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1_应用创新题组_2023版教学资源包_2023版新高考版选考总复习物理5·3A版_12_专题十二交变电流、传感器_5_应用创新题组

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北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题十二 交变电流传感器
应用创新题组
(时间:60分钟 满分:110分)
一、单项选择题(每小题4分,共28分)
1.(2021河西一模,4)一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示,由图可知( )
A.该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100 sin 25t (V)
B.该交流电的频率为25 Hz
C.该交流电的电压的有效值为100 V
D.若将该交流电压加在阻值R=100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率为100 W
1
答案 B 由题图可知,该交流电的频率为f= =25 Hz,所以其表达式为u=U sin 2πft=100 sin
m
T
50πt(V),故B选项正确,A选项错误;由图像可知交流电的最大值为100 V,因此其有效值为U=
U =50 V,C选项错误;电阻消耗的功率为P=U2=50 W,D选项错误。
m √2
√2 R
2.(2020南开期末)如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转
动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若线圈匝数
N=100,外接电阻R=70 Ω,线圈电阻r=10 Ω,则下列说法正确的是( )
A.通过线圈的最大电流为1.25 A
B.线圈的角速度为50 rad/s
C.电压表的示数为50√2 V
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2
D.穿过线圈的最大磁通量为 Wb
π
E 100
答案 A 根据闭合电路的欧姆定律可知I= m = A=1.25 A,即通过线圈的最大电
R+r 70+10
I 175√2
流为1.25 A,电压表测量的是有效值,故电压表的示数为U= R= V,故选项A正确,C
√2 4
2π
错误;由乙图可知周期T=0.04 s,转动的角速度为ω= =50π rad/s,故选项B错误;根据
T
E 1
E =NBSω可得穿过线圈的最大磁通量为Φ =BS= m = Wb,故选项D错误。
m m Nω 50π
3.(2021十二区二模,2)在探究变压器的两个线圈电压关系时,某同学自己绕制了两个线圈套
在可拆变压器的铁芯上,线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端,电源输出的电压随
时间变化的关系式u=U sin 100 πt,线圈b接小灯泡,如图所示。该同学所用的线圈电阻忽略
m
不计,则( )
A.线圈b两端电压的频率为100 Hz
B.适当增加原线圈a的匝数,小灯泡变亮
C.换一个电阻更小的灯泡,电源的输出功率增大
D.将线圈a改接在学生电源直流输出端,小灯泡也能发光
答案 C 由题中电压随时间变化的关系式可知,输入电压的频率为f=50 Hz,变压器不会改
变交流电的频率,故线圈b两端电压的频率为50 Hz,A选项错误;由变压器的电压与匝数关系
式 U 1 = n 1可知,n 1 增加,U 2 减小,小灯泡变暗,B选项错误;灯泡消耗的功率P=U 2 2 ,换一个电阻更
U n R
2 2
小的灯泡,消耗的功率增大,故电源的输出功率增大,C选项正确;直流电无法通过变压器变压,
此时输出电压为零,故将线圈a改接在学生电源直流输出端,小灯泡不能发光,D选项错误。
4.[2021福建漳州适应考(一),4]如图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器能够将直流电
压转换为图乙所示的正弦交流电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原线圈匝数为
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n,副线圈匝数为n,电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会
