【与名师对话】高考物理总复习10.2变压器电能的输送课时作业新人教版选修3-21.(2022·四川卷)用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流图象如图所示，则( )A．变压器输入功率约为3.9WB．输出电压的最大值是110VC．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋)A解析：根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则P入＝P出＝P负＝110×W≈3.9W，故A选项正确；由于题干中变压器输出电压的数值是有效值，则变压器的输出电压的最大值应是110V，故B选项错误；根据理想变压器的变压比关系式＝可得，变压器原、副线圈匝数比＝＝，故C选项错误；根据题图可得，负载电流的函数表达式为i＝Imsin，解得i＝0.05sin(100πt)A，故D选项错误．答案：A2．如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是( )A．U1>U2 B．U2>U3C．U3>U4D．U3＝U1＋U2解析：电能从发电站先经升压变压器升压再输送，到达用户时再用降压变压器降压，故U1<U2，U3>U4，U3＝U2＋ΔU，即U3>U2，选项B、C正确．答案：BC3．(2022·天津卷)通过一理想变压器，经同一线路输送相同电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2/P1分别为( )A．PR/kU,1/nB．(P/kU)2R,1/nC．PR/kU,1/n2D．(P/kU)2R,1/n2解析：根据理想变压器的变压比有k＝，nk＝，线路的输送功率不变有P＝U1I1＝U2I2，根据焦耳定律有P1＝IR＝2R＝2R，P2＝IR＝2R＝2R，＝，D正确．答案：D4．(2022·汕头质量测评)一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶6\n1，原线圈两端接一正弦式交变电流，其电压u随时间t变化的规律如图所示，则副线圈两端电压的有效值和频率分别为( )A．110V,50HzB．110V,0.5HzC．220V,50HzD．220V,0.5Hz解析：变压器不改变交变电流的频率，由题u－t图象看出，该交变电压的周期T＝2×10－2s，故其频率f＝＝Hz＝50Hz；由题u－t图象还可看出，该交变电压的最大值Um＝311V，故其有效值U＝＝V≈220V，代入变压器的变压比公式得副线圈两端电压的有效值U2＝U1＝U＝×220V＝110V．综上所述，正确选项为A.答案：A5．正弦式电流经过匝数比为＝的理想变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如图(甲)所示方式连接，R＝10Ω.图(乙)所示是R两端电压u随时间变化的图象，Um＝10V，则下列说法中正确的是( )A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝cos100πt(A)B．电流表A的读数为0.1AC．电流表A的读数为AD．电压表的读数为Um＝10V解析：由题图(乙)所示图象知T＝2×10－2s，f＝50Hz，ω＝2πf＝100πrad/s，Im＝＝A，故iR＝cos100πt(A)，A正确；再根据＝，I2＝＝1A知，电流表的读数为0.1A，B正确，C错误；电压表读数应为电压的有效值，U＝＝10V，故D错误．答案：AB6．(2022·黄冈模拟)“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机．该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如下图所示．发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω.安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时( )型号AED6500S最大输出功率60kW6\n输出电压范围220～300VA．输电线路中的电流为20AB．发电机的实际输出电压为300VC．在输电线路上损失的电功率为8kWD．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300V解析：当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I＝P/U＝200A，选项A错误；发电机的实际输出电压为：U＋Ir×2×400＝220V＋200×2.5×10－4×2×400V＝280V，选项B错误；在输电线路上损失的电功率为P损＝I2r×2×400＝2022×2.5×10－4×2×400W＝8000W＝8kW，选项C正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是280×1.4V＝392V，选项D错误．答案：C7．(2022·郑州市高中第三次质量预测)如图甲所示，是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板的间隙引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )A．电压表的示数等于5VB．电压表的示数等于3.53VC．n2<1414n1时，不可能实现点火D．