届高考物理二轮复习交变电流变压器作业浙江专用Word文档格式.docx
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2.如图2所示,把电阻R、电感线圈L、电容器C并联,三个支路中分别接有一灯泡。
接入交流电源后,三盏灯亮度相同。
若保持交流电源的电压不变,使交变电流的频率减小,则以下判断正确的是( )
图2
A.与线圈L连接的灯泡L1将变暗
B.与电容器C连接的灯泡L2将变暗
C.与电阻R连接的灯泡L3将变暗
D.三盏灯泡的亮度都不会改变
解析 若保持交流电源的电压不变,使交变电流的频率减小,对电阻没有影响,而电容器对电流阻碍变大,线圈对电流阻碍作用变小。
所以灯泡L1将变亮,灯泡L2将变暗,灯泡L3亮度不变,选项B正确。
答案 B
3.(2018·
浙江温州二外月考)如图3所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交变电流的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦交变电流的图象如图线b所示,以下关于这两个正弦交变电流的说法正确的是( )
图3
A.交变电流b电压的有效值为V
B.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
C.交变电流a电压的瞬时值为u=10sin5πt(V)
D.线圈先后两次转速之比为3∶2
解析 由图象可知Ta∶Tb=2∶3,故ωa∶ωb=3∶2,交变电流最大值Um=NBSω,故Uma∶Umb=3∶2,故Umb=Uma=V,所以交变电流b电压的有效值为V=V,选项A正确;
由图可知t=0时刻线圈均在中性面,穿过线圈的磁通量最大,选项B错误;
由图象可知,交变电流a电压的最大值为10V,角速度为ω==5πrad/s,所以交变电流a电压的瞬时值为u=10sin5πtV,选项C正确;
由图象可知TA∶TB=2∶3,故nA∶nB=3∶2,选项D正确。
答案 ACD
4.(2018·
浙江瓯海一中模拟)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动,如图4所示,产生的感应电动势如图5所示。
则( )
图4 图5
A.t=0.015s时线框的磁通量变化率为零
B.t=0.01s时线框平面与中性面重合
C.线框产生的交变电动势的有效值为311V
D.交变电动势的表达式e=311sin(100πt)V
解析 由图象知t=0.015s时,感应电动势为最大,则穿过线框的磁通量变化率最大,选项A错误;
当t=0.01s时,电动势为零,线圈平面与磁场方向垂直,位于中性面,选项B正确;
线框产生的交变电动势的有效值为V,选项C错误;
线圈转动的周期为0.02s,故角速度为100πrad/s,故交变电动势的表达式e=311sin(100πt)V,选项D正确。
5.(2018·
浙江新昌天姥中学高三周练)如图6所示,理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,副线圈匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220sin(100πt)V,电阻R=44Ω,电压表、电流表均为理想交流电表。
下列说法正确的是( )
图6
A.交变电流的频率为50Hz
B.电压表的示数为44V
C.电流表A1的示数为5A
D.电流表A2的示数为1A
解析 交变电流的周期为T=s=0.02s,f==50Hz,选项A正确;
原线圈的电压有效值为220V,根据电压与匝数成正比=知,副线圈电压即电压表的示数为44V,则电流表A2的示数为I2==1A,电流与匝数成反比,所以电流表A1的示数为I1=×
1A=0.2A,选项B、C错误,D正确。
答案 AD
6.如图7(a)所示,一理想变压器原副线圈匝数比为1∶2,原线圈接某正弦交流电源,副线圈接“220V,100W”的灯泡,灯泡恰好正常发光,灯泡的伏安特性曲线如图(b)所示,若将副线圈接上述电源,灯泡接原线圈,再串联一个阻值为110Ω的定值电阻,则灯泡的实际功率约为( )
图7
A.7WB.12W
C.25WD.50W
解析 由原线圈接电源,“220V,100W”的灯泡恰好正常发光,可知电源电动势的有效值为110V。
