2019高考物理三轮冲刺 大题提分 大题精做14 变压器 电能的输送.docx

大题精做十四 变压器 电能的输送精选大题1【山阳质检】如图所示，矩形线圈abcd匝数n100匝，面积S0.5m2，电阻不计，处于磁感应强度T的匀强磁场中。线圈通过金属滑环E、F与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接一只“10 V 10 W”灯泡。接在矩形线圈和原线圈间的熔断器的熔断电流的有效值I1.5 A、电阻忽略不计，现使线圈abcd绕垂直于磁场方向的轴OO以角速度10 rad/s匀速转动，灯泡正常发光。求：(1)线圈abcd中电动势有效值；(2)变压器原、副线圈匝数之比；(3)副线圈中最多可以并联多少盏这样灯泡。【解析】（1）电动势最大值EmnBS502V电动势有效值EEm250V。（2）原线圈输入电压U1E，副线圈输出电压U210V原、副线圈匝数之比：n1n2U1U2501051。（3）在熔断器未熔断情况下，原线圈最大输入功率P1mI1mU1副线圈最大输出功率：P2mP1m灯最多盏数：nP2mP7。2【南宁三中期末】某个水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为2 ，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制为5 kW（即用户得到的功率为95 kW）。请你设计两个变压器的匝数比。(1)画出远距离输送电能的线路示意图。(2)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？(3)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？(4)两变压器的匝数比各应等于多少？【解析】(1)输电线路示意图如图所示。(2)降压变压器输出的电流即用户得到的电流:I4P4U49.5104220475011A431.8A由P损I2R线,得输电线上通过的电流为:IP损R线5103250A。(3)输电线上损失的电压为:U线IR线100V对理想变压器P1P2U2I得升压变压器的输出电压U22000V降压变压器的输入电压U3U2-IR线1900V。(4)根据理想变压器匝数与电压的关系n1n2U1U2250200018n3n4U3U419002209511。1【济宁期末】如图所示，理想变压器原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表和可变电阻R以及若干标称值为“6 V 6 W”的相同灯泡。输入端交变电压u的图象如图所示，电压表的读数为9 V。(1)求变压器原、副线圈的匝数之比n1n2；(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。【解析】（1）根据图象可得，原线圈中电压的最大值U1m272V，有效值为U127V因为副线圈两端电压表的读数为9V，所以U29V变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2U1:U23:1.（2）设原线圈中通过的电流为I1，副线圈中通过的电流为I2.为使副线圈接入的灯泡最多，则I1取允许通过的最大电流的有效值，即为3 A.根据U1I1U2I2解得I29 A正常发光时每个灯泡中电流为I灯P额U额 1 A 所以最多允许接入的灯泡个数为nI2I灯9盏. (3)可变电阻两端的电压为URU2-U额3 V 可变电阻R的阻值为RURI213.2【东营调研】理想变压器原线圈与变阻器串联后接在电压有效值不变的正弦交流电源上，变压器原副线圈匝数比n1n214，副线圈接“200 V 100 W”的用电器RL(设其电阻保持不变)，当变阻器电阻R5 时，用电器RL正常工作。则：(1)正弦交流电源的电压U为多大？(2)变压器ab两端的等效电阻R为多大？(3)通过推算说明欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率，变阻器滑片只能从R5 的位置向哪个方向调？【解析】（1）设理想变压器原线圈两端的电压为U1，原线圈中的电流为I1，则有：U1ULn1n2I1PLU1正弦交流电源电压的有效值为：UU1+IR代入数据解得：U60V（2）ab端输入的电压为：U114UL1420050V；流过电流：I14I24PUL40.52A；则由欧姆定律可知：RU1I1代入数据解得：R50225（3）用电器正常工作时有：U2200V对应的电压为：U150V而电源电压为：U60V则：U210V欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率，则U2200Vab端电压U150V，则电阻分压U210V，故电阻R5，所以滑片应向上调.3【信阳模拟】如图所示，两根平行的光滑金属导轨MN和PQ水平放置，导轨右端接理想变压器的原线圈，变压器副线圈与理想电流表、定值电阻构成一闭合电路。质量为m的导体棒ab放在导轨上，在水平外力F的作用下从t0时刻开始在图示两虚线范围内往复运动，其速度随时问的变化规律为vv0sint。导轨的宽度为L，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度大小为B，定值电阻为R，变压器线圈匝数之比n1n212，导体棒和导轨的电阻均不计。求：(1)从t0到时间内电阻R产生的热量Q；(2)从t0到时间内外力F所做的功W。【解析】（1）ab棒产生的瞬时电动势为E1BLvBLv0sint 其有效值为U122BLv0 由U1U2n1n2可得U2n2n1U12BLv0 从t0到t2时间内电阻R产生的热量为QU22Rt4B2L2v02R （2）从t0到t2时间内电阻R产生的热量为Q114QB2L2v02R从t0到t2时间内ab棒动能增加Ek12mv02 由功能关系可知：WQ1+EKB2L2v02R+12mv024【云南测试】如图所示，匝数n100的正方形线圈abcd固定在竖直平面内，与电阻R1、理想变压器连成电路。在线圈的中心水平放置一个条形磁铁，使磁铁绕竖直方向的轴OO匀速转动，使线圈内的磁通量Wb。已知线圈的电阻r4 ，R146 ，R210 ，其余导线的电阻不计。变压器原、副线圈的匝数比n1n241。求：(1)线圈产生电动势的最大值Em；(2)若断开S2，闭合S1，求磁铁从图示位置转过90的过程中，通过R1的电荷量q；(3)断开S1，闭合S2，求R2消耗的功率P。【解析】(1)EmnBSnm代入数据可得：Em1002501002002V(2)qIt，IEr+R1，Ent，m联立解得：qnR1+rnmR1+r10025046+4C225C(3)EEm2EU1+I1rU1:U2n1:n2I1:I2n2:n1U2I2R2PU22R2解得P238 W。5交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度T。如果用此发电机带动两个标有“220 V 11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图。求：(1)发电机的输出电压为多少？(2)变压器原副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？【解析】(1)矩形线圈转动，产生感应电动势的最大值：EmNBS1100 V发电机的输出电压为电压有效值：U11100 V。(2)由U2220 V知：。(3)根据P入P出2.2104 W又P入U1I1，解得I120 A。6【沙市中学检测】有一台内阻为1 的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻R4 ，全校共22个班，每班有“220 V 40 W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，求：(1)发电机输出功率多大？(2)发电机电动势多大？(3)输电效率是多少？(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半？【解析】(1) 对降压变压器：U2I2U3I3nP灯22640 W5 280 W而U241U3880V所以I2nP灯W25280880A6A对升压变压器：U1I1U2I2I22R+U2I2（624+5 280） W5 424 W所以P出5 424 W；(2) 因为U2U2+I2R（880+64） V904 V所以U114U2226V又因为U1I1U2I2，所以I1U2I2U1250V；(3)P用P总1000052805424100009700；(4) 电灯减少一半时，nP灯2 640 W，I2nP灯U22640880A3A所以P出nP灯+I22R（2 640+324） W2 676 W由计算可看出发电机的输出功率减少一半还要多。因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的14。