2016《名师伴你行》一轮课时作业30

三十变压器电能的输送1．某同学做课外实验时，需要把220V的交流电降为6V的交流电，于是就找了一台“220V,6V”的变压器，这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗(横截面积大)．下列几种接法中正确的是()A．a、d接220V，b、c接6VB．a、d接6V，b、c接220VC．a、c接220V，c、d接6VD．a、c接6V，b、d接220V答案：B解析：a、d引线粗，电阻小，可允许大电流通过，由I1∶I2＝n2∶n1，大电流需要的线圈匝数少．又由U1∶U2＝n1∶n2，故a、d间电压小，即a、d接6V，b、c接220V，选项B正确．2．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，电阻R＝55Ω.原线圈两端接在输出电压u1＝2202sin100πt(V)的正弦式交变电源上，则副线圈中电流的大小为()A．0.25AB．1.0AC．4.0AD．16A答案：B解析：由u1＝2202sin100πt(V)，电压最大值U1m＝2202V，电压有效值U1＝220V．由U1∶U2＝n1∶n2得，副线圈两端电压有效值U2＝55V，I2＝U2R＝1.0A，故选项B正确．3．(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A．已知图甲中原、副线圈匝数比为100∶1，图乙中原副线圈匝数比为1∶10，则()A．图甲中的电表是电压表B．图甲中的电表是电流表C．输电电压为22000VD．输电电流是100A答案：ACD解析：图甲中原线圈并联在输电线上，故图甲中的电表是电压表，示数是U2＝220V，故选项A正确；由U1∶U2＝n1∶n2，求得输电电压U1＝220000V，故选项C正确；图乙中原线圈串联在输电线L2上，故图乙中的电表是电流表，示数是I2＝10A．又I1∶I2＝n′2∶n′1，解出I1＝100A，故选项D正确．4．如图甲所示为一种自耦变压器的结构示意图．线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个理想交流电压表(图甲中未画出)，则()A．AB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u＝2202sin50πtVB．该交流电的频率为100HzC．t＝1×10－2s时电压表的读数为零D．BC间输出的电功率为零答案：D解析：由图乙可读出交流电的电压最大值为Um＝2202V、周期T＝2×10－2s、ω＝2πT＝100πrad/s，则交流电的电压瞬时值表达式u＝Umsinωt＝2202sin100πtV，选项A错误；由f＝1T＝50Hz知选项B错误；因电压表测交流电电压时，读数为交流电的有效值，不能读出瞬时值，所以读数不为零，则选项C错误；由于BC间接理想电压表，RV无穷大，则P＝U2RV＝0，选项D正确．5．如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上，右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是()A．若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小B．若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C．若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大答案：B解析：若F不动，滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中电流减小灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两端电压变大，V2的示数变大，而原线圈两端电压不变，则A错误，B正确；若P不动，滑片F向下移动时，根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减小，则副线圈回路中电流变小，灯泡L消耗的功率减小，电压表V2的示数减小，C、D错误．6．(2014·山东泰安一模)(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接．已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是()A．电压表示数为44VB．副线圈上电压的瞬时值表达式u＝2202sin(100πt)VC．热水器消耗的功率变大D．变压器的输入功率增大答案：BD解析：由图乙可知，交变电流的峰值是2202V，角速度ω＝2πT＝2π0.02rad/s＝100πrad/s，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin(100πt)V，B正确；根据U1U2＝n1n2得，U1＝n1n2U2＝1100V，则电压表示数为1100V，A错误；接通开关，变压器的输出功率增大，则变压器的输入功率增大，D正确；热水器消耗的功率P＝U2R不变，C错误．7．(2015·湖北七市二模)如图所示，一个匝数为N＝100匝的线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2＝10∶1的变压器给阻值R＝20Ω的电阻供电，已知交流电压表的示数为20V，从图示位置开始计时，则下列说法正确的是()A．t＝0.0025s时刻穿过线圈平面的磁通量为150πWbB．穿过线圈平面的最大磁通量为150πWbC．t＝0时刻流过线圈的电流不为零D．电阻R消耗的电功率为10W答案：A解析：电阻R消耗的电功率P＝U2R＝20W，D错误；变压器的匝数比为n1∶n2＝10∶1，故输入电压为200V，最大值为2002V，转速50r/s，故角速度ω＝2πn＝100πrad/s；根据公式Emax＝NBSω＝Nφmaxω，穿过线圈平面的最大磁通量φmax＝EmaxNω＝2002100×2π×50Wb＝250πWb，B错误；图示时刻为中性面位置，故感应电动势为零，故感应电流为零，C错误；从中性面开始计时，磁通量的表达式为φ＝φmaxcosωt＝250πcosπ4＝150πWb，A正确．8．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．