1 2
在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,则( )
A.稳定工作时电压表的示数是5 V
B.稳定工作时电压表的示数是5√2 V
C.变压器原副线圈的匝数比是1∶900可满足点火要求
D.变压器原副线圈的匝数比是1∶1 100可满足点火要求
答案 D 交流电表测量的是交流电的有效值,由图乙可知变压器原线圈上交流电压的最大
值是5 V,因此交流电压的有效值为U=U = 5 V,故选项A、B错误;副线圈电压的最大值为
m
√2 √2
5 000 V,根据 n 1 = U 1 = 5 = 1 ,知变压器原副线圈的匝数比满足 n 1 < 1 时可满
n U 5 000 1 000 n 1 000
2 2 2
足点火要求,故C项错误,D项正确。故选D项。
5.(2021河东一模,2)如图所示,理想变压器原线圈接正弦交流电,电表为理想电表,R为热敏电
t
阻(阻值随温度升高而减小),则( )
A.R温度升高,电流表示数变大
t
B.R温度升高,电压表示数变小
t
C.开关S由a切换到b,电压表示数不变
D.开关S由a切换到b,电流表示数变大
答案 A 理想变压器原、副线圈匝数不变,电压不变,R温度升高,电阻减小,所以副线圈电
t
流变大,即电流表示数变大,电压表示数不变,A正确,B错误;开关S由a切换到b,副线圈匝数
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减小,副线圈两端电压变小,即电压表示数变小,由于副线圈所在电路电阻不变,所以副线圈所
在电路的电流变小,即电流表示数变小,故C、D错误。
6.(2021湖北孝感二模,2)如图为学校配电房向各个教室供电的示意图,T为理想变压器,V 、
1
A 为监控室供电端的电压表和电流表,V 、A 为监控校内变压器输出端的电压表和电流
1 2 2
表,R 、R 为教室的负载电阻,V 、A 为教室内的监控电压表和电流表,配电房和教室之间有
1 2 3 3
相当长的一段距离,进入配电室的交流电电压U可认为是不变的,并且各电表均为理想电表,
则当开关S闭合时,以下说法正确的是( )
A.电流表A、A 和A 的示数都变大
1 2 3
B.电流表中只有A 的示数变大
1
C.电压表中只有V 的示数变小
3
D.电压表V 和V 的示数都变小
2 3
答案 C 开关闭合后,副线圈的总电阻变小,U不变,原副线圈匝数比不变,则U、U 不变,可
1 2
知输电线中的电流I=U 增大,即A 示数增大,则输电线上损失的电压ΔU=IR 增大,可知
2 2 线
R
用
U
U
3
=U
2
-ΔU减小,所以通过R
1
的电流I
1
= 3减小,即A
3
示数减小,副线圈中的电流决定原线圈
R
1
I n
中的电流,根据
1
= 2知,原线圈中的电流I
1
增大,所以A
1
示数增大。故选项C正确,A、B、D
I n
2 1
错误。故选C项。
7.(2021长沙一中月考八,6)如图,理想变压器的原线圈与二极管一起接在u=220√2·sin
100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55 Ω的电阻,原、副线圈匝数比为2∶1。假设该二极管
的正向电阻为零,反向电阻为无穷大,电流表为理想电表。则 ( )
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A.原线圈的输入功率为110√2 W
B.副线圈的输出功率为55 W
C.副线圈输出的电流方向不变
D.将二极管短路,电源的输出功率变为原来的两倍
答案 D 因为原线圈上接有理想二极管,原线圈只有半个周期有电流,副线圈也只有半个周
期有电流。U ∶U =n∶n,所以副线圈电压的最大值为U =110√2 V,设副线圈电压的有效值
1m 2m 1 2 2m
U 2
( )
为U,则有U2 T= 2m ·T,解得U=55 V,副线圈的输出功率P=U2 =110 W,原线圈的输
2 2 √2 2 √2 2 2
R 2 R
R
入功率P=P =110 W,A、B均错;因为原线圈上接有理想二极管,原线圈中电流方向不变,原线
1 2
圈中电流增大和减小时在副线圈中产生的感应电流方向相反,副线圈输出的电流方向改变,C
错误;将二极管短路后副线圈两端电压的有效值为110 V,变为原来的√2倍,功率变为原来的
两倍,D正确。
二、多项选择题(每小题6分,共72分)
8.(2022届湖南百校大联考 物理生活)(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发
