【學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】高中物理 第3章 電能的輸送與變壓器章末檢測卷 滬科版選修3-2

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1、【學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】2014-2015學(xué)年高中物理 第3章 電能的輸送與變壓器章末檢測卷 滬科版選修3-2 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分) 1．發(fā)電廠給某工廠的功率限額為500 kW，用100 kV高壓輸送，當(dāng)該工廠由于休假，只使用50 kW的電功率時，發(fā)電廠和工廠間的高壓線路電流為(　　) A．0.5 A B．5 A C．50 A D．不知電阻，無法求出 答案　A 2．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交流電，若輸送電壓升高為原來的n倍，關(guān)于輸電線上的電壓損失和功率損失正確的是(　　) ①輸電線上的電功率損失是

2、原來的1/n ②輸電線上的電功率損失是原來的1/n2 ③輸電線上的電壓損失是原來的1/n ④輸電線上的電壓損失是原來的1/n2 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 答案　C 解析　根據(jù)P損＝()2·R和U損＝·R知②③正確，選C項(xiàng)． 3．如圖1所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器．若已知甲的變壓比為500∶1，乙的變壓比為200∶1，并且已知加在電壓表兩端的電壓為220 V，通過電流表的電流為5 A，則輸電線的輸送功率為(　　) 圖1 A．1.1×102 W B．1.1×104 W C．1.1×106 W D．1.1×108

3、 W 答案　D 解析　對電壓互感器，由＝知原線圈兩端電壓U1＝220×500 V＝1.1×105 V．對電流互感器，由＝得輸電線中的電流I1＝1 000 A．所以輸電線的輸送功率P＝U1I1＝1.1×108 W，D正確． 4．2012年，四川超特高壓輸電量首破千億千瓦時．如圖2所示是遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變．下列說法正確的是(　　) 圖2 A．若用戶用電功率增加，升壓變壓器的輸出電壓將增大 B．若用戶用電功率增加，降壓變壓器的輸入電壓將增大 C．若輸電功率一定，采用特高壓輸電可減少輸電線上損耗的功率 D．若

4、輸電功率一定，采用特高壓輸電會降低輸電的效率 答案　C 解析　根據(jù)＝，則升壓變壓器的輸出電壓與用戶用電功率無關(guān)，由于輸電線的分壓，降壓變壓器的輸入電壓隨用戶電功率的增加而降低，故A、B錯誤；輸電線中的電流I＝，輸電線上損耗的功率ΔP＝I2r＝()2r，則輸電功率一定，采用特高壓輸電可減少輸電線上損耗的功率，C正確；輸電的效率η＝×100%，采用特高壓輸電時，輸電線上損耗的功率大大減少，而輸電功率P總一定，輸電的效率會提高，D錯誤． 5．如圖3所示，一自耦變壓器(可看做理想變壓器)輸入端AB間加一正弦交流電壓，在輸出端CD間接燈泡和滑動變阻器．轉(zhuǎn)動滑片P可以改變副線圈的匝數(shù)，移動滑片Q可以

5、改變接入電路電阻的阻值．則(　　) 圖3 A．只將P逆時針小角度轉(zhuǎn)動，燈泡變亮 B．只將P順時針小角度轉(zhuǎn)動，燈泡變亮 C．只將Q向上移動，燈泡變暗 D．只將Q向下移動，燈泡變亮 答案　A 解析　只將P逆時針轉(zhuǎn)動，輸出端匝數(shù)增多，輸出電壓增大，燈泡變亮，選項(xiàng)A正確，B錯誤．只將Q向上或向下移動，輸出電壓不變，燈泡亮度不變，選項(xiàng)C、D錯誤． 6．如圖4所示，理想變壓器MN原線圈接一交流電源，副線圈回路中有一定值電阻R0和兩個小燈泡L1、L2，電表為理想電表．最初開關(guān)S是斷開的，現(xiàn)閉合開關(guān)S，則(　　) 圖4 A．副線圈兩端電壓變大 B．燈泡L1變亮 C．電流表A1示

6、數(shù)變大 D．電阻R0中的電流變小 答案　C 解析　根據(jù)＝，U2＝U1，故U2不變，A錯誤；閉合開關(guān)S，副線圈回路中的電阻減小，電流I2增大，D錯誤；根據(jù)＝，則I1＝I2，所以電流表A1示數(shù)變大，C正確；R0兩端電壓增大，UL減小，燈泡L1消耗的功率PL＝，故功率PL減小，燈泡L1變暗，B錯誤． 二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題5分，共20分，每題至少有兩個選項(xiàng)正確，選對得5分，漏選得2分，錯選得0分) 7．如圖5所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V，輸出的電功率為50 kW，用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一

7、升壓變壓器，到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個變壓器均為理想變壓器)．對整個送電過程，下列說法正確的是(　　) 圖5 A．輸電線上的損失功率為300 W B．升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100 C．輸電線上的電流為10 A D．降壓變壓器的輸入電壓為4 700 V 答案　AC 解析　輸電線上的損失功率為0.6%×50 kW＝300 W，選項(xiàng)A正確．由I2R＝300 W可得輸電線上電流I＝10 A，選項(xiàng)C正確；升壓變壓器副線圈電壓為5 000 V，升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶10，選項(xiàng)B錯誤．輸電線上損失的電壓為IR＝30 V，降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V，選

