2019-2020学年高中物理 第4章 远距离输电章末过关检测（四） 鲁科版选修3-2

1 章末过关检测章末过关检测 四四 学生用书 p101 单独成册 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 5 小题 每小题 6 分 共 30 分 在每小题给出的四个选项中 只有一个选项正确 1 理想变压器原 副线圈匝数比为 5 1 正常工作时 下列说法不正确的是 a 穿过原 副线圈的磁通量相等 且每一匝线圈磁通量的变化率相等 b 原 副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 5 1 c 原 副线圈的电压之比为 5 1 d 原 副线圈的输入 输出功率之比为 1 1 解析 选 b 对理想变压器 无磁通量损失 因而穿过两个线圈的磁通量相等 磁通量 变化率也相等 因而每匝线圈产生的感应电动势相等 所以电压与匝数成正比 a c 正确 b 错误 理想变压器可以忽略各种损耗 故输入功率等于输出功率 d 正确 2 电阻为r的负载接到 20 v 直流电压上消耗的电功率是p 用一个变压器 原线圈 接最大值为 200 v 的正弦交流电压 副线圈接电阻为r的负载 要使负载上消耗的电功率 为 则变压器原 副线圈的匝数比为 p 2 a 20 1 b 10 1 2 c 10 1 d 1 10 解析 选 c 原线圈输入电压u1 100 v 根据题意 p 解得 2 20 v 2 r p 2 u2 10 v 由变压器变压公式得变压器原 副线圈的匝数比n1 n2 u1 u2 10 1 选 2 项 c 正确 3 如图所示为远距离交流输电的简化电路图 发电厂的输出电压是u 用等效总电阻 是r的两条输电线输电 输电线路中的电流是i1 输电线末端间的电压为u1 在输电线与 用户间连有一理想变压器 流入用户端的电流为i2 则 a 用户端的电压为 i1u1 i2 b 输电线上的电压降为u 2 c 理想变压器的输入功率为i r 2 1 d 输电线路上损失的电功率为i1u 解析 选 a 理想变压器输入和输出功率相同 设用户端得到的电压为u2 则有 i1u1 u2i2 u2 选项 a 正确 输电线上的电压降为 u i1r 或者 u u u1 选 i1u1 i2 项 b 错误 理想变压器的输入功率为p i1u1 或者p i1u i r 选项 c 错误 输电线路 2 1 上损失的电功率为 p i r 选项 d 错误 2 1 4 如图所示 一理想变压器的原线圈ab两端接入电压为u 3sin 314t v 的交变电 2 流 原线圈匝数n1 100 匝 副线圈匝数n2 200 匝 则 a 将击穿电压为 6 v 的电容器接在c d两端 能正常工作 b 把电磁打点计时器接在c d两端 打点周期为 0 01 s c 把额定电压为 6 v 的小灯泡接在c d两端 小灯泡能正常工作 d 把交流电压表接在c d两端时 电压表读数为 8 48 v 解析 选 c 由u 3sin 314t v 知输入电压最大值u1m 3 v 周期t s 22 2 314 1 50 s 0 02 s 则 b 项不正确 加到原线圈a b端电压的有效值u1 v 3 v 由 u1m 2 3 2 2 得副线圈两端输出电压u2 u1 3 v 6 v 因此将击穿电压为 6 v 的电容器 u1 n1 u2 n2 n2 n1 200 100 接在c d端 交流电压最大值 6 v 大于击穿电压 电容器将被击穿 则 a 项错误 c 2 项正确 交流电压表接到c d两端 读数应为有效值 6 v 故 d 项错误 5 如图所示 理想变压器的原线圈接入u 11 000 sin 100 t v 的交变电压 2 副线圈通过电阻r 6 的导线对 220 v 880 w 的电器rl供电 该电器正常工作 由 此可知 a 原 副线圈的匝数比为 50 1 b 交变电压的频率为 100 hz c 副线圈中电流的有效值为 4 a d 变压器的输入功率为 880 w 3 解析 选 c 输入电压的有效值为u1 11 000 v 220 v 880 w 的电器正常工作 所 以副线圈电流i2 a 4 a 用电器的额定电压为 220 v 