【学案导学设计】高中物理 第3章 电能的输送与变压器章末检测卷 沪科版选修32.doc

【学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第3章 电能的输送与变压器章末检测卷 沪科版选修3-2 (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1发电厂给某工厂的功率限额为500 kw，用100 kv高压输送，当该工厂由于休假，只使用50 kw的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路电流为()a0.5 a b5 ac50 a d不知电阻，无法求出答案a2远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是()输电线上的电功率损失是原来的1/n输电线上的电功率损失是原来的1/n2输电线上的电压损失是原来的1/n输电线上的电压损失是原来的1/n2a b c d答案c解析根据p损()2r和u损r知正确，选c项3如图1所示，l1和l2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器若已知甲的变压比为5001，乙的变压比为2001，并且已知加在电压表两端的电压为220 v，通过电流表的电流为5 a，则输电线的输送功率为()图1a1.1102 w b1.1104 wc1.1106 w d1.1108 w答案d解析对电压互感器，由知原线圈两端电压u1220500 v1.1105 v对电流互感器，由得输电线中的电流i11 000 a所以输电线的输送功率pu1i11.1108 w，d正确42012年，四川超特高压输电量首破千亿千瓦时如图2所示是远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变下列说法正确的是()图2a若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大b若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大c若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率d若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电的效率答案c解析根据，则升压变压器的输出电压与用户用电功率无关，由于输电线的分压，降压变压器的输入电压随用户电功率的增加而降低，故a、b错误；输电线中的电流i，输电线上损耗的功率pi2r()2r，则输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率，c正确；输电的效率100%，采用特高压输电时，输电线上损耗的功率大大减少，而输电功率p总一定，输电的效率会提高，d错误5如图3所示，一自耦变压器(可看做理想变压器)输入端ab间加一正弦交流电压，在输出端cd间接灯泡和滑动变阻器转动滑片p可以改变副线圈的匝数，移动滑片q可以改变接入电路电阻的阻值则()图3a只将p逆时针小角度转动，灯泡变亮b只将p顺时针小角度转动，灯泡变亮c只将q向上移动，灯泡变暗d只将q向下移动，灯泡变亮答案a解析只将p逆时针转动，输出端匝数增多，输出电压增大，灯泡变亮，选项a正确，b错误只将q向上或向下移动，输出电压不变，灯泡亮度不变，选项c、d错误6如图4所示，理想变压器mn原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻r0和两个小灯泡l1、l2，电表为理想电表最初开关s是断开的，现闭合开关s，则()图4a副线圈两端电压变大b灯泡l1变亮c电流表a1示数变大d电阻r0中的电流变小答案c解析根据，u2u1，故u2不变，a错误；闭合开关s，副线圈回路中的电阻减小，电流i2增大，d错误；根据，则i1i2，所以电流表a1示数变大，c正确；r0两端电压增大，ul减小，灯泡l1消耗的功率pl，故功率pl减小，灯泡l1变暗，b错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分，每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)7如图5所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 v，输出的电功率为50 kw，用电阻为3 的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 v供用户使用(两个变压器均为理想变压器)对整个送电过程，下列说法正确的是()图5a输电线上的损失功率为300 wb升压变压器的匝数比为1100c输电线上的电流为10 ad降压变压器的输入电压为4 700 v答案ac解析输电线上的损失功率为0.6%50 kw300 w，选项a正确由i2r300 w可得输电线上电流i10 a，选项c正确；升压变压器副线圈电压为5 000 v，升压变压器的匝数比为110，选项b错误输电线上损失的电压为ir30 v，降压变压器的输入电压为4 970 v，选项d错误8如图6所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变则下列说法中正确的是()图6a只将s1从2拨向1时，电流表示数变小b只将s2从4拨向3时，电流表示数变小c只将s3从闭合变为断开，电阻r2两端电压增大d只将变阻器r3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小答案bd解析只将s1从2拨向1时，输出电压增大，输出功率增大，原线圈输入电流增大，电流表示数变大，选项a错误只将s2从4拨向3时，输出电压减小，输出功率减小，原线圈输入电流减小，电流表示数变小，选项b正确只将s3从闭合变为断开，电阻r2两端电压不变，选项c错误只将变阻器r3的滑动触头上移，变压器的输出电流减小，输出功率减小，由变压器功率关系可知其输入功率减小，选项d正确9如图7所示，有一台交流发电机e，通过理想升压变压器t1和理想降压变压器t2向远处用户供电，输电线的总电阻为r.t1的输入电压和输入功率分别为u1和p1，它的输出电压和输出功率分别为u2和p2；t2的输入电压和输入功率分别为u3和p3，它的输出电压和输出功率分别为u4和p4.