8、項(xiàng)D錯誤． 8．如圖6所示，理想變壓器初級線圈接一正弦式交變電流，交變電流的電壓有效值恒定不變．則下列說法中正確的是(　　) 圖6 A．只將S1從2撥向1時，電流表示數(shù)變小 B．只將S2從4撥向3時，電流表示數(shù)變小 C．只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻R2兩端電壓增大 D．只將變阻器R3的滑動觸頭上移，變壓器的輸入功率減小 答案　BD 解析　只將S1從2撥向1時，輸出電壓增大，輸出功率增大，原線圈輸入電流增大，電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯誤．只將S2從4撥向3時，輸出電壓減小，輸出功率減小，原線圈輸入電流減小，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)B正確．只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻R2兩端電壓不變

9、，選項(xiàng)C錯誤．只將變阻器R3的滑動觸頭上移，變壓器的輸出電流減小，輸出功率減小，由變壓器功率關(guān)系可知其輸入功率減小，選項(xiàng)D正確． 9．如圖7所示，有一臺交流發(fā)電機(jī)E，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.設(shè)T1的輸入電壓U1一定，當(dāng)用戶消耗的電功率變大時，有(　　) 圖7 A．U2變小，U4變大 B．U2不變，U3變小 C．P1變小，P2變小 D．P2變大，P3變大 答案　B

10、D 解析　由理想變壓器輸出功率決定輸入功率可得，當(dāng)用戶功率變大時，升壓變壓器的輸入功率必增大，即P1變大，輸入電壓U1為定值不變，升壓變壓器的匝數(shù)不變，故輸出電壓U2不變，由于P1變大，由P1＝U1I1＝P2＝U2I2可得，I1變大，P2、I2變大，閉合電路歐姆定律：U3＝U2－I2R，故U3變小，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)不變，所以隨U3變小，U4變小，A、C錯誤，B正確．由于用戶功率變大，即P4變大，理想變壓器無功率損耗可得：P3＝P4，功率P3也變大，故D正確． 10．如圖8所示，理想變壓器的三只線圈匝數(shù)之比n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，圖中燈泡L的規(guī)格為“50 V,25 W”，電阻

11、R的阻值是10 Ω，若燈泡L正常發(fā)光，據(jù)此可知(　　) 圖8 A．變壓器線圈a、b兩端輸入的交流電壓為100 V B．電流表讀數(shù)為5 A C．1 min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為6.0×104 J D．變壓器輸入電流為0.35 A 答案　AD 解析　燈泡L正常發(fā)光，說明燈泡L兩端電壓為U2＝50 V，由變壓公式可知，變壓器線圈a、b兩端輸入的交流電壓為U1＝U2＝100 V，選項(xiàng)A正確；由變壓公式可知，線圈n3兩端電壓為U3＝U2＝10 V，電流表讀數(shù)I3＝U3/R＝1 A，選項(xiàng)B錯誤；由焦耳定律可得1 min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為Q＝IRt＝12×10×60 J＝6.0×102 J

12、，選項(xiàng)C錯誤；由理想變壓器輸入功率等于輸出功率知I1U1＝P2＋I(xiàn)3U3＝25 W＋10 W＝35 W．變壓器輸入電流為I1＝ A＝0.35 A，選項(xiàng)D正確． 三、填空題(本題共2小題，共10分) 11．(2分)如圖9所示，理想變壓器的輸出端接有一電動機(jī)，電動機(jī)的電阻為R，電動機(jī)帶動一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升，若變壓器的輸入功率為P，電動機(jī)因摩擦造成的能量損失不計(jì)，則圖中電流表的讀數(shù)應(yīng)等于________． 圖9 答案　 解析　理想變壓器P出＝P入① 由題意知：P入＝P② P出＝mgv＋I(xiàn)2R③ 綜合①②③得I＝. 12．(8分)有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖10甲

13、所示，它有兩個用相同的導(dǎo)線繞制的線圈A、B，線圈外部還可以繞線． 　 圖10 (1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的a、b位置，則A線圈的電阻為________Ω，由此可推斷________線圈的匝數(shù)較多(選項(xiàng)“A”或“B”)． (2)如果把它看做理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請簡要敘述實(shí)驗(yàn)的步驟(寫出要測的物理量，并用字母表示)：_______________________________________________________________________

14、_ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； A線圈的匝數(shù)為nA＝________.(用所測物理量符號表示) 答案　(1)24　A (2)①用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵心上繞制n匝線圈； ②將A線圈與低壓交流電源相連接； ③用多用電表的交流電壓擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和繞制線圈的輸出電壓U n(其他方法，只要合理即可)

