4高三物理試題下冊
高三物理試題下冊一、單項選擇題
1.(2011年浙江寧波模擬)如圖所示為一理想變壓器,原、副線圈的匝數之比為1∶n,副線圈接一定值電阻R,則()
A.若ab之間接直流電壓U,則R中的電流為nUR
B.若ab之間接直流電壓U,則原、副線圈中的電流均為零
C.若ab之間接交流電壓U,則原線圈中的電流為n2UR
D.若ab之間接交流電壓U,則副線圈中的電流為UnR
解析:選C.若ab之間接直流電壓U,則副線圈兩端的電壓為0,則R中的電流為0,但原線圈中的電流不為零,選項A、B均錯;若ab之間接交流電壓U,則副線圈兩端的電壓為U2=nU,副線圈中的電流為I2=nUR,則原線圈中的電流為I1=n2n1I2=n2UR,選項C正確而D錯誤.
2.(2011年廣東中山模擬)如圖所示,L1和L2是輸電線,甲是電壓互感器,乙是電流互感器.若已知變壓比為1000∶1,變流比為100∶1,并且知道電壓表示數為220 V,電流表示數為10 A,則輸電線的輸送功率為()
A.2.2103 W B.2.210-2 W
C.2.2108 W D.2.2104 W
解析:選C.根據U1U2=n1n2=I2I1得,U1=2.2105 V,I1=1000 A,所以輸電線的輸送功率P=U1I1=2.2108 W,C正確.
3.(2010年高考四川理綜卷)如圖甲所示電路中,A1、A2、A3為相同的電流表,C為電容器,電阻R1、R2、R3的阻值相同,線圈L的電阻不計.在某段時間內理想變壓器原線圈內磁場的變化如圖乙所示,則在t1~t2時間內()
A.電流表A1的示數比A2的小
B.電流表A2的示數比A3的小
C.電流表A1和A2的示數相同
D.電流表的示數都不為零
解析:選C.理想變壓器原、副線圈的磁場變化情況相同,由圖乙知原線圈的磁場均勻變化,據法拉第電磁感應定律E=nt=nBtS知副線圈中產生恒定電流,線圈對直流電無阻礙作用,直流電不能通過電容器,所以電流表A1、A2的示數相同,A3的示數為0,C選項符合題意.
4.(2011年寧夏銀川模擬)如圖所示為一理想變壓器在兩種情況下工作的示意圖.其中燈泡L2、L3的功率均為P,且L1、L2、L3為相同的燈泡,原、副線圈匝數比為n1∶n2=4∶1,則圖甲中L1的功率和圖乙中L1的功率分別為()
A.P,P B.16P,14P
C.14P,16P D.16P,4P
解析:選B.對甲圖,由n1∶n2=4∶1知U1=4U2,而P=U22R得P1=U21R=16P,對乙圖:n1I1=n2I2+n3I3,2n2I2=n1I1,I1=2n2n1I2=12I2,而P=I22R得P1=I21R=14P,故B項正確.
二、雙項選擇題
5.(2010年高考山東卷)一理想變壓器原、副線圈的匝數比為10∶1,原線圈輸入電壓的變化規律如圖甲所示,副線圈所接電路如圖乙所示,P為滑動變阻器的觸頭.下列說法正確的是()
A.副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz
B.副線圈輸出電壓的有效值為31 V
C.P向右移動時,原、副線圈的電流比減小
D.P向右移動時,變壓器的輸出功率增加
解析:選AD.由原線圈輸入電壓的'變化規律可知,輸入交變電壓的周期為0.02 s,頻率為50 Hz,所以副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz,選項A正確;原線圈輸入電壓的最大值為310 V,有效值為220 V,根據變壓公式,副線圈輸出電壓的有效值為22 V,選項B錯誤;由變壓器交流公式知,原、副線圈的電流比只與匝數比有關,選項C錯誤;滑動變阻器的滑動觸頭向右移動,電阻減小,副線圈輸出電流增大,輸出功率增加,選項D正確.
6.(2011年東北地區名校聯考)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數比為1∶5,原線圈兩端的交變電壓為u=202sin100t(V).氖泡在兩端電壓達到100 V時開始發光,下列說法中正確的有()
A.開關接通后,氖泡的發光頻率為100 Hz
B.開關接通后,電壓表的示數為100 V
C.開關斷開后,電壓表的示數變大
D.開關斷開后,變壓器的輸出功率不變
解析:選AB.在解題時要注意變壓器的三個決定關系,副線圈電壓由原線圈決定,則不論負載如何變化,電壓表的讀數不變,始終為有效值100 V,B正確;交流電每個周期內氖管發光兩次,每秒發光100次,則氖管發光頻率為100 Hz,開關斷開后,負載電阻增大、電流減小,則變壓器的輸出功率減小.
7.(2011年山東濟南模擬)為了減少輸電線路中電力損失,發電廠發出的電通常是經過變電所升壓后通過遠距離輸送,再經變電所將高壓變為低壓.某變電所將電壓u0=110002sin100t V的交流電降為220 V供居民小區用電,則變電所變壓器()
A.原、副線圈匝數比為50∶1
B.副線圈中電流的頻率是50 Hz
C.原線圈的導線比副線圈的要粗
D.輸入原線圈的電流等于居民小區各用電器電流的總和
解析:選AB.u0=110002sin100t V中的110002指的是電壓的最大值,有效值為11000 V,則原、副線圈之間的匝數之比等于兩線圈的電壓之比,即50∶1,A正確;由=100得頻率為50 Hz,變壓器不改變電流的頻率,因此,副線圈的頻率也是50 Hz,B正確;電流與匝數成反比,即原線圈的電流比副線圈電流要小,因此,副線圈的導線要比原線圈粗,C錯誤;居民小區各個用電器都是并聯的,它們的電流總和等于副線圈中的電流,D錯誤.
