2020版高考物理一轮复习全程训练计划课练33变压器电能的输送传感器的简单应用含解析.pdf
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1、变压器 电能的输送 传感器的简单应用变压器 电能的输送 传感器的简单应用 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 33 1. 2019贵州省贵阳市摸底(多选)如图所示, 理想变压器的原线圈接在u220sin100 2 t(V)的交流电源上,副线圈接有阻值为 44 的负载电阻 R,该变压器的原、副线圈的匝 数比为 5:1,图中电流表、电压表均为理想电表,则( ) A电流表的示数为 0.20 A B电压表的示数为 44 V2 C原线圈的输入功率为 44 W D副线圈输出交流电的频率为 10 Hz 答案:AC 解析:由题可知,原线圈两端电压有效值为 220 V,由理想变压器变压规律可知,副线 圈两端电
2、压即电压表示数为 44 V,B项错误 ; 由欧姆定律可知,通过负载电阻 R 的电流的有 效值为 1 A, 根据理想变压器变流规律可知, 原线圈中电流即电流表示数为 0.20 A,A项正确 ; 原线圈输入功率 PU1I144 W,C项正确 ; 由交流电源电压表达式可知,交流电的频率为 50 Hz,而理想变压器不改变交流电的频率,D项错误 22019海南省华侨中学模拟在远距离输电时,在输送的电功率和输电线电阻都保 持不变的条件下,输电的电压为 U1时,输电线上损失的功率为 P1;输电的电压为 U2时,输 电线上损失的功率为 P2.则 U1:U2为( ) A. B. P2 P1 P1 P2 C. D
3、. P2 P1 P1 P2 答案:A 解析:输送的功率一定,由 PUI 知,I ,则 P损I2RR,知输电线上损失的电 P U P2 U2 功率与电压的平方成反比,则,A正确,B、C、D错误 U1 U2 P2 P1 3. 2019江西省赣中南五校联考普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量 电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电 流为 Iab,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为 Icd,为了使电流表能正常工作,则( ) Aab 接 MN、cd 接 PQ,IabIcd Cab 接 PQ、cd 接 MN,IabIcd 答案:B 解析 : 电流
4、互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少, 根据变流比公式IabnabIcdncd 可知,IabIcd,又电流互感器的作用是减小测量电流,即电流表应接在电流较小的一侧,ab 接 MN、cd 接 PQ,选项B正确 42019山东省昌邑一中检测(多选)如图所示,图甲是一理想变压器,原、副线圈 的匝数比为 100:1.若向原线圈输入图乙所示的正弦交变电流,图中 RT为热敏电阻(阻值 随温度升高而变小),R1为可变电阻,电压表和电流表均为理想电表,下列说法中正确的是 ( ) A在 t0.005 s时,电压表的示数约为 50.9 V B变压器原、副线圈中的电流之比为 100:1 CRT温度降低时,适当
5、增大 R1可保持 RT两端的电压不变 DRT温度升高时,电压表的示数不变、电流表的示数变大 答案:CD 解析 : 由题图乙可以知道交流电压最大值 Um36 V, 有效值为 36 V, 即电压表的示数,A2 错误 ; 原、副线圈的匝数比为 100 : 1,所以变压器原、副线圈中的电流之比为 1 : 100,B 错误;RT温度降低时,电阻增大,在串联电路中适当增大 R1可保持 RT两端的电压不变,C 正确 ; 电压表的示数为输入电压, 保持不变, RT温度升高时, 阻值减小, 电流表的示数变大,D 正确 5. 2019四川省宜宾一中模拟如图所示, 一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均 为 3