在发电厂与输电线间连有一升压理想变压器，用等效总电阻是r的两条输电线输电，在输电线与用户间连有一降压理想变压器，则()A．输电线路上电流I2＝U2rB．根据P＝U22r，提高U2，输电线路上损失的电功率变大C．升压理想变压器的输入功率为P1＝I22rD．输电线路上损失的电功率为I2(U2－U3)答案：D解析：因为U2＝U线＋U3，U2≠U线，故输电线路上电流I2＝U线r≠U2r，故选项A错误；输电线路上损失的电功率P线＝U2线r≠U22r，故选项B错；因为U2＝I2r＋U3，U2≠I2r，故升压理想变压器的输入功率为P1＝U1I1＝I2U2≠I2U线，故选项C错；P线＝I2U线＝I2(U2－U3)，故选项D正确．9．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，仍导致降压变压器输出功率不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是()A．适当减小输电线的电阻rB．适当提高n4n3C．适当提高n2n1的同时，降低n4n3D．适当降低n2n1的同时，提高n4n3答案：AC解析：用户得到的功率等于发电机输出的功率减去输电线上损失的功率，减小输电线上损失的功率可适当提高用户的用电功率，而ΔP＝I2r，所以A正确；改变n4n3只是使电压降到用户需要的电压值，对功率无影响，适当提高n2n1，能提高输送电压，减小输送电流，减小功率损失，故C正确，B、D错误．10．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n∶1，原线圈接正弦交流电，电压为u＝U0cos100πt(V)，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R，当电键S接通后，电流表读数为I，电动机带动一电阻为r、质量为m、长为l的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以速度v匀速上升．下列判断正确的是()A．电动机两端电压为IR，其消耗的电功率为I2RB．原线圈中的电流为nI，变压器的输入功率为I2R＋mgv，副线圈电流的频率为50HzC．变压器的输入功率为I2R＋mgv＋B2l2v2rD．电动机的热功率为I2R，副线圈电压的有效值为U0n答案：C解析：电动机两端电压大于IR，IR是电动机线圈电阻R上的电压，用于发热，A错；原线圈中的电流为In，B错；变压器的输入功率为I2R＋mgv＋B2l2v2r，即一部分在电动机线圈电阻R上发热变成内能；另一部分用于对外做功，将其中一部分电能转化为金属杆的机械能，其余部分克服安培力做功，转化为电能，电流通过纯电阻电路转化为金属杆上的焦耳热，C对；副线圈电压的有效值为U02n，D错．11．(多选)如图所示，三只灯泡均正常发光，现将滑动变阻器R的滑片向下移动，已知原线圈上的电压及原、副线圈的匝数均不变，则下列说法中正确的是()A．灯L3变暗B．灯L1和L2均变暗C．变压器原线圈的输入功率变大D．副线圈n2中的电流变大答案：AC解析：由于原线圈上的电压及原、副线圈的匝数均不变，由电压与匝数成正比可知，两个副线圈上的电压均不变．当滑动变阻器R的滑片向下移动时，副线圈n3中的电流增大，电阻R1的电压增大，由闭合电路欧姆定律可得，灯L3两端的电压减小，故灯L3变暗，而副线圈n2的电压及回路中的电阻和电流不发生变化，故灯L1和L2的亮度不变，A正确，B、D错误；由于副线圈n3中的电流增大，则原线圈中的电流也随之增大，故原线圈的输入功率变大，C正确．12．(2015·甘肃河西五市联考)如图为一输电系统，A地有一台升压变压器，B地有一台匝数比为10∶1的降压变压器，降压变压器副线圈上的电流为100A，输出功率是12kW，A、B两地输电线的电阻是20Ω，求：(1)升压变压器输出端的电压；(2)若不用变压器，要在B地得到同样大小的电流和电功率，那么在A地要用多大的电压将电能输出？(3)两情况下输电线上损耗的功率之比是多少？答案：(1)1400V(2)2120V(3)1∶100解析：(1)降压变压器输出功率P2＝I′2U′2代入可得U′2＝120V降压变压器U′1∶U′2＝10∶1可得U′1＝1200V由P2＝U′1I2，可得I2＝10AΔU＝I2R，可得ΔU＝200V线路上的功率损失ΔP＝I22R＝2000W升压变压器输出电压U2＝U′1＋ΔU＝1400V(2)不用变压器时，P出＝12kW，I＝100AP入＝UI＝I2R＋P出可得U＝2120V(3)不用变压器时，线路上的功率损失ΔP′＝I2R＝200000W所以，使用变压器和不使用变压器在线路上的功率损失之比为ΔP∶ΔP′＝1∶100.13．如图所示，MN、PQ是两条在水平面内、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与阻值为R＝0.5Ω的电阻组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比n1∶n1＝2∶1，导轨宽度为L＝0.5m．质量为m＝1kg的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上，在水平外力作用下，从t＝0时刻开始做往复运动，其速度随时间变化的规律是v＝2sinπ2t(m/s)，已知垂直轨道平面向下的匀强磁场的磁感应强度大小为B＝1T，导轨、导体棒、导线和线圈的电阻均不计，电流表为理想交流电流表，导体棒始终在磁场中运动．求：(1)在t＝1s时刻电流表的示数；(2)电阻R上消耗的电功率；(3)从t＝0至1＝3s的时间内水平外力所做的功W.答案：(1)0.35A(2)0.25W(3)2.75J解析：(1)导体棒ab在水平外力作用下，从t＝0时刻开始做往复运动，其速度随时间变化的规律是v＝vmsin2πTtm/s，这里vm＝2m/s，T＝4s，产生的感应电动势为：E＝BLv＝BLvmsin2πTt(V)导体棒两端的最大电压为BLvm＝1V，变压器原线圈输入电压有效值为U1＝BLvm2由变压公式可得副线圈输出电压有效值：U2＝BLvm22所以I2＝U2R，I1＝I22＝BLvm42R＝24A即任意时刻电流表的示数为I1＝24A≈0.35A．(2)电阻R上消耗的功率为P＝B2L2v2m8R＝0.25W.(3)由能量守恒定律，从t＝0至t＝3s＝3T4的时间内水平外力所做的功为W＝P·