8.(2010年高考全國卷Ⅱ)圖中為一理想變壓器,其原線圈與電壓有效值不變的交流電源相連,P為滑動頭.現令P從均勻密繞的副線圈最底端開始,沿副線圈勻速上滑,直至白熾燈泡L兩端的電壓等于其額定電壓為止.用I1表示流過原線圈的電流,I2表示流過燈泡的電流,U2表示燈泡兩端的電壓,N2表示燈泡消耗的電功率(這里的電流、電壓均指有效值;電功率指平均值).下列四個圖中,能夠正確反映相應物理量的變化趨勢的是()
解析:選BC.副線圈的匝數與P移動的距離成正比,而P移動的距離與時間成正比,因此副線圈的匝數與時間成正比,即n2t,根據變壓規律U1U2=n1n2,得U2=U1n2n1t,選項C正確;電流I2=U2RDtRD,即圖象的斜率表示燈泡的電阻的倒數,其隨著電壓的升高而減小,選項B正確;I1應隨時間變大,選項A錯誤;功率N2=U2I2t2RD,圖象應為曲線,選項D錯誤.
三、非選擇題
9.(2011年長沙模擬)如圖所示,交流發電機電動勢的有效值E=20 V,內阻不計,它通過一個R=6 的指示燈連接變壓器.變壓器輸出端并聯24只彩色小燈泡,每只燈泡都是6 V,0.25 W,燈泡都正常發光,導線電阻不計.求:
(1)降壓變壓器初級、次級線圈匝數比;
(2)發電機的輸出功率.
解析:(1)彩色小燈泡額定電流IL=PU=124 A,次級線圈總電流I2=24IL=1 A.
變壓器輸入功率等于I1U1=I2U2=6 W,
變壓器原線圈電路中,利用歐姆定律可得E=U1+I1R=U2I2I1+I1R=6I1+6I1,
代入E值解得I1=13 A(I1=3 A應舍去,據題意是降壓變壓器,應I1
(2)發電機輸出功率P=I1E=6.67 W.
答案:(1)3∶1 (2)6.67 W
10.收音機的變壓器的初級線圈有1210匝,接在U1=220 V的交流電源上,變壓器有兩個次級線圈.次級線圈Ⅱ的匝數為35匝,次級線圈Ⅲ的匝數是1925匝.如果不計變壓器自身的能量損耗,當變壓器工作時,線圈Ⅱ的電流是0.3 A時,初級線圈的電流I1=0.114 A.求線圈Ⅲ中電流和輸出電壓(電流的計算結果保留三位有效數字).
解析:由U1U2=n1n2及U1U3=n1n3知
U2=n2n1U1=351210220 V=6.36 V
U3=n3n1U1=19251210220 V=350 V
不計變壓器自身的能量損耗,由能量轉化和守恒定律有P1=P2+P3
即:I1U1=I2U2+I3U3
解得I3=I1U1-I2U2U3=0.0662 A.
答案:0.0662 A 350 V
1.(2010年高考江蘇卷)在如圖所示的遠距離輸電電路圖中,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變.隨著發電廠輸出功率的增大,下列說法中正確的有()
A.升壓變壓器的輸出電壓增大
B.降壓變壓器的輸出電壓增大
C.輸電線上損耗的功率增大
D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大
解析:選CD.對升壓(或降壓)變壓器而言,由變壓器電壓比U1∶U2=n1∶n2知,輸入電壓不變,匝數不變,輸出電壓不變,故A選項不正確;由P=UI知,U不變,P增大,故I增大,使得輸電線上的電壓損耗U=I2R線增大,功率損耗P=I22R線增大,所以降壓變壓器上的輸入電壓減小,輸出電壓減小,所以B不正確,C正確;因為輸電線上損耗的功率占總功率的比例為PP1=I22R線P1=P1U1n1n22R線P1=P1n21R線U21n22P1,所以隨發電廠輸出功率變大,該值變大,D正確.
2.(2011年廣東調研)水利發電具有防洪、防旱、減少污染多項功能,是功在當代、利在千秋的大事,現在水力發電已經成為我國的重要能源之一.某小河水流量為40 m3/s,現欲在此河段安裝一臺發電功率為1000千瓦的發電機發電.
(1)設發電機輸出電壓為500 V,在輸送途中允許的電阻為5 ,允許損耗總功率的5%,則所用升壓變壓器原、副線圈匝數比應是多少?
(2)若所用發電機總效率為50%,要使發電機能發揮它的最佳效能,則攔河壩至少要建多高?(g取10 m/s2)
解析:(1)設送電電流為I,損耗的功率為P耗,導線電阻為R線,由P耗=I2R線得;
I= P耗R線= 10001030.055 A
=100 A
設送電電壓為U送,由P=IU得:
U送=PI=1000103100 V=1104 V
則升壓變壓器原、副線圈匝數比:
n原n副=U原U副=50010000=120.
(2)發電時水的重力勢能轉化為電能,故:
50%mgh=Pt
其中:mt=Vt=110340 kg/s
=4104 kg/s
所以h=Ptmg0.5
=10001034104100.5 m=5 m.
答案:(1)1∶20 (2)5 m
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