电机(内阻不计)输出的正弦交流电压的有效值为250 V,发电机通过升压变压器和降压变压
器向用户供电。已知输电线的总电阻R =4 Ω,降压变压器的原、副线圈匝数之比n∶n=4∶1,降
0 3 4
压变压器的副线圈与阻值R=11 Ω的电阻及电压表组成闭合电路,理想电压表的示数为220
V。变压器均视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A.通过R 的电流的有效值为5 A
0
B.升压变压器的原、副线圈匝数之比n∶n=1∶4
1 2
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C.输电线电阻R 两端电压的最大值为20√2 V
0
D.发电机的输出功率为4 500 W
答案 ACD 由欧姆定律可知,通过电阻R的电流I 4 =U 4 =20 A,由 I 3 = n 4可得:I 3 =5 A,A正确;
R I n
4 3
升压变压器副线圈的电压U=I R +4U =900 V,则n∶n=250∶900=5∶18,B错误;输电线电阻R 两
2 3 0 4 1 2 0
端电压有效值U=I R =20 V,故最大值为20√2 V,C正确;发电机的输出功率P=UI=4 500
3 0 2 3
W,D正确。
9.(2021福建漳州质检一,5,4分)(多选)如图是远距离输电的示意图,两个变压器均为理想变压
器,输电导线的总电阻为r,升压变压器匝数比为n∶n,发电机输出的电功率为P,输出电压为U,
1 2
导线上损失的功率为P ,用户得到的功率为P ,升压变压器原副线圈两端的电压分别为
损 用
U、U,输电线上输送的电流大小为I。下列判断正确的是( )
1 2
n P
A.输电线上电流大小为I=
2
n U
1 1
n Pr
B.输电线上损失的电压为U
损
=
1
n U
2 1
n2P
C.输电线上损失的功率P = 1 r
损
n2U2
2 1
n2P2
D.用户得到的功率P =P- 1 r
用
n2U2
2 1
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U n n P
答案 BD 对于理想变压器有U=U 1 ,P=UI 1 =U 2 I 2 , 1 = 1 ,联立解得I 2 = 1 =I,选项A错误;
U n n U
2 2 2 1
输电线上损失的电压为U
损
=I
2
r= n
1
Pr ,选项B正确;输电线上损失的功率P
损
=
I2
r=( n
1
P )2r,
n U 2 n U
2 1 2 1
n2P2
选项C错误;用户得到的功率P =P-P =P- 1 r,选项D正确。故选B、D项。
用 损
n2U2
2 1
10.(2020青岛开学考,10)(多选)如图为模拟远距离输电的部分测试电路。一个电压稳定的正
弦交变电源与定值电阻R和理想变压器相连,灯泡L 正常发光,变压器原、副线圈匝数比为n
1
且n<1,电流表、电压表均为理想电表,其示数分别用I和U表示。现将开关K闭合,电流表、
电压表示数变化分别用ΔI和ΔU表示,下列说法正确的是( )
A.灯泡L 变暗
1
B.电压表示数不变
C.|ΔU|=R
ΔI n2
D.电源的输出功率一定增大
答案 ACD 变压器原、副线圈匝数比为n且n<1,则为升压变压器,开关K闭合,副线圈所
在电路的电阻减小,输出电流增大,输入电流增大,则定值电阻R两端电压增大,变压器原线圈
的输入电压减小,输出电压减小,电压表示数减小,灯泡L
1
变暗,A正确,B错误; U
1
=n, I
1
=1,解
U I n
2 2
第7页共14页北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
得U 1 =nU 2 ,I 1 =
I
2,在原线圈电路中,U 0 =I 1 R+U 1 ,即U 0 =
I
2R+nU 2 ,得U 2 =
U
0-
I 2R,|ΔU|= |ΔU
2
|
n n n n2 ΔI ΔI
2
R
= ,C正确;负载电阻减小,电源的输出功率一定增大,D正确。
n2
11.(2022届滕州一中月考,10 物理生活)(多选)如图所示,某学习小组模拟远距离输电,手摇
发电机产生e=10√2 sin 8πt(V)稳定的交流电。通过升、降压比相同(n∶n=n∶n)的两个变压
1 2 4 3
器给三个相同的灯泡供电。若变压器为理想变压器,则( )
A.闭合开关S,灯泡L 两端电压为10 V
1 1
B.闭合开关,通过灯泡电流的频率都为4 Hz
C.开关全闭合时,输电线消耗的电功率最大
D.依次闭合开关S、S、S,直至三个开关全部闭合,在此过程中灯泡L 越来越亮
1 2 3 1
10√2
