;与电阻并联的电压表的示数是100V;经过1分钟电阻发出的热量是6×1034J。
6.【答案】B
【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率,当负载电阻增大时,由于副线圈的电压不变,所以输出电流I2减小,导致输出功率P2减小,所以输入功率P1减小;输入的电压不变,所以输入的电流I1减小,B正确
7.【答案】BC
【解析】:因为变压器的匝数与U1不变,所以U2与两电压表的示数均不变.当S断开时,因为负载电阻增大,故次级线圈中的电流I2减小,由于输入功率等于输出功率,所以I1也将减小,C正确;因为R1的电压减小,故R2、R3两端的电压将增大,I3变大,B正确.
8.【答案】AC
【解析】:原线圈电压有效值U1=220V,由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2=55V,A对;电阻R上的电流为2A,由原副线圈电流比等于匝数的反比,可得电流表示数为0.5A, C对;输入功率为P=220×0.5W=110W,D错;周期T= =0.02s,B错。
9.【答案】(1)16.62kW(2)226.18V
【解析】:(1)输电线上的电流强度为I=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4 A=52.63A
输电线路损耗的功率为
P损=I2R=52.632×6W≈16620W=16.62kW
(2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为I′=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4 A=4A
用户端在变压器降压前获得的电压 U1=U-I′R=(5000-4×6)V=4976V
根据 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4
用户得到的电压为U2=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4 =HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.DSMT4 ×4976V=226.18V
10.【答案】AD
【考点】变压器工作原理、远距离输电
【解析】根据变压器工作原理可知 ( http: / / www.21cnjy.com / ), ( http: / / www.21cnjy.com / ),由于输电线上损失一部分电压,升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,有 ( http: / / www.21cnjy.com / ),所以 ( http: / / www.21cnjy.com / ),A正确,BC不正确。升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率,D正确。
【提示】理想变压器的两个基本公式是:⑴ ( http: / / www.21cnjy.com / ),即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。⑵ ( http: / / www.21cnjy.com / ),即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。只有当变压器只有一个副线圈工作时,才有 ( http: / / www.21cnjy.com / )。
远距离输电,从图中应该看出功率之间的关系是:P1=P2,P3=P4,P1/=Pr=P2。电压之间的关系是: ( http: / / www.21cnjy.com / )。电流之间的关系是: ( http: / / www.21cnjy.com / )。输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用 ( http: / / www.21cnjy.com / ),而不能用 ( http: / / www.21cnjy.com / )。特别重要的是要会分析输电线上的功率损失 ( http: / / www.21cnjy.com / )。
11.【答案】AB
【解析】本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。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HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 V=20V,由HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 得副线圈两端的电压为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 V,电压表的示数为交流电的有效值,B项正确;交变电压 的频率为HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 Hz,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,A项正确;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,C项错误;断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D项错误。
12.【答案】C
【解析】根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同,周期为0.02s、频率为50赫兹,A错。由图乙可知通过R1的电流最大值为Im=1A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um=20V,再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V、B错;因为电容器有通交流、阻直流的作用,则有电流通过R3和电容器,D错;根据正弦交流电的峰值和有效值关系并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"、电压有效值为U=Um/HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"V,电阻R2的电功率为P2=UI=HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/"W、C对。
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