副线圈接电源,原线圈串联110Ω的定值电阻,原线圈可看做电动势为55V,内阻为110Ω的电源,做出其路端电压和电流的U-I图线,与小灯泡的伏安特性曲线相交于40V,0.18A处,则灯泡的实际功率约为P=UI=7.2W,选项A正确,B、C、D错误。
答案 A
7.(2018·
浙江东阳模拟)图8甲中理想变压器原副线圈的匝数比为=,电阻R=10Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关,原线圈接正弦交变电流,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示,现将S1接1,S2闭合,此时L2正常发光,下列说法正确的是( )
图8
A.输入电压u的表达式为u=20sin(50πt)V
B.只断开S2后,L1、L2均正常发光
C.只断开S2后,原线圈的输入功率将减小
D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为1.6W
解析 周期是0.02s,ω=rad/s=100πrad/s,所以输入电压u的表达式应为u=20sin(100πt)V,选项A错误;
只断开S2后,负载电阻变大为原来的2倍,电压不变,副线圈电流变小为原来的一半,L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一,选项B错误;
只断开S2后,L1、L2串联,电阻变大,副线圈上电流变小,由=知原线圈电流变小,原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小,选项C正确;
若S1换接到2后,则U2=U1=4V,电阻R电压有效值为4V,R消耗的电功率为=1.6W,选项D正确。
答案 CD
8.(2018·
浙江桐乡五校联考)普通的交流电表不能直接接在高压输电线上测量交流电流,通常要与电流互感器配合使用。
图9中电流互感器ab间线圈匝数较多,cd间线圈匝数较少。
图9
A.ab接MN、cd接PQ,Iab>
Icd
B.ab接PQ、cd接MN,Iab<
C.在使用电流互感器时,副线圈可以不用接地
D.在使用电流互感器时,副线圈不得处于开路状态
解析 电流互感器的作用是使大电流变成小电流,根据电流与匝数成反比,原线圈的匝数小于副线圈的匝数,故ab接PQ、cd接MN,且Iab<
Icd,选项A错误,B正确;
由于高压电流互感器的原线圈一侧为高压,当原、副线圈之间因绝缘损坏出现高压击穿时,将导致高压进入低压,如果副线圈一端接地,则将高压引入了大地,可确保人身及设备的安全,选项C错误;
电流互感器副线圈一侧不允许开路。
二次开路可能产生严重后果,一是铁芯过热,甚至烧毁互感器;
二是由于副线圈绕组匝数很多,会感应出危险的高电压,危及人身和设备的安全,选项D正确。
9.(2018·
丽水选考模拟)如图10甲所示为一个小型电风扇的电路简图,其中理想变压器的原、副线圈匝数之比n1∶n2=10∶1,接线柱a、b接上一个正弦交变电源,电压随时间变化规律如图乙所示,输出端接有额定电压均为12V的灯泡和风扇电动机,电动机线圈电阻r=2Ω。
接通电源后,灯泡正常发光,风扇正常工作,则( )
图10
A.电阻R两端的电压是10V
B.通过风扇电动机的电流是6A
C.通过灯泡的交变电流频率是100Hz
D.风扇突然卡住的瞬间,灯泡变暗
解析 据题图乙可知原线圈电压的有效值为220V,周期为0.02s,故其频率为50Hz。
由于理想变压器原、副线圈的电压跟匝数成正比,故副线圈两端的电压为22V,又额定电压为12V的灯泡正常发光,故电阻R两端的电压是10V,选项A正确;
风扇电动机不是纯电阻用电器,故风扇电动机线圈两端的电压小于12V,通过风扇电动机的电流小于6A,选项B错误;
变压器不改变交变电流的频率,故通过灯泡的交变电流频率是50Hz,选项C错误;
风扇突然卡住的瞬间,风扇电动机线圈两端的电压增大,通过风扇的电流增大,则副线圈干路电流增大,R两端的电压增大,由于原、副线圈匝数不变,故副线圈两端的电压不变,加在灯泡两端的电压减小,灯泡变暗,选项D正确。
10.(2018·
台州选考模拟)如图11甲所示,标有“220V 40W”的灯泡和标有“20μF 300V”的电容器并联到交流电源上,
为交流电压表,交流电源的输出电压如图乙所示,闭合开关。
下列判断正确的是( )
图11
A.t=时刻,
的示数为零
B.灯泡恰好正常发光
C.电容器可能被击穿
D.
