高中物理专题汇编理想变压器与远距离输电.docx
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1、理想变压器与远距离输电A级基础小题练熟练快1.(2021大连模拟)将u220sin(100t)V的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈,原副线圈的匝数比为n1n2551,R10 。下列说法正确的是()A该交流电的频率为100 HzB闭合开关S后,电流表的读数为0.22 AC闭合开关S后,电阻消耗的电功率为1.6 WD断开开关S后,电流表的读数为0.22 A解析:选C根据输入电压瞬时值表达式u220sin(100t)V可知,输入交流电的频率f Hz50 Hz,选项A错误;原线圈输入电压U1220 V,根据变压器变压公式,副线圈输出电压为U24 V,闭合开关S后,电阻R中电流为I20.4 A,电阻
2、消耗电功率PU2I240.4 W1.6 W,选项C正确;对于理想变压器,输入功率等于输出功率,由PU1I1可得I10.007 3 A,选项B错误;断开开关S后,变压器输出功率为零,输入功率为零,所以电流表读数为零,选项D错误。2(多选)图甲是远距离输电线路的示意图,图乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则()A发电机输出交流电压的有效值约为500 VB用户用电器上交变电流的频率是100 HzC输电线的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大解析:选AD由正弦交流电最大值和有效值的关系可知,发电机输出交流电压的有效值约为500 V,选项A正确。
3、正弦交流电的周期为0.02 s,频率为50 Hz,用户用电器上交变电流的频率是50 Hz,选项B错误。输电线的电流由降压变压器原、副线圈的匝数比和用户用电器的总电阻决定,选项C错误。当用户用电器的总电阻减小时,降压变压器输出电流增大,输电线上电流增大,输电线上损失的功率增大,选项D正确。3(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101,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u1220sin(100t)V,则()A电压表的示数为22 VB在天逐渐变黑的过程中,电流表 的示数变小C在天逐渐变黑的
4、过程中,电流表 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解析:选BD原线圈中的输入电压为220 V,由原、副线圈的匝数比可得,副线圈中电压表的示数为22 V;在天逐渐变黑的过程中,光敏电阻的阻值变大,由于电压不变,所以电流表 的示数变小,则原线圈中电流表的示数变小,输入功率也变小。综上分析可知,选项B、D正确。4(多选)一理想变压器原、副线圈匝数比为n1n2101。原线圈输入的正弦交变电压如图所示,副线圈接入一阻值为22 的电阻。下列说法正确的是()A电阻中交变电流的方向每秒改变100次B原线圈中电流的有效值是0.14 AC与电阻并联的交流电压表示数是22 VD1 min内电
5、阻产生的热量是2.64103 J解析:选AC由交变电流电压图像可知其频率f50 Hz,而交变电流的方向在每个周期内改变两次,故A项正确;由题给图像可知,原线圈中正弦交变电流电压最大值为220 V,所以有效值为220 V,由理想变压器变压规律可知,副线圈两端电压有效值U2U122 V,所以电压表示数为22 V,C项正确;由欧姆定律可知,通过电阻的电流I21 A,由理想变压器的变流规律可知,I10.1 A,B项错误;由焦耳定律可知,电阻在1 min内产生的热量QI22Rt1.32103 J,D项错误。5(2021大同二模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T
6、2向R011 的纯电阻用电器供电。已知输电线的总电阻R10 ,T2的原、副线圈匝数比为41,用电器两端的电压为u220sin(100t)V,将T1、T2均视为理想变压器。下列说法正确的是()A降压变压器的输入功率为4 400 WB升压变压器中电流的频率为100 HzC输电线消耗的功率为500 WD当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小解析:选A由题可知,用电器两端电压有效值为220 V,交流电频率f Hz50 Hz,由电功率公式可知,降压变压器输出功率P24 400 W,理想变压器输入功率与输出功率相等,故A项正确;理想变压器不改变交变电流的频率,B项错误;由变压规律,可知降压变压器输入电
7、压为880 V,由电功率定义式PUI可知,降压变压器输入电流为I5 A,由焦耳定律可知,输电线电阻消耗的功率PI2R250 W,C项错误;当用电器的电阻减小时,输出功率增大,故降压变压器输入功率增大,从而输入电流增大,再由PI2R可知,输电线R消耗的功率增大,D项错误。6(多选)国家电网公司推进智能电网推广项目建设,拟新建智能变电站1 400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器,如图所示,理想变压器原线圈输入电压u200sin(100t)V,电压表、电流表都为理想电表。下列判断正确的是()A输入电压有效值为200 V,电流频率为50 HzBS打到a处,当变阻器的滑片向下滑动时,两电压表的示数
8、都增大CS打到a处,当变阻器的滑片向下滑动时,两电流表的示数都减小D若变阻器的滑片不动,S由a处打到b处,电压表V2和电流表A1的示数都减小解析:选AD输入电压的最大值U1m200 V,有效值U1 V200 V,由瞬时值表达式知,角速度100 rad/s,频率f Hz50 Hz,故A正确;S打到a处,滑片向下滑动,原线圈电压不变,原、副线圈匝数比不变,副线圈电压不变,副线圈电阻减小,电流增大,电流表A2示数增大,故B、C错误;若变阻器的滑片不动,S由a处打到b处,副线圈匝数减少,输入电压不变,输出电压减小,电压表V2示数减小,输出功率P2减小,根据输入功率等于输出功率,P1U1I1减小,U1不
9、变,则I1减小,即电流表A1的示数减小,故D正确。7.(2021沧州联考)如图所示,将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u220sin(100t)V的交流电源上,在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个,灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计,下列说法正确的是()A变压器原、副线圈匝数比为101B电流表示数为1 AC电流表示数为10 AD副线圈中电流的频率为5 Hz解析:选B由原线圈电压瞬时值表达式可知,原线圈输入电压有效值为220 V,交变电流的频率f50 Hz,D项错误;副线圈上灯泡正常发光,说明副线圈输出电压有效值为22 V,由理想变压器变压规律可知,10,A项错
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