电阻r两端的电压 880 220 ur 4 6 24 v 所以变压器的输出电压u2 220 24 v 244 v 根据电压与匝数成正比 得原副线圈的匝数比为 11 000 244 2 750 61 故 a 错误 c 正确 由表达式知交变电 压的频率f hz 50 hz 故 b 错误 变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻 100 2 损耗的功率之和 大于 880 w 所以变压器的输入功率大于 880 w 故 d 错误 二 多项选择题 本题共 5 小题 每小题 6 分 共 30 分 在每小题给出的四个选项中 有多个选项正确 全部选对的得 6 分 选对但不全的得 3 分 有选错或不答的得 0 分 6 如图 理想变压器原 副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b 当输入电压u 为灯泡额定电压的 10 倍时 两灯泡均能正常发光 下列说法正确的是 a 原 副线圈匝数之比为 9 1 b 原 副线圈匝数之比为 1 9 c 此时 a 和 b 的电功率之比为 9 1 d 此时 a 和 b 的电功率之比为 1 9 解析 选 ad 因为两灯泡额定电压相同且均正常发光 且输入电压为灯泡额定电压的 10 倍 所以理想变压器的输入 输出电压比为 9 1 由理想变压器变压规律可知 原 副 线圈的匝数比为 9 1 a 项正确 b 项错误 由理想变压器变流规律可知 原 副线圈的 电流比为 1 9 由电功率p ui可知 a和b的电功率之比为 1 9 c 项错误 d 项正 确 7 如图所示 理想变压器原线圈输入电压u umsin t 副线圈电路中r0为定值电 阻 r为滑动变阻器 v1和 v2是理想交流电压表 示数分别是u1和u2 a1和 a2是理想交 流电流表 示数分别是i1和i2 下列说法正确的是 a i1和i2表示电流的瞬时值 b u1和u2表示电压的有效值 4 c 滑片p向下滑动过程中 u2不变 i1变大 d 滑片p向下滑动过程中 u2不变 i1变小 解析 选 bc 交流电压表和交流电流表显示的是交流电的有效值 a 错误 b 正确 滑 片p向下滑动过程中 输出端电阻减小 输出端电压不变 输出电流增大 输出功率增大 输入功率增大 输入电压不变 输入电流增大 c 正确 d 错误 8 为了减少输电线路中电能损失 发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过 远距离输送 再经过降压变电站将高压变为低压 某降压变电站将电压u0 11 000 sin 100 t v 的交流电降为 220 v 供居民小区用电 则下列说法正确的是 2 a 降压变电站原 副线圈匝数比为 50 1 b 输电电流的频率是 50 hz c 降压变电站副线圈的导线比原线圈的要粗 d 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和 解析 选 abc 降压变电站原线圈两端电压的有效值为u1 11 000 v 由 得 u1 u2 n1 n2 a 正确 变压器不改变交流电的频率 b 正确 由 得 副线圈的电流大 要 n1 n2 50 1 n1 n2 i2 i1 想导线发热少 导线要粗一些 电阻小 c 正确 居民小区各用电器电流总和应该等于流 过副线圈的电流 d 错误 9 调压变压器是一种自耦变压器 它的构造如图所示 线圈ab绕在一个圆环形的铁 芯上 ab间加上正弦交流电压u 移动滑动触头p的位置 就可以调节输出电压 在输出 端连接了滑动变阻器r和理想交流电流表 变阻器的滑动触头为q 则 a 保持p的位置不动 将q向下移动时 电流表的读数变大 b 保持p的位置不动 将q向下移动时 电流表的读数变小 c 保持q的位置不动 将p沿逆时针方向移动时 电流表的读数变大 d 保持q的位置不动 将p沿逆时针方向移动时 电流表的读数变小 解析 选 bc 保持p的位置不动 u2不变 将q向下移动时 r变大 故电流表读数变 小 保持q的位置不动 r不变 将p沿逆时针方向移动时 n2变大 u2变大 故电流表 的读数变大 5 10 我国地域广阔 