答案 BC 升压变压器原线圈电压有效值为U= V=10 V,升、降压比相同,但因输电
1
√2
导线上有电压损失,可知降压变压器的次级电压小于10 V,即闭合开关S,灯泡L 两端电压小
1 1
ω 8π
于10 V,A错误;交流电的频率为f= = Hz=4 Hz,变压器不改变交流电的频率,可知闭合
2π 2π
开关,通过灯泡电流的频率都为4 Hz,B正确;开关全闭合时,降压变压器输出的功率最大,次级
电流最大,初级电流也是最大,输电线上的电流最大,根据P=I2r可知,此时输电线消耗的电功率
最大,C正确;依次闭合开关S、S、S,直至三个开关全部闭合,在此过程输电线上的电流越
1 2 3
来越大,降压变压器初级电压逐渐减小,次级电压逐渐减小,则灯泡L 两端电压逐渐减小,即L
1 1
越来越暗,D错误。
12.(2021红桥一模,7)(多选)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到
电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L、L,电路中分别接了理想交流
1 2
电压表V、V 和理想交流电流表A、A,导线电阻不计,如图所示。当开关S闭合后( )
1 2 1 2
第8页共14页北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
A.A 示数变大,A 与A 示数的比值不变
1 1 2
B.A 示数变大,A 与A 示数的比值变大
1 1 2
C.V 示数变小,V 与V 示数的比值变大
2 1 2
D.V 示数不变,变压器输入功率变大
2
答案 AD 理想变压器原、副线圈的匝数不变,所以V 与V 示数及比值均不变。当开关S
1 2
闭合后,副线圈的总电阻减小,根据欧姆定律得出A 示数变大,则根据变压器的电流关系可
2
知,A 示数变大,而A 与A 示数的比值不变。根据P=UI可知,变压器的输入功率变大。故
1 1 2
A、D正确,B、C错误。
13.(2020潍坊一模,9)(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表、电流
表为理想电表。L、L、L、L 为四只规格均为“220 V,60 W”的灯泡。灯丝电阻不随温度
1 2 3 4
变化而变化。如果副线圈电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是( )
甲
乙
A.电压表的示数约为1 244.32 V
B.电流表的示数约为0.82 A
C.a、b两端的电压是1 045 V
D.a、b两端的电压是1 100 V
答案 BC U=220 V,原、副线圈的电压比为4∶1,则原线圈两端电压U=4×220 V=880 V,即
2 1
电压表的示数为220 V,故A错误;副线圈两端电压为220 V,L 、L、L 三只灯泡都正常发光,
2 3 4
60
电流表的示数为I=3I =3× A≈0.82 A,故B正确;原、副线圈的电流之比为1∶4,则原线圈电
L
220
1 U2 2202
流为I= ×0.82 A=0.205 A,灯泡的电阻R = = Ω≈806.7 Ω,则a、b两端的电压
1 4 L P 60
U=U+I R =880 V+0.205×806.7 V≈1 045 V,故C正确,D错误。
1 1 L
第9页共14页北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
14.(2021河北联考二模,9)图甲为疫情期间某医院使用的应急发电机,图乙为它服务于应急供
电系统的简易原理图,不计发电机中矩形线圈的电阻,它工作时绕轴在磁感应强度为B的匀
强磁场中匀速转动,图中有一降压变压器,它的副线圈上有一滑动触头P可上下移动,若用R
0
表示右侧输电线电阻,则下列说法正确的是( )
A.若发电机矩形线圈某时刻处于图示位置,则矩形线圈此时磁通量变化最快
B.若发电机矩形线圈稳定转动时,将滑动触头P向上滑动,流过R 的电流将变小
0
C.当用户数目增多时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向下滑动
D.若发电机线圈的转速减为原来的一半,用户获得的功率也将减为原来的一半
答案 BC 图示线圈位于中性面,磁通量变化率为0,选项A错误;P向上滑动时,副线圈匝数
n 减少,U 减小,电阻不变,则I 减小,选项B正确;用户增多,总电阻减小,副线圈电流会增大,线
2 2 2
路上的电压损耗增多,用户电压减小,为使用户电压保持不变,需要增大副线圈两端的电压,所
