高中物理 第三章 電能的輸送與變壓器章末檢測卷 滬科版選修3-2

1、第三章 電能的輸送與變壓器章末檢測卷(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(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()A0.5 A B5 AC50 A D不知電阻，無法求出答案A2500千伏超高壓輸電是我國目前正在實施的一項重大工程，我省超高壓輸電工程正在緊張建設(shè)之中若輸送功率為3 200萬千瓦，原來采用200千伏輸電，由于輸電線有電阻而損失的電功率為P損，則采用500千伏超高壓輸電后，在輸電線上損失的電功率為(設(shè)輸電線的電阻未變)()A0.4P損

2、 B0.16P損 C2.5P損 D6.25P損答案B解析根據(jù)P損r可知：當(dāng)輸電電壓由200 kV升高到500 kV時，其線路損耗由P損減小到0.16P損，選項B正確3普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖1中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()圖1Aab接MN、cd接PQ，IabIcdCab接PQ、cd接MN，IabIcd答案B解析根據(jù)單一副線圈的理想變壓器原理，電流比值等于匝數(shù)比的倒數(shù)，可得ab接MN、cd接PQ，IabIcd，故B正確4如圖2所示，圖甲是遠(yuǎn)

3、距離輸電線路的示意圖，圖乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像，則()圖2A用戶用電器上交流電的頻率是100 HzB發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500 VC輸電線上的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定D當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小答案D解析由ut圖像可知，交流電的周期T0.02 s，故頻率f50 Hz，選項A錯誤；交流電的電壓最大值Um500 V，故有效值U250 V，選項B錯誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定，選項C錯誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，副線圈上的電流減小，根據(jù)，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)PIR得輸電線

4、損失的功率減小，選項D正確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可以改變接入電路電阻的阻值則()圖3A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

5、開關(guān)S是斷開的，現(xiàn)閉合開關(guān)S，則()圖4A副線圈兩端電壓變大B燈泡L1變亮C電流表A1示數(shù)變大D電阻R0中的電流變小答案C解析根據(jù)，U2U1，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I1I2，所以電流表A1示數(shù)變大，C正確；R0兩端電壓增大，UL1減小，燈泡L1消耗的功率PL1，故功率PL1減小，燈泡L1變暗，B錯誤二、多項選擇題(本題共4小題，每小題5分，共20分，每題至少有兩個選項正確，選對得5分，漏選得2分，錯選得0分)7如圖5甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險絲L，原線圈匝數(shù)n1600匝，副線圈匝數(shù)n2120匝當(dāng)原線圈接在

6、如圖乙所示的交變電源上時，要使整個電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接 ()圖5A阻值為14.4 的電阻B并聯(lián)兩盞“36 V40 W”的燈泡C工作頻率為10 Hz的電視D耐壓值為36 V的電容器答案AB解析理想變壓器可以變壓、變流，但不可以改變功率和頻率；由題圖乙可知，原線圈中交變電源的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，則副線圈得到的交變電流的頻率也為50 Hz，故接入工作頻率為10 Hz的電視不能正常工作，C錯誤；由題圖乙可知，原線圈所接電源電壓的有效值為180 V，由理想變壓器特點可知，變壓比等于匝數(shù)比，則U2180 V，解得U236 V，B中兩燈泡接入電路時，原線圈中的電流I1

7、A0.44 A0.5 A，B正確；副線圈兩端電壓的有效值為36 V，但其最大值大于電容器的耐壓值，故D錯誤；由理想變壓器特點可知，原、副線圈消耗的功率相等，則180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正確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6A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A錯誤只將S

8、2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B正確只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_，電阻R2兩端電壓不變，選項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D正確9如圖7所示，有一臺交流發(fā)電機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7AU

9、2變小，U4變大BU2不變，U3變小CP1變小，P2變小DP2變大，P3變大答案BD解析由理想變壓器輸出功率決定輸入功率可得，當(dāng)用戶消耗功率變大時，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P1U1I1P2U2I2可得，I1變大，P2、I2變大，閉合電路歐姆定律：U3U2I2R，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：P3P4，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n1n2n31051