6、: 1,原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为 R,原线圈接 220 V的正弦交流电,副 线圈 n2回路中电阻两端的电压为 UR2, 原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率的比值均为 k. 则( ) AUR260 V k BUR260 V k 4 9 2 3 CUR2 V k DUR2 V k 220 3 4 9 220 3 2 3 答案:A 解析 : 设原线圈电流为 I1, 则根据 n1I12n2I2, 可得 I21.5I1, 由题意可知 : I2 1R 1.5I12R k, 解得k , 设原线圈电阻R上的电压为UR1, 则 :k, 即UR1UR2, 又 4 9 U 2 R1 R U 2 R2
7、R k ,解得:UR260 V,A正确,B、C、D错误 220 VUR1 n1 UR2 n2 62019四川省五校联考如图甲所示,原、副线圈匝数比为 n1:n21:2 的理 想变压器原线圈与水平放置的间距 L1 m的光滑金属导轨相连,导轨处于竖直向下、磁感 应强度为 B1 T的匀强磁场中,电阻不计,副线圈接阻值 R2 的电阻,与导轨接触良好 的电阻 r1 、质量 m0.02 kg的导体棒在外力 F 的作用下运动,其速度随时间按图乙所 示(正弦图线)规律变化,则( ) A电压表的示数为 V2 B电路中的电流方向每秒钟改变 5 次 C电阻 R 实际消耗的功率为 0.125 W D在 00.05 s
8、的时间内外力 F 做的功为 0.48 J 答案:D 解析 : 由题图乙可知 10,导体棒产生的感应电动势的最大值为 EmBLvm3 2 T V,故电源电动势为 eBLvmsint3sin10t(V),电动势的有效值为 E3 V, 设22 Em 2 原线圈的输入电压为 U1,副线圈的输出电压为 U2,原线圈的输入电流为 I1,副线圈的输出 电流为 I2, 则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有 EI1rU1, 由变压器的工作原理 可知、, 对含有副线圈的回路, 由欧姆定律有 U2I2R, 由以上式子可解得 U11 V, U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 A错误 ; 交变电流的频率
9、为 f 5 Hz,每个周期内电流方向改变 2 次,故每秒钟电流方向 1 T 改变 10 次,B错误;电阻 R 两端电压 U2U12 V,通过副线圈的电流 I21 A,通过 n2 n1 U2 R 原线圈的电流I1I22 V,所以电阻R实际消耗的功率PU2I22 W,C错误 ; 在t0.05 n2 n1 s 时间内,电路中产生的焦耳热 Q(I RI r)t0.3 J,根据能量守恒定律得 W外Q T 4 2 22 1 mv ,故 W外 mv Q0.48 J,D正确 1 2 2m 1 2 2m 72019河北省石家庄长安区模拟两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图甲 所示,左线圈连着正方形线框 ab
10、cd,线框所在区域存在变化的磁场,取垂直纸面向里为正, 磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示, 不计线框以外的感生电场, 右侧线圈连接一定值 电阻 R,下列说法中正确的是( ) At1时刻 ab 边中电流方向由 ab,e 点电势高于 f 点 B设 t1、t3时刻 ab 边中电流大小分别为 i1、i3,则有 i1i3,e 点与 f 点电势相等 Ct2t4时间内通过 ab 边的电荷量为 0,定值电阻 R 中无电流 Dt5时刻 ab 边中电流方向由 ab,f 点电势高于 e 点 答案:B 解析 : t1时刻磁场方向向里且均匀增加, 根据楞次定律, 线框中感应电流沿逆时针方向, ab 边中电流方向由
11、ab,根据法拉第电磁感应定律知,正方形线框中的感应电动势是恒定 值,原线圈中电流值恒定,副线圈中不产生感应电动势,e 点电势等于 f 点电势,A错误; 由法拉第电磁感应定律 EnS,可知 t1时刻磁感应强度的变化率小于 t3时刻的 n t B t 磁感应强度变化率,E1E3,根据欧姆定律 i ,得 i1i3,原线圈中电流值恒定,副线圈中 E R 不产生感应电动势,e 点电势等于 f 点电势,B正确;t2t4时间内磁感应强度均匀变化, 磁通量均匀变化, 有恒定感应电流通过 ab, 通过 ab 边的电荷量不为 0, 副线圈中磁通量不变, 定值电阻中无电流,C错误 ; t5时刻磁场方向垂直纸面向外,