以滑动触头P应向下滑,选项C正确;据E=nBSω=nBS·2πn知,转速n减为原来的一半,电压也
U2 1
减为原来的一半,功率P= ,减为原来的 ,选项D错误。故选B、C项。
R 4
思路分析 线圈在“中性面”位置时,穿过它的磁通量最大,磁通量的变化率为零,感应电动
势为零。“匀速转动”,则发电机的电动势一定。“用户数目增多”相当于并联的电阻增多,
总电阻减小。
15.(2020青岛一模,9)(多选)如图,理想变压器的a、b两端接在U=220 V交流电源上,定值电阻
120
R =40 Ω,R为光敏电阻,其阻值R随光照强度E变化的公式为R= (Ω),光照强度E的单位
0
E
为勒克斯(lx)。开始时理想电流表A 的示数为0.2 A,增大光照强度E,发现理想电流表A 的
2 1
示数增大了0.2 A,电流表A 的示数增大了0.8 A,下列说法正确的是( )
2
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A.变压器原、副线圈匝数比 n
1
=4
n 1
2
B.理想电压表V、V 的示数都减小
2 3
C.光照强度的增加量约为7.5 lx
D.在增大光照强度过程中,变压器的输入功率逐渐减小
答案 AC 设开始时变压器原线圈电流为I 1 ,则 n 1 = I 2 = ΔI 2 =4,A正确。因变压器原线圈两
n I ΔI 1
2 1 1
端电压不变,原、副线圈匝数比一定,可知副线圈两端电压U 不变,即V 的示数不变;因副线
2 2
1
圈电流变大,则R 上分压变大,则V 的示数减小,B错误。变压器副线圈两端电压为U= U=
0 3 2 1
4
1U=55 V,开始时光敏电阻R
1
= U
2
-R
0
=235 Ω,后来光敏电阻R
2
= U
2
-R
0
=15 Ω,由E=120(1x)
4 I I ' R
2 2
可得ΔE≈7.5 lx,C正确。在增大光照强度的过程中,变压器副线圈所在电路的电阻逐渐减小,
则变压器的输出功率逐渐变大,变压器的输入功率逐渐变大,D错误。
16.(2020湘赣十五校联考)(多选)一台理想变压器及所接负载如图所示。在原线圈c、d两端
加上交变电流。已知b是原线圈中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,电容器的耐压
值足够大。下列说法正确的是( )
A.开关S 始终接a,当滑片P向下滑动时电压表V 示数不变,电压表V 示数变大,电流表A 示
1 1 2 2
数变小
B.开关S 始终接b,当滑片P向上滑动时R 的电功率增大,V 示数的变化量与A 示数的变化
1 1 2 2
量之比不变
C.保持滑片P的位置不变,将开关S 由b改接a,变压器输入功率变大
1
D.保持滑片P的位置不变,将开关S 由a改接b,电容器所带电荷量的最大值将增大
1
答案 ABD 开关S 始终接a,则变压器副线圈电压不变,电压表V 示数不变,当滑片向下滑
1 1
动时,R变大,副线圈电流减小,电流表A 示数变小,R 两端电压减小,则电压表V 示数变大,选
2 1 2
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项A正确;开关S 始终接b,则副线圈电压不变,电压表V 示数U 不变,当滑片向上滑动时,R
1 1 1
减小,副线圈电流变大,R 的电功率增大,由于电压表V 示数U=U -IR ,则V 示数的变化量与
1 2 2 1 2 1 2
ΔU
A 2 示数的变化量之比 2 =-R 1 不变,选项B正确;保持滑片P的位置不变,将开关S 1 由b改接
ΔI
2
a,原线圈匝数增加,则副线圈电压减小,变压器输出功率减小,则变压器输入功率变小,选项C
错误;保持滑片P的位置不变,将S 由a改接b,原线圈匝数减少,则副线圈电压变大,电容器两
1
端电压变大,所带电荷量的最大值将增大,故D正确。
17.(2021辽宁百师联盟联考五,9)如图所示,理想变压器原线圈接在电压有效值不变的正弦交
流电源上,图中各电表均为理想电表,R 为定值电阻,R 为滑动变阻器。当滑动变阻器滑片P
1 2
向下滑动时,下列说法正确的是( )
A.电压表V 示数不变
1
B.电压表V 示数变小
2
C.电流表A示数变大
D.电阻R 功率变大
1
答案 AC 变压器输入端电压有效值不变,变压器原副线圈匝数不变,根据理想变压器原理
U = n
1
,电压表V
1
示数不变,选项A正确;电压表V
1
和V
2
并联,示数相同,选项B错误;滑片P
U n
1 2
I n
向下滑动,电阻R
2
接入电路的电阻变小,副线圈中电流增大,由
1
= 2知原线圈中电流增大,选
I n
2 1
U2
项C正确;据P= 可知R 两端电压不变,功率不变,选项D错误。故选A、C项。
