高考物理一轮复习题及答案解析 远距离输电.docx

选择题专练卷(八)　交变电流　变压器　远距离输电

一、单项选择题
1．某交流电源电动势与时间呈正弦函数关系，如图1所示，已知该电源输出功率为200 kW，现用5 000 V的高压输电，输电线总电阻为25 Ω，用户端利用匝数比为20∶1的变压器降压，则下列说法中正确的是(　　)

图1
A．该交变电流电动势的有效值为220 V
B．输电线中的电流为200 A
C．用户端的交变电流频率为2 Hz
D．用户端的电压为200 V
2．如图2所示，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＝220sin(100πt)V。副线圈接入电阻的阻值R＝100 Ω。则(　　)

图2
A．通过电阻的电流是22 A
B．交流电的频率是100 Hz
C．与电阻并联的电压表的示数是100 V
D．变压器的输入功率是484 W
3．某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图3所示，当线圈以较大的转速n匀速转动时，电压表示数是U1，额定电压为U2的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为P，手摇发电机的线圈电阻是r，则有(　　)

图3
A．电流表的示数是
B．变压器的原副线圈的匝数比是U2∶U1
C．变压器输入电压的瞬时值u＝U2sin 2πnt
D．手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是Em＝U1
4．如图4所示，理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压U，U＝220 sin πt(V)，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，电压表接在副线圈c、d两端，输电线的等效电阻为R，原来开关S是断开的。则当S闭合一段时间后(　　)

图4
A．电压表示数不变，示数为22 V
B．电压表示数不变，示数为220 V
C．灯泡L两端的电压将变大
D．电流表示数一定为0
5．如图5所示，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，V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。U1数值不变，现断开S，下列推断中正确的是(　　)

图5
A．U2变小、I3变大
B．U2不变、I3变小
C．I1变小、I2变小
D．I1变大、I2变大
6．如图6所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时(　　)

图6
A．交流电压表V3的示数变小
B．交流电压表V2和V3的示数一定都变小
C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大
D．只有A1的示数变大
7．在图7甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示。已知变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1 A，下列说法正确的是(　　)

图7
A．变压器输出端交流电的频率为5 Hz
B．电流表A2的示数为0.1 A
C．电压表V的示数为220 V
D．变压器的输出功率为220 W
8．如图8所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1 000匝，副线圈的匝数n2＝100匝，R0、R1、R2均为定值电阻，原线圈接入u＝220 sin(100πt)V的交流电，开关S处于断开状态，则(　　)

图8
A．电压表示数为22 V
B．闭合开关S，电压表示数将变大
C．闭合开关S，电流表示数将变小
D．闭合开关S，变压器的输出功率将变大
二、多项选择题
9．一个理想变压器的线圈绕向如图9甲所示。原线圈输入电流的i－t图像如图乙所示，第1 s内电流方向在图甲中已标出，则(　　)

图9
A．灯泡中的电流变化周期为2 s
B．输入电流的有效值小于 A
C．前2 s内灯泡中电流方向从b到a
D．前2 s内铁芯中磁通量的变化率恒定
10．如图10甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈内电阻为1.0 Ω，外接灯泡的电阻为9.0 Ω。则(　　)

图10
A．在t＝0.01 s的时刻，穿过线圈磁通量为最大
B．瞬时电动势的表达式为e＝6sin 50πt(V)
C．电压表的示数为6 V
D．通过灯泡的电流为0.6 A

图11
11．如图11所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2。导线的等效电阻为R。现将开关S闭合，若变压器原线圈两端的交流电压保持不变，则下列说法中正确的是(　　)
A．电阻R两端的电压变大
B．通过灯泡L1的电流增大
C．原线圈中的电流减小
D．变压器的输入功率变大
12．如图12所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表，开始时，开关S接通，当S断开时，以下说法中正确的是(　　)

图12
A．原线圈两端P、Q间的输入电压减小
B．原线圈中电流表示数减小
C．等效电阻R上消耗的功率变大
D．灯泡L1和L2变亮
13．如图13所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 100匝，副线圈匝数n2＝220匝，交流电源的电压u＝220sin 100πt(V)，电阻R＝44 Ω，电压表、电流表均为理想电表，则(　　)

图13
A．交流电的频率为50 Hz
B．电流表A1的示数为0.2 A
C．电流表A2的示数为 A
D．电压表的示数为44 V
14．如图14所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，接线柱a、b接在电压为u＝22sin(100πt)V的正弦交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器。下列说法中正确的是(　　)

图14
A．t＝ s时，a、b两点间电压的瞬时值为11 V
B．t＝ s时，电压表的读数为220 V
C．当R2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大
D．在1分钟内电阻R1上产生的热量为55 000 J