12、磁感应强度变小,磁通量减小, 根据楞次定律得感应电流沿逆时针方向,ab 边中电流方向由 ab,磁感应强度的变化率增 大,感应电流大小变大,穿过原、副线圈的磁通量增大,根据楞次定律,副线圈中感应电动 势上正下负,因此 e 点电势高于 f 点,D错误 8. 2019山西省太原模拟(多选)某 50 Hz的钳形电流表的工作原理如图所示 当通有交 流电的导线从环形铁芯的中间穿过时,与绕在铁芯上的线圈相连的电流表指针会发生偏 转不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,已知 n21 000,则( ) A当用该表测量 50 Hz的交流电时,电流表G中通过的是交流电流 B当用该表测量 50 Hz的交流电时,若电流表G中
13、通过的电流为 50 mA,则导线中的被 测电流为 50 A C 当用该表测量 50 Hz的交流电时, 若导线中通过的是 10 A矩形脉冲交流电, 电流表G 中通过的电流是 10 mA D当用该表测量 400 Hz的电流时,测量值比真实值偏小 答案:AB 解析:变压器只改变交流电电压,不改变其他,电流表G中通过的仍是交流电流,A正 确 ; 根据变压器原、副线圈电流与匝数成反比 :,I1I20.05 A50 A,B I1 I2 n2 n1 n2 n1 1 000 1 正确 ; 若导线中通过的是 10 A矩形脉冲交流电,当电流方向不发生改变时,电流大小不变, 副线圈中无感应电流,C错误;根据法拉第电
14、磁感应定律和变压器互感原理,改变交流电的 频率,不影响测量值的准确性,D错误 92019重庆市万州一中模拟(多选)在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压 器和降压变压器均为理想变压器, 发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变, 随着发电厂输 出功率的增大,下列说法正确的有( ) A升压变压器的输出电压增大 B降压变压器的输出电压增大 C输电线上损耗的功率增大 D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案:CD 解析 : 由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电 压不变,A错误;由于发电厂的输出功率增大,则升压变压器的输出功率增大,又升压变压 器的输出电压 U2不变
15、, 根据 PUI 可得输电线上的电流 I线增大, 输电线上的电压损失变大, 则降压变压器的输入电压减小,降压变压器的输出电压减小,B错误;根据 P损I R,又 2 线 输电线上的电流增大,电阻不变,所以输电线上的功率损耗增大,C正确 ; 根据 P损()2R, P U2 则有:;升压变压器的输出电压 U2不变,输电线上的电阻不变,所以输电线上损耗 P损 P PR U2 2 的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大,D正确 102019河南省郑州一中测试(多选)如图甲所示的电路中,理想变压器的原、副线 圈匝数比为 10:1,在原线圈输入端 a、b 接入如图乙所示的不完整的正弦交流电电路
16、中电阻 R15 ,R26 ,R3为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表,开始时开关S 断开下列说法正确的是( ) A电压表的示数为 15.56 V B电流表的示数为 1.41 A C闭合开关S后,电压表示数变大 D闭合开关S后,电流表示数变大 答案:AD 解析:根据交变电流有效值定义可知题图乙所示交变电压的有效值满足 U m 2 2 R T 2 U2 R T,得 U110 V,由理想变压器变压规律可知,电压表示数为 11 V,A项正确 ; 由 Um 2 22 欧姆定律可知,副线圈电流为 I A,由变流规律可知,原线圈电流为 U 10R1R2 2 2 10 A,B项错误;闭合开关,副线圈电路的总