的示数保持110V不变
解析
的示数应是电压的有效值220V,选项A、D错误;
电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压,灯泡正常发光,选项B正确;
电压的峰值Um=220V≈
311V,大于电容器的额定电压,故有可能被击穿,选项C正确。
答案 BC
11.(2018·
浙江秀州中学高三月考)一自耦变压器如图12所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈,通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。
在a、b间输入u=220sin(100πt)V交变电压,滑动触头处于图示M位置时,灯泡L能正常发光。
图12
A.交流电源的频率变为100Hz时,可使灯泡变亮
B.减小电容器C的电容,可使灯泡变亮
C.将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,电压表示数变小且小于220V
D.将滑动触头从N点逆时针旋转到M点的过程中,电压表示数变大且大于220V
解析 在a、b间输入电压u=220sin(100πt)V,可知交变电流的频率为50Hz,当交流电源的频率变为100Hz时,由于电容器对交变电流的阻碍作用减小,故可使灯泡变亮,选项A正确;
减小电容器C的电容,则对交变电流的阻碍作用增大,使灯泡变暗,选项B错误;
根据变压器原理=,知自耦变压器的原线圈匝数大于副线圈匝数时,输出电压小于220V,将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,自耦变压器的副线圈匝数减小,电压表示数变小,选项C正确,D错误。
答案 AC
12.远距离输电装置如图13所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器,输电线等效电阻为R。
图13
A.当开关由a改接为b时,电压表读数变大
B.当开关由a改接为b时,电流表读数变大
C.闭合开关后,电压表读数变大
D.闭合开关后,电流表读数变大
解析 当开关由a改接为b时,升压变压器的原线圈匝数增加,副线圈匝数不变,所以输送电压变小,降压变压器的输入电压和输出电压均变小,电压表读数变小,选项A错误;
当开关由a改接为b时,输送电压变小,升压变压器的输出功率变小,电源的输入功率P1=I1U1也变小,则通过升压变压器原线圈的电流I1变小,即电流表读数变小,选项B错误;
闭合开关后,负载电阻减小,输电电流增大,则线路损失电压增大,降压变压器的输入电压和输出电压均变小,电压表读数变小,选项C错误;
闭合开关后,输电电流增大,则通过原线圈中的电流增大,电流表读数变大,选项D正确。
答案 D
13.(2018·
浙江台州路桥中学模拟)如图14甲所示的电路中,变压器原、副线圈匝数比为2∶1,L1、L2、L3是规格均为“10V 5W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表。
闭合开关S后,该变压器cd输入端交变电压u的图象如图乙。
以下说法正确的是( )
图14
A.ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=20sin100πt(V)
B.ab输入端输入功率Pab=15W
C.电流表的示数为1A,且三只灯泡均正常发光
D.若断开开关S,电压表V的示数将变小
解析 由cd输入端交变电压最大值为20V,有效值是U=20V,副线圈电压为U′=×
U=10V,所以副线圈两只灯泡均能正常发光。
灯泡的额定电流I0==A=0.5A;
电流表的读数为I2=2I0=1A,原线圈电流为I1=×
I2=0.5A,所以原线圈的灯泡也能正常发光,ab输入端电压有效值为Uab=U+UL3=20V+10V=30V;
输入端电压的瞬时值表达式为uab=30sin100πt(V),选项A错误,C正确;
三个灯泡都正常发光,所以ab输入端输入功率Pab=3×
5W=15W,选项B正确;
若将S断开,则副线圈上的输出电流将减小,所以原线圈的输入电流也减小,则流过灯泡L3的电流减小,L3两端的电压减小,所以原线圈上的电压增大,即电压表V读数将变大,选项D错误。
14.某大型光伏电站的功率是500kW,电压为12V,送往外地时,先通过逆变器(作用是将直流电压转变为高频的高压交流电)转化为220V的交流电(转化效率为80%),然后经变压器Ⅰ升压为20000V,通过总电阻为R=20Ω的输电线路送往某地,再经变压器Ⅱ降为220V,电压供用户使用,如图15所示,下列说法正确的是( )
图15
A.变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为1000∶11
B.变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为11∶1000
C.用户最多可使用的功率为392kW
D.用户负载越多,线路上损耗的功率越小
解析 直流电转变为交流电后的功率为
P=500×
0.8kW=400kW
根据=可得==
电线上损失的电压为
ΔU=I2R=R=×
20V=400V
则U3=U2-ΔU=20000V-400V=19600V
由=
得==,选项A错误,B正确;
回路中损失的功率为ΔP=IR=R=×
20kW=8kW,所以用户得到的功率为P用=P-P损=400kW-8kW=392kW,选项C正确;
根据电路中输入功率等于输出功率可知当用户负载越多,线路上损耗的功率越大,选项D错误。