1
R
18.(2021湖北荆门龙泉中学、宜昌一中2月联考,9)如图所示,理想变压器原线圈一端有a、b
两接线柱,a是原线圈的一端点,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表。从某
时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u=U sin 100πt。则( )
1
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A.当单刀双掷开关分别与a、b连接时,电压表的示数比为1∶2
U
B.当t=0时,c、d间的电压瞬时值为
√2
C.单刀双掷开关与a连接,在滑动变阻器触头P向上移动的过程中,电压表示数增大
D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电流表的示数增大
答案 AD 由表达式知原线圈电压的有效值为U ;根据 U 1 = n 1 , U 1 = n 1 ' ,n 1 =2n 1 ',联立解
√2 U n U ' n
2 2 2 2
得 U 2 = n 1 ' =1,选项A正确;当t=0时,据u 1 =U sin 100πt得此时c、d间的电压瞬时值为0,故
U ' n 2
2 1
选项B错误;由于输入电压和变压器匝数比不变,电压表的示数不变,故选项C错误;当单刀双
掷开关由a扳向b时,理想变压器原、副线圈的匝数比由n∶n 变为n∶2n,所以输出的电压升
1 2 1 2
高,电压表和电流表的示数均变大,故选项D正确。故选A、D项。
19.(2020吉林长春六中3月二模)(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过
升压变压器T 和降压变压器T 向用户供电,已知输电线的总电阻R=10 Ω,降压变压器T 的原、
1 2 2
副线圈匝数之比为4∶1,副线圈与用电器R 组成闭合电路。若T、T 均为理想变压器,T 的副
0 1 2 2
线圈两端电压U=220√2 sin 100πt(V),当用电器电阻R =11 Ω时( )
0
A.通过用电器R 的电流有效值是20 A
0
B.当用电器的电阻R 减小时,发电机的输出功率减小
0
C.发电机中的电流变化频率为100 Hz
D.升压变压器的输入功率为4 650 W
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答案 AD 降压变压器副线圈两端电压有效值为U=U =220√2 V=220 V,负载电阻为11
m
√2 √2
Ω,所以通过R 电流的有效值是20 A,故A正确。当用电器的电阻R 减小时,由于电压不变,
0 0
电流增大,输出功率增大,则发电机的输出功率也增大,故B错误。交流电经过变压器,频率不
变,则交流电的频率f=ω/2π=50 Hz,故C错误。根据I∶I =n∶n 得,输电线上的电流I=5 A,则输
3 4 4 3 3
电线上损耗的功率P = R=25×10 W=250 W,降压变压器的输入功率P=U I=220×20 W=4
损 I2 3 4 4
3
400 W,则升压变压器的输出功率P=P +P =4 400 W+250 W=4 650 W,故D正确。
3 损
三、非选择题(共10分)
20.在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站,输送的电功
率为P=500 kW,当使用U=5 kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电
度表一昼夜示数相差4 800 kW·h。求:
(1)输电效率η和输电线的总电阻r;
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电?(保
留1位小数)
解析 (1)输送的电功率P=500 kW,一昼夜输送电能E=Pt=12 000 kW·h
输电线上损失的电能ΔE=4 800 kW·h
终点得到的电能E'=E-ΔE=7 200 kW·h,
E'
所以输电效率η= =60%
E
P
输电线上的电流I= =100 A
U
ΔE
输电线上损耗功率P=I2r,其中P= =200 kW
r r
t
得r=20 Ω。
(2)输电线上损耗功率P
r
=(P) 2 r∝ 1
U U2
原来P=200 kW,现在要求P'=10 kW,
r r
解得输电电压应调节为U'=22.4 kV。
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