设t1的输入电压u1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()图7au2变小，u4变大bu2不变，u3变小cp1变小，p2变小dp2变大，p3变大答案bd解析由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户功率变大时，升压变压器的输入功率必增大，即p1变大，输入电压u1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压u2不变，由于p1变大，由p1u1i1p2u2i2可得，i1变大，p2、i2变大，闭合电路欧姆定律：u3u2i2r，故u3变小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随u3变小，u4变小，a、c错误，b正确由于用户功率变大，即p4变大，理想变压器无功率损耗可得：p3p4，功率p3也变大，故d正确10如图8所示，理想变压器的三只线圈匝数之比n1n2n31051，图中灯泡l的规格为“50 v,25 w”，电阻r的阻值是10 ，若灯泡l正常发光，据此可知()图8a变压器线圈a、b两端输入的交流电压为100 vb电流表读数为5 ac1 min内电阻r产生的热量为6.0104 jd变压器输入电流为0.35 a答案ad解析灯泡l正常发光，说明灯泡l两端电压为u250 v，由变压公式可知，变压器线圈a、b两端输入的交流电压为u1u2100 v，选项a正确；由变压公式可知，线圈n3两端电压为u3u210 v，电流表读数i3u3/r1 a，选项b错误；由焦耳定律可得1 min内电阻r产生的热量为qirt121060 j6.0102 j，选项c错误；由理想变压器输入功率等于输出功率知i1u1p2i3u325 w10 w35 w变压器输入电流为i1 a0.35 a，选项d正确三、填空题(本题共2小题，共10分)11(2分)如图9所示，理想变压器的输出端接有一电动机，电动机的电阻为r，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若变压器的输入功率为p，电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电流表的读数应等于_图9答案解析理想变压器p出p入由题意知：p入pp出mgvi2r综合得i.12(8分)有一个教学用的可拆变压器，如图10甲所示，它有两个用相同的导线绕制的线圈a、b，线圈外部还可以绕线图10(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了a、b线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则a线圈的电阻为_，由此可推断_线圈的匝数较多(选项“a”或“b”)(2)如果把它看做理想变压器，现要测量a线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：_；a线圈的匝数为na_.(用所测物理量符号表示)答案(1)24a(2)用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁心上绕制n匝线圈；将a线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的交流电压挡分别测量a线圈的输入电压ua和绕制线圈的输出电压un(其他方法，只要合理即可)四、计算题(本大题共4小题，共46分)13(8分)有一台内阻为1 的发电机，供给一个学校照明用电，如图11所示升压变压器匝数比为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 v40 w”的灯6盏若保证全部电灯正常发光，则：图11(1)发电机输出功率是多大？(2)输电效率是多少？答案(1)5 424 w(2)97.3%解析(1)对降压变压器：u2i2u3i3np灯22640 w5 280 w而u2u3880 v，所以i2 a6 a.对升压变压器：u1i1u2i2iru2i2624 w5 280 w5 424 w所以发电机输出功率：p出5 424 w.(2)100%100%97.3%.14(10分)图12如图12所示，理想变压器b的原线圈跟副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压u311sin 100t v，f为熔断电流为i01.0 a的保险丝，负载r为一可变电阻 (1)当电阻r100 时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻r的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？答案(1)保险丝不会被熔断 (2)55 220 w解析原线圈电压的有效值为u1 v220 v由得副线圈两端的电压u2u1220 v110 v(1)当r100 时，副线圈中电流i2 a1.10 a.由u1i1u2i2 得原线圈中的电流为i1i21.10 a0.55 a，由于i1i0 (熔断电流)，故保险丝不会被熔断(2)设电阻r取某一值r0时，原线圈中的电流i1刚好到达熔断电流i0，即i11.0 a，则副线圈中的电流为i2i1i121.0 a2.0 a变阻器阻值为r0 55 此时变压器的输出功率为p2i2u22.0110 w220 w可见，要使保险丝f不被熔断，电阻r的阻值不能小于55 ，输出的电功率不能大于220 w.15(12分)一台发电机输出的电功率为100 kw，输出电压为250 v，现欲向远处输电，若输电线的总电阻为8 ，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，并向用户输送220 v电压(1)试画出这次输电线路的示意图(2)求输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别是多少？(3)求用户得到的电功率是多少？答案(1)见解析图(2)11619011(3)95 kw解析(1)由于是大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失的电能，所以要采用高压输电，电能送到用户以后，再用降压变压器向用户输送220 v电压，画出其输电线路的示意图如图所示(2)由于要求prp25%，又因为p1p2pr5%p15%100 kw5103 w故通过输电线的最大电流为i2a25 a降压变压器输入功率p2p2pr(1001035103)w9.5104 wi3a ai1a400 a.所以升压变压器的变压比降压变压器的变压比(3)由于是理想变压器，用户得到的电功率即为降压变压器的输入功率p用p1pr(1001035103)w95 kw.16(16分)一台小型发电机的最大输出功率为100 kw，输出电压恒为500 v，现用电阻率为1.8108 m，横截面积为105 m2的输电线向4103 m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 v，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 v？若用电器电路中电流为100 a，求此时用电器两端的电压数值答案(1)112(2)28811(3)大于220 v