答 案
1．选D　由题图可知，交流电的周期T＝2×10－2 s，故频率f＝＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，所以C错误；由图像可知交流电的最大值为220 V，因此其有效值为 V＝220 V，故A错误；由题意可知，输电线中电流I＝＝ A＝40 A，故B错误；因输电线总电阻是25 Ω，输电线电阻损失电压为U损＝IR＝40×25 V＝1 000 V，由U用＝(5 000－1 000)× V＝200 V，故D正确。
2．选C　由原副线圈电压跟匝数成正比可知副线圈的电压有效值为100 V，故与电阻并联的电压表的示数是100 V，C正确；通过电阻的电流为1 A，A错误；交流电的频率f＝＝＝50 Hz，B错误；由P＝U2/R可得副线圈电阻消耗的功率为100 W，故变压器的输入功率是100 W，D错误。
3．选A　理想变压器原副线圈的功率相等，由P＝UI知电流表的示数即流过原线圈的电流为，A正确；变压器原副线圈的匝数比等于电压比，即n1∶n2＝U1∶U2，B错误；由交流电瞬时值表达式u＝Umsin ωt可知变压器输入电压的瞬时值为u＝U1sin 2πnt，C错误；由于手摇发电机的线圈有内阻，故产生的电动势的最大值大于U1，D错误。
4．选A　S闭合前后，由于原副线圈匝数比不变，电压表测的是副线圈的电压，故电压表的示数(有效值)不变，仍为22 V，选项A正确B错误；S闭合后，由于通的是交变电流，故电容器持续充放电，电流表示数不为0，选项D错误；电容器通交流，故流过灯泡的电流减小，灯泡两端电压减小，选项C错误。
5．选C　理想变压器的电压与匝数成正比，由于理想变压器原线圈接的电压不变，则副线圈电压不变，所以V2的示数U2不变，当S断开之后，并联电路的电阻变大，副线圈的电阻也就变大，由于副线圈电压不变，所以副线圈的总电流减小，即I2变小，由于电流与匝数成反比，当副线圈的电流减小时，原线圈的电流也要减小，所以I1变小，由于副线圈的总电流减小，R1的电压减小，并联电路的电压就会增大，所以R3的电流I3就会增大，所以C正确，故选C。
6．选A　由原副线圈的电压跟线圈匝数成正比可知副线圈两端的电压不变，即V2的示数不变。开关S闭合时，副线圈电路的总电阻减小，流过副线圈的总电流增大，即电流表A2的示数增大，由原副线圈的电流跟线圈匝数成反比可知原线圈两端的电流增大，即A1的示数变大。由于输电线ab的电阻不可以忽略，所以A3所在支路两端的电压减小，A3、V3的示数减小，所以只有选项A正确。
7．选D　由图乙可知，交流电的周期为0.02 s，由f＝可知其频率为50 Hz，A错误；原副线圈的电流跟线圈匝数成反比，故电流表A2的示数为10 A，B错误；由图乙可知交流电的最大值是220 V，故其有效值为220 V，即电压表V的示数为220 V，C错误；由P＝UI可知变压器的输出功率为220 W，D正确。
8．选D　由＝可知副线圈两端电压的有效值为22 V，开关S断开时，电压表测的是R1两端的电压，故电压表示数一定小于22 V，A错误；闭合开关S后，副线圈总电阻减小，总电流增大，R0分得的电压增大，加在副线圈两端的电压不变，故电压表示数减小，由＝可知原线圈中的电流增大，由P＝UI可知原线圈的输出功率增大，选项B、C错误D正确。
9．选BD　灯泡中的电流变化周期为4 s，输入电流的有效值小于 A，选项A错误，B正确；由楞次定律可判断出，前2 s内灯泡中电流方向从a到b，前2 s内铁芯中磁通量的变化率恒定，选项C错误，D正确。
10．选AD　在t＝0.01 s的时刻，电动势为0，则线圈位置为中性面，穿过线圈的磁通量最大，故A正确；电动势的最大值为Em＝6 V，周期为0.02 s，则瞬时电动势的表达式为e＝Emsin(V)，即e＝6sin(100πt)(V)，故B错误；电压表的示数为外电阻的电压：E＝6× V＝5.4 V，故C错误；通过灯泡的电流为I＝＝0.6 A，故D正确。
11．选AD　开关S闭合后，副线圈的电阻减小，电流变大，R的电阻没有变，电流增大，所以R两端的电压增大，故A正确；副线圈电压由原线圈的电压和匝数比决定，而原线圈电压和匝数比都没有变，所以副线圈输出电压不变，故灯泡L1两端的电压减小，通过灯泡L1的电流减小，B错误；原副线圈的电流跟匝数成反比，副线圈电流增大，原副线圈匝数比没有变，所以原线圈电流增大，C错误；副线圈的电压不变，电流增大，则输出功率增大，故变压器的输入功率变大，故D正确。
12．选BD　原线圈两端P、Q间的输入电压由交流电源决定，故不变，A错误；当S断开后，副线圈上的总电阻增大，由于原副线圈的匝数比不变，副线圈的输入电压不变，所以流过副线圈的电流减小，则流过原线圈的电流变小，电流表的示数减小，B正确；流过副线圈的电流减小，输电线上电压损失减小，电阻R上的功率变小，灯泡L1和L2两端电压增大，功率增大，灯泡L1和L2变亮，C错误D正确。
13．选ABD　交流电的频率f＝＝＝50 Hz，故A正确；电阻R的电流为＝ A＝1 A，根据原副线圈的电流与匝数成反比，可以求得原线圈的电流为0.2 A，所以B正确；电流表A2的示数为＝ A＝1 A，C错误；电压表的示数为U2＝U1＝44 V，故D正确。
14．选BC　t＝ s时，a、b两点间电压的瞬时值为u＝22 sin V＝11 V，所以A错误。无论何时，最大值为U＝22V，所以有效值U1＝＝22 V，根据变压器的原副线圈的电压比等于匝数比，即＝＝，所以U2＝220 V，即电压表读数为220 V，所以B正确。当R2的温度升高时，R2的电阻减小，导致副线圈电路的总电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，电流表A测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流也要增加；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以电压表V的示数不变，所以C正确。计算热量用有效值，R1两端的电压有效值为220 V，所以在1分钟内电阻R1上产生的热量为Q＝t＝×60 J＝29 040 J，所以D错误。