15、 四、計(jì)算題(本大題共4小題，共46分) 13．(8分)有一臺內(nèi)阻為1 Ω的發(fā)電機(jī)，供給一個學(xué)校照明用電，如圖11所示．升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻R＝4 Ω，全校共22個班，每班有“220 V　40 W”的燈6盞．若保證全部電燈正常發(fā)光，則： 圖11 (1)發(fā)電機(jī)輸出功率是多大？ (2)輸電效率是多少？ 答案　(1)5 424 W　(2)97.3% 解析　(1)對降壓變壓器： U2′I2＝U3I3＝nP燈＝22×6×40 W＝5 280 W 而U2′＝U3＝880 V， 所以I2＝＝ A＝6 A. 對升壓變壓器： U1I1＝

16、U2I2＝IR＋U2′I2＝62×4 W＋5 280 W＝5 424 W 所以發(fā)電機(jī)輸出功率：P出＝5 424 W. (2)η＝×100%＝×100%≈97.3%. 14．(10分) 圖12 如圖12所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，交流電源電壓u＝311sin 100πt V，F(xiàn)為熔斷電流為I0＝1.0 A的保險絲，負(fù)載R為一可變電阻． (1)當(dāng)電阻R＝100 Ω時，保險絲能否被熔斷？ (2)要使保險絲不被熔斷，電阻R的阻值應(yīng)不小于多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？ 答案　(1)保險絲不會被熔斷 (2)55 Ω　220 W 解析　原線

17、圈電壓的有效值為U1＝ V＝220 V 由＝得副線圈兩端的電壓 U2＝U1＝×220 V＝110 V (1)當(dāng)R＝100 Ω時，副線圈中電流 I2＝＝ A＝1.10 A. 由U1I1＝U2I2 得原線圈中的電流為 I1＝I2＝×1.10 A＝0.55 A，由于I1＜I0 (熔斷電流)，故保險絲不會被熔斷． (2)設(shè)電阻R取某一值R0時，原線圈中的電流I1′剛好到達(dá)熔斷電流I0，即I1′＝1.0 A，則副線圈中的電流為 I2′＝I1′＝·I1′＝2×1.0 A＝2.0 A 變阻器阻值為R0＝＝ Ω＝55 Ω 此時變壓器的輸出功率為 P2＝I2′U2＝2.0×110 W＝22

18、0 W 可見，要使保險絲F不被熔斷，電阻R的阻值不能小于55 Ω，輸出的電功率不能大于220 W. 15．(12分)一臺發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100 kW，輸出電壓為250 V，現(xiàn)欲向遠(yuǎn)處輸電，若輸電線的總電阻為8 Ω，要求輸電時輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，并向用戶輸送220 V電壓． (1)試畫出這次輸電線路的示意圖． (2)求輸電所需升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比分別是多少？ (3)求用戶得到的電功率是多少？ 答案　(1)見解析圖 (2)1∶16　190∶11 (3)95 kW 解析　(1)由于是大功率、遠(yuǎn)距離輸電，為了減少輸電線路損失的電能，

19、所以要采用高壓輸電，電能送到用戶以后，再用降壓變壓器向用戶輸送220 V電壓，畫出其輸電線路的示意圖如圖所示． (2)由于要求PR≤P2×5%， 又因?yàn)镻1＝P2 PR＝5%×P1＝5%×100 kW＝5×103 W 故通過輸電線的最大電流為 I2＝＝A＝25 A 降壓變壓器輸入功率 P2′＝P2－PR＝(100×103－5×103)W ＝9.5×104 W I3＝＝A＝ A I1＝＝A＝400 A. 所以升壓變壓器的變壓比 ＝＝＝ 降壓變壓器的變壓比 ＝＝＝ (3)由于是理想變壓器，用戶得到的電功率即為降壓變壓器的輸入功率 P用＝P1－PR＝(100×10

20、3－5×103)W＝95 kW. 16．(16分)一臺小型發(fā)電機(jī)的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓恒為500 V，現(xiàn)用電阻率為1.8×10－8 Ω·m，橫截面積為10－5 m2的輸電線向4×103 m遠(yuǎn)處的用戶輸電，要使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時，輸電線上的損失功率不超過發(fā)電機(jī)總功率的4%，求： (1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？ (2)如果用戶用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？ (3)想一想，當(dāng)深夜接入電路的用電器減少時，用電器兩端的電壓是大于、小于還是等于220 V？若用電器電路中電流為100 A，求此時用電器兩端的電壓數(shù)

21、值． 答案　(1)1∶12　(2)288∶11　(3)大于220 V　227 V 解析　(1)輸電要用兩根導(dǎo)線，則輸電線的電阻為r＝ρ＝1.8×10－8× Ω ＝14.4 Ω 由題意知P損＝P×4%＝()2r 105×0.04＝( U2＝6 000 V 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比＝＝＝. (2)I2＝＝ A＝ A U損＝I2·r＝×14.4 V＝240 V 而U3＝U2－U損 ＝6 000 V－240 V＝5 760 V ＝＝＝ 降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為288∶11 (3)用電器總數(shù)減少時，用電器兩端電壓將增大 由題知I4′＝100 A則由＝＝ 所以I3′＝ U損′＝I3′·r＝×14.4 V＝55 V 而U1、U2不變 U3′＝U2－U損′＝(6 000－55) V＝5 945 V ＝， U4′＝×U3′＝×5 945 V≈227 V.