17、电阻减小,输出电压不变,输出功率增大,故理 想变压器的输入功率增大,所以电流表示数增大,C项错误,D项正确 11. 2019山东省滕州十一中摸底(多选)如图所示,理想变压器副线圈 1、2 之间的匝数 是总匝数的一半,二极管D具有单向导电性(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),R 是可变 电阻,K是单刀双掷开关, 原线圈接在电压不变的正弦交流电源上 下列说法正确的是( ) A若 R 的阻值不变,当K分别接 1 和 2 时,电压表读数之比为 2:1 B若 R 的阻值不变,当K分别接 1 和 2 时,电压表读数之比为:12 C若K分别接 1 和 2 时,R 消耗的功率相等,则 R 的阻值之比为 2:1
18、 D若K分别接 1 和 2 时,R 消耗的功率相等,则 R 的阻值之比为:12 答案:BC 解析 : 设原线圈与副线圈的匝数分别为 n1、n2,原线圈输入电压为 U1,副线圈电压为 U2, 当K接 2 时 :, 此时电压表示数 U2U22U1, 功率为 P2; 若K与 1 相连, 则 n1 n2 2 U1 U22 n2 2n1 U2 2 R2 n1 n2 ,此时电压表的示数为 U ,则 T,得 U ,此时的功率为:P1,由 U1 U21 2 U 2 21 R1 T 2 U2 2 R1 2 n2U1 2n 1 U2 2 R1 上分析知:若 R 的阻值不变,则电压表的示数之比,当 R 消耗功率相等
19、时,阻值之 U 2 U2 2 1 比 ,B、C正确 R1 R2 2 1 12 2019陕西省部分学校摸底心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的 仪器,其部分电路可简化为大电阻 R1与交流电源串联,该电源输出的电压恒为 U0,如图所 示心电图仪与一个理想变压器的初级线圈相连,一个扬声器(可等效为一个定值电阻 R2) 与该变压器的次级线圈相连若 R2的功率此时最大,下列说法错误的是( ) A大电阻 R1两端电压为U 0 2 B理想变压器初级线圈与次级线圈的匝数比值为R 1 R2 C交流电源的输出功率为 U2 0 2R1 D通过扬声器的电流为U 0 2 1 R1R2 答案:B 解析:设理想变
20、压器初级线圈和次级线圈的匝数分别为 n1、n2,初级线圈和次级线圈中 的电流分别为 I1、 I2, 根据理想变压器的初级和次级线圈的电流和电压关系可得 I1n1I2n2, , 设 R2的功率为 P, 联立则有 PI R2I R1I1U0, 由于扬声器有最大功率, U0I1R1 n1 I2R2 n2 2 22 1 则 I1、I2,选项D正确;大电阻 R1两端电压 I1R1,选项A正确;理想变 U0 2R1 U0 2 1 R1R2 U0 2 压器的初级和次级线圈的匝数比值为,选项B错误;交流电源的输出功率为 I1U0 n1 n2 I2 I1 R1 R2 ,选项C正确,故本题选B. U2 0 2R1
21、 132019湖南省益阳市、湘潭市调研如图所示,MN 和 PQ 为处于同一水平面内的两 根足够长的平行光滑金属导轨(电阻不计),垂直导轨放置金属棒 ab,金属棒 ab 与导轨接触 良好N、Q 端接理想变压器的原线圈,理想变压器的输出端有三组副线圈,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IR、 IL、 IC 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 棒沿导轨匀速运动且 ab 棒上的电流已达到稳定后,IR0、IL0、IC0 B在 ab 棒沿导轨匀速运动且 ab 棒上的电流已达到稳定后,IR0、IL0、IC0
22、 C若 ab 棒沿导轨在某一中心位置附近做简谐运动,则 IR0、IL0、IC0 D若 ab 棒沿导轨在某一中心位置附近做往复运动则 IR0、IL0、IC0 答案:A 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中的磁通量不变,则副线圈中没有感应电 动势产生,所以 IR0、IL0、IC0,A正确,B错误;若 ab 棒沿导轨在某一中心位置附 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 IR0、 IL0、 IC0,C、D错误 142018江苏卷,2采用 220 kV高压向远方的城市
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