设变压器原、副线圈交流电的频率分别为f1和f2，则f1∶f2＝n1∶n2解析：电压表的示数为U1＝＝V，选项A错误，选项B正确，变压器副线圈两端电压U2≥V＝V，＝≤，选项C错误；变压器不能改变交流电的频率，选项D错误．答案：B8．(2022·山东潍坊市高三一模)如图是一个理想变压器的示意图，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，R0是定值电阻，保持交变电压U1不变．下列说法正确的是( )A．若P的位置不变，S由a合到b处，则电流表示数减小B．若P的位置不变，S由a合到b处，则电压表示数增大C．若S置于b处，将P向上滑动，则电流表示数增大D．若S置于b处，将P向上滑动，则电压表示数增大解析：设变压器原副线圈的匝数分别为n1和n2，副线圈两端的电压为U26\n，因为变压器是理想变压器故有＝，S由a合到b处，n1减小则U2增大，又负载电阻不变，故变压器输出电流I2和输出功率P2都增大，输入功率P1＝U1I1也增大，所以I1增大，即电流表的示数增大．电压表的示数U＝I2R因I2增大可知会增大．所以A错B对．S置于b处，n1、n2不变，U1不变，则U2不变，将P向上滑动，R增大则I2减小，电压表示数U＝U2－I2R2增大；结合＝，可知I1减小，即电流表示数减小．所以C错D对．答案：BD9．(2022·郑州市高中毕业第二次质量预测)下图为某款电吹风的电路图．a、b、c、d为四个固定触点．可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态．n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数．该电吹风的各项参数如下表所示．下列说法正确的有( )热风时输入功率460W冷风时输入功率60W小风扇额定电压60V正常工作时小风扇输出功率52WA．吹冷风时触片P与触点b、c接触B．可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60ΩC．变压器两线圈的匝数比n1∶n2＝13∶15D．若把电热丝截去一小段后再接入电路，电吹风吹热风时的功率将变小，吹冷风时的功率不变解析：吹冷风时，电热丝不工作，选项A正确；小风扇为非纯电阻用电器，欧姆定律不适用，选项B错误；n1∶n2＝60∶220＝3∶11，选项C错误；电热丝截去一小段后，电阻R减小，P＝增大，选项D错误．答案：A10．(2022·青岛市高三统一质量检测)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接一个交流电动机，电动机线圈的电阻为R.将原线圈接在电压为U＝Umsinωt的正弦交流电源上，电动机的输入功率为P0，电动机带动半径为r的转轮以角速度ω匀速转动，将质量为m的物体匀速提升，若不计电动机的机械损耗，则以下判断正确的是( )A．物体上升的速度v＝rωB．变压器输入功率kP0C．原线圈中的电流为6\nD．电动机的输出功率为P0－解析：物体上升的速度即转轮边缘的线速度v＝rw，选项A正确；理想变压器的输入功率等于输出功率，等于电动机的输入功率，即P0选项B错误；变压器原线圈两端电压U1＝，功率P0＝I1U1，I1＝，选项C正确；由变压器的电流比：＝＝，I2＝kI1＝，电动机的输出功率P出＝P0－I·r＝P0－，选项D错误．答案：AC11．理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U＝2V．求：(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A．则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？解析：(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U1/n1＝U2/n2＝U，则n1＝1650匝．(2)当开关S断开时，有：U1I1＝U2I2，I1＝＝A.(3)当开关S断开时，有：RL＝U2/I2＝44Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝RL/2＝22Ω，副线圈中的总电流为I2′，则I2′＝U2/R′＝10A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝A.答案：(1)1650匝 (2)A (3)A12．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P＝1.82×107kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10m/s2)：(1)若三峡电站上、下游水位差按h＝100m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1＝4.5×105kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500kV，而发电机输出的电压约为U0＝186\nkV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．解析：(1)一年里水流做功(即减少的势能)W′＝Qρgh.水流的势能转化为电能的效率η＝＝，将数据代入上式得η≈67%.(2)设每台发电机组平均年发电n天，则W＝Pt，即P×n×24＝W.所以n＝＝天≈192.3天．(3)升压变压器原、副线圈的匝数比＝＝＝，输电线上的电流I＝＝900A.损失功率P损＝5%P1＝I2r，所以r≈27.8Ω.答案：(1)η＝ 67% (2)192.3天(3) 27.8Ω6
