1、重点强化卷(三)交流电、变压器与远距离输电问题 (建议用时：60分钟)一、选择题1小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图1所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压() 【导学号：97192098】图1A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0D有效值是Ne0【解析】因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是
2、正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ENe0，故选项D正确【答案】D2如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 V6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()图2A120 V,0.10 AB240 V,0.025 AC120 V,0.05 AD240 V,0.05 A【解析】灯泡正常工作，副线圈电压U212 V，副线圈电流I22 A1 A，根据匝数比得原线圈电流I1I20.05 A，原线圈电压U120U2240 V，故选项D正确【答案】D3(多选)为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用
3、电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A输电电流为3 IB输电电流为9 IC输电电压为3 UD输电电压为U【解析】输电线上的热耗功率P线I2R线，热耗功率由P变为9 P，则电流由I变为3 I，选项A正确；输电功率P不变，由PUI，电流变为3 I，输电电压为U，选项D正确【答案】AD4(多选)如图3甲所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55 ，、为理想电流表和理想电压表若原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是() 【导学号
4、：97192099】图3A电流表的示数为2 AB原、副线圈匝数比为12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交流电压的频率为100 Hz【解析】由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1220 V，由，可得原、副线圈匝数之比21，故B错误；电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确；电流表示数I A2 A，故A正确；由题图乙可知T0.02 s，所以交流电压的频率为f Hz50 Hz，D错误【答案】AC5(多选)如图4为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述正确的是()图4A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的C在输送电压一定
5、时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【解析】电路中的功率损耗PI2R线，而R线，增大输电线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A项正确；由PUI来看，在输送功率一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C项错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D项正确【答案】ABD6如图5所示的甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上110 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电
6、压均为55 V若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为() 【导学号：97192100】图5A220 V,220 VB220 V,110 VC110 V,110 VD220 V,0【解析】当a、b两端接110 V电压时，c、d间获得的电压为55 V，说明c、d间线圈的匝数为原线圈a、b间匝数的一半；反过来，当c、d两端接110 V电压时，由电压与匝数的关系知，a、b间电压应为220 V当e、f两端接110 V电压时，g、h间电压为55 V，说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当g、h两端接110 V电压时，其等效电路如图所示e、g间没有电流，e
7、、g间电压为零，所以e、f间电压与g、h间电压相等，为110 V，故B正确【答案】B7(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图6所示，发电机的输出电压为220 V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()图6A.B.，故A项对，B、C项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D项也对【答案】AD8. 如图7所示，理想变压器的原线圈匝数n11 600匝，副线圈匝数n2800匝，交流电源的电动势瞬时值 e220sin(100t) V，交流电表和的内阻对电路的影响可忽略不计
8、则()图7A当可变电阻R的阻值为110 时，变压器的输入功率为110 WB当可变电阻R的阻值为110 时，电流表的示数为2 AC当可变电阻R的阻值增大时，电压表的示数增大D通过可变电阻R的交变电流的频率为100 Hz 【解析】由可知，副线圈的电压瞬时值U110 sin(100t) V，故可变电阻R的阻值为110 时，可变电阻消耗的功率为P，则变压器的输入功率为110 W，A正确电流表示数为电流的有效值，经计算可知应为0.5 A，A正确，B错误；由于原、副线圈的匝数比确定，则副线圈电压恒定，C错误；变压器并不改变电流的频率，原线圈中电流的频率为50 Hz，故副线圈中电流的频率为50 Hz，D错误
9、【答案】A9如图8所示，Q是熔断电流为1 A的保险丝，R为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1：n221.原线圈的电压为u220sin(100t) V要使保险丝不熔断，R的阻值一定() 【导学号：97192101】图8A不能小于55 B不能大于55 C不能小于77 D不能大于77 【解析】保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值由得U2U1220 V110 V由得I2I11 A2 A，所以Rmin55 ，故A正确【答案】A10如图9所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到
10、电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()图9A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动【解析】电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1U2I2，则U1I1U2I2，I2I1，故U2U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，
11、变阻器滑片是沿cd的方向滑动，选项D正确【答案】D二、计算题11如图10所示，匀强磁场的磁感应强度BT，矩形线圈的匝数N100，边长Lab0.20 m，Lbc0.10 m，以300 r/min的转速匀速转动，从线圈平面通过中性面时开始计时，试求： 【导学号：97192217】图10(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2 ，线圈外接电阻为8 ，求出电流的瞬时值和电压表读数；(3)线圈由图示位置转过的过程中，交变电动势的平均值【解析】(1)线圈转动的转速n5 r/s，角速度2n10 rad/s，则EmNBS，可得：Em10 V，所以瞬时表达式为：eEmsint10 sin 10t(
12、V)(2)过程中电流最大值为：ImA1 A，所以瞬时电流表达式为：iImsintsin 10t(A)，电压表的读数为有效值，所以U4V.(3)线圈转过所用时间tTs.根据法拉第电磁感应定律可得：EnV.【答案】(1)e10sin 10t(V)(2)isin 10t(A)4V(3)V12如图11所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r1 ，升压变压器匝数比为n1n214，降压变压器的匝数比为n3n441，输电线总电阻为R线4 ，全校有22间教室，每间教室安装“220 V40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图11(1)输电线上损耗的电功率P损为多大？(2)发电机的电动势E为多大？
13、【导学号：97192102】【解析】(1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P灯40226 W5 280 WP4由于电灯正常发光时降压变压器副线圈两端电压U4220 V所以降压变压器原线圈两端电压U3U4220 V880 V两变压器之间输电线上的电流为I线 A6 A输电线上损失的功率P损IR线624 W144 W.(2)输电线上损失的电压U损I线R线64 V24 V升压变压器副线圈两端电压U2U3U损(88024) V904 V升压变压器原线圈两端电压U1U2904 V226 V升压变压器原线圈中的电流I1I线6 A24 A发电机内阻上的电压：UrI1r24 V发电机的电动势EU1Ur226 V24 V250 V.【答案】(1)144 W(2)250 V