10、，圖中燈泡L的規(guī)格為“50 V,25 W”，電阻R的阻值是10 ，若燈泡L正常發(fā)光，據(jù)此可知()圖8A變壓器線圈a、b兩端輸入的交流電壓為100 VB電流表讀數(shù)為5 AC1 min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為6.0104 JD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U250 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U1U2100 V，選項A正確；由變壓公式可知，線圈n3兩端電壓為U3U210 V，電流表讀數(shù)I31 A，選項B錯誤；由焦耳定律可得1 min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為QIRt121060 J6.0102 J，選項C錯誤；由理想變壓器輸入功率等于

11、輸出功率知I1U1P2I3U325 W10 W35 W變壓器輸入電流為I1 A0.35 A，選項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，電動機的電阻為R，電動機帶動一質(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，電動機因摩擦造成的能量損失不計，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入由題意知：P入PP出mgvI2R綜合得I .12(8分)如圖10所示，理想變壓器原線圈與一10 V的交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個小燈泡a和b，小燈泡a的額定功率為0.3 W，正常發(fā)光時電阻為30 ，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的

12、電流為0.09 A，可計算出原、副線圈的匝數(shù)比為_，流過燈泡b的電流為_A.圖10答案1030.2解析副線圈兩端電壓U2等于小燈泡a兩端電壓Ua，由Pa得Ua3 V，則原、副線圈的匝數(shù)比；流過燈泡a的電流Ia0.1 A又，得I20.3 A流過燈泡b的電流IbI2Ia0.3 A0.1 A0.2 A.四、計算題(本大題共4小題，共46分)13(8分)有一臺內(nèi)阻為1 的發(fā)電機，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14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻R4 ，全校共22個班，每班有“220 V40 W”的燈6盞若保證全部電燈正常發(fā)光，則：圖11(1)發(fā)電機輸出功率是多大？(2)

13、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：U2I2U3I3nP燈22640 W5 280 W.U2U3880 V.I2 A6 A.對升壓變壓器：U1I1U2I2IRU2I2624 W5 280 W5 424 W.所以發(fā)電機輸出功率P出5 424 W.(2)100%100%97.3%.14(10分)如圖12所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1n221，交流電源電壓u311sin (100t) V，F(xiàn)為熔斷電流為I01.0 A的保險絲，負(fù)載R為一可變電阻 (1)當(dāng)電阻R100 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？

14、變壓器輸出的電功率不能超過多少？圖12答案(1)保險絲不會被熔斷 (2)55 220 W解析原線圈電壓的有效值為U1 V220 V由得副線圈兩端的電壓U2U1220 V110 V(1)當(dāng)R100 時，副線圈中電流I2 A1.10 A.由U1I1U2I2 得原線圈中的電流為I1I21.10 A0.55 A，由于I1I0 (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I11.0 A，則副線圈中的電流為I2I1I121.0 A2.0 A變阻器阻值為R0 55 此時變壓器的輸出功率為P2I2U22.0110 W220 W可見，要使保險絲F不被熔

15、斷，電阻R的阻值不能小于55 ，輸出的電功率不能大于220 W.15(12分)一臺發(fā)電機輸出的電功率為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 ，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)11619011(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，所以要采用高壓輸電，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

16、所示(2)由于要求PRP25%，又因為P1P2PR5%P15%100 kW5103 W故通過輸電線的最大電流為I2 A25 A降壓變壓器輸入功率P2P2PR(1001035103)W9.5104 WI3 A AI1 A400 A.所以升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比(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P1PR(1001035103)W95 kW.16(16分)一臺小型發(fā)電機的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓恒為500 V，現(xiàn)用電阻率為1.8108 m，橫截面積為105 m2的輸電線向4103 m遠(yuǎn)處的用戶輸電，要使發(fā)電機滿負(fù)荷運行時，輸電線上的損失功率不超過發(fā)電機總功率的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)值答案(1)112(2)28811(3)大