人口居住相对分散 特别是有些农村地区 人口稀少 村庄分布 相距较远 为了节约农民的用电成本 有时两个 或多个 村庄共用一个变压器 将变电室 变压器 建立在几个村子之间 离每个村庄都有一段距离 如图所示 其中r表示从变压 器到村庄 用户 的输电线电阻 下列说法正确的是 a 傍晚时分比深夜时段umn较小 同一盏灯较暗 b 傍晚时分和深夜时段umn一样大 同一盏灯明暗相同 c 傍晚时分和深夜时段umn一样大 但同一盏灯在傍晚时分较暗 d 若将村庄合并 将变压器移到村庄附近后 傍晚时分和深夜时段同一盏灯明暗的变 化会明显减小 解析 选 cd 由变压器变压规律可知 umn不变 但傍晚时分与深夜时段相比 傍晚时 分负载较多 副线圈中电流变大 ur ir变大 所以用户得到的电压 umn ur 减小 灯光 较暗 a b 错 c 对 将变压器移到村庄附近后 输电线电阻r明显减小 用户得到的电 压u用与umn接近 两个时段的电压相差不大 同一盏灯发光情况变化不会很明显 d 对 三 非选择题 本题共 3 小题 共 40 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和重 要的演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值 和单位 11 12 分 如图所示 理想降压变压器的变压系数是 3 即初级线圈的匝数与次级线 圈的匝数之比是 3 1 初级线圈的输入电压是 660 v 用这台变压器给 100 个标有 220 v 60 w 的灯泡供电 假设灯泡电阻恒定 变压器到灯泡间的输电线总电阻约 0 2 计算 结果保留两位小数 求 1 空载时次级线圈的端电压和输出功率 2 接通时灯泡两端的电压 3 每个灯泡的实际功率 解析 1 设空载时次级线圈的输出电压为u2 由 得u2 u1 220 v n2 n1 u2 u1 n2 n1 因为空载 次级线圈的负载电阻r2 次级线圈中的电流为零 6 所以i2 0 p i2u2 0 2 接通电路后 100 个灯泡并联的总电阻为r外 8 067 r 100 次级线圈中的电流i2 a u2 r外 r线 220 8 067 0 2 灯泡两端的电压u 2 i2r外 214 68 v 3 每个灯泡的实际功率p u 2 w 57 13 w i2 100 220 214 68 8 267 100 答案 1 220 v 0 2 214 68 v 3 57 13 w 12 13 分 如图甲所示为一理想变压器 ab为原线圈 ce为副线圈 d为副线圈引出 的一个接头 原线圈输入正弦式交变电压的uab t图象如图乙所示 若只在ce间接一个 rce 400 的电阻 或只在de间接一个rde 225 的电阻 两种情况下电阻消耗的功 率均为 80 w 1 请写出原线圈输入电压的瞬时值uab的表达式 2 求只在ce间接 400 的电阻时 原线圈中的电流i1 3 求ce和de间线圈的匝数比 nce nde 解析 1 由题图乙知周期t 0 01 s 则 200 rad s 2 t 故输入电压的瞬时值表达式为uab 400sin 200 t v 2 输入电压的有效值为u1 200 v 2 由理想变压器的功率关系得p1 p2 原线圈中的电流i1 解得i1 a 0 28 a p1 u1 80 200 2 3 设ab间线圈的匝数为n1 则 同理 u1 n1 uce nce u1 n1 ude nde 由题意知 解得 代入数据得 nce nde rce rde nce nde 4 3 答案 1 uab 400sin 200 t v 2 0 28 a 3 4 3 7 13 15 分 风力发电作为新型环保能源 近几年来得到了快速发展 如图所示风车阵 中发电机输出功率为 100 kw 输出电压是 250 v 用户需要的电压是 220 v 输电线电阻 为 10 若输电线因发热而损失的功率为输送功率的 4 试求 1 在输电线路中设置的升 降压变压器原 副线圈的匝数比 2 画出此输电线路的示意图 3 用户得到的电功率是多少 解析 1 输电线损失的功率 p损 p 4 100 kw 4 4 kw 输电线电流i2 a 20 a p损 r线 4 103 10