鲁科版物理选修3-2新素养讲义第4章远距离输电章末过关检测（四）Word版含答案

章末过关检测(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∶1C．原、副线圈的电压之比为5∶1D．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20V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200V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eq\f(P,2)，则变压器原、副线圈的匝数比为()A．20∶1 B．10eq\r(2)∶1C．10∶1 D．1∶10解析：选C.原线圈输入电压U1＝100eq\r(2)V．根据题意，P＝eq\f(（20V）2,R)，eq\f(P,2)＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)，解得U2＝10eq\r(2)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eq\f(I1U1,I2)B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为Ieq\o\al(2,1)rD．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＝eq\f(I1U1,I2)，选项A正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，或者P＝I1U－Ieq\o\al(2,1)r，选项C错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝Ieq\o\al(2,1)r，选项D错误．4．如图所示，一理想变压器的原线圈AB两端接入电压为u＝3eq\r(2)sin(314t)V的交变电流．原线圈匝数n1＝100匝，副线圈匝数n2＝200匝，则()A．将击穿电压为6V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0.01sC．把额定电压为6V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8.48V解析：选C.由u＝3eq\r(2)sin(314t)V知输入电压最大值U1m＝3eq\r(2)V，周期T＝eq\f(2π,314)s＝eq\f(1,50)s＝0.02s，则B项不正确；加到原线圈A、B端电压的有效值U1＝eq\f(U1m,\r(2))＝eq\f(3\r(2),\r(2))V＝3V，由eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)得副线圈两端输出电压U2＝U1eq\f(n2,n1)＝3×eq\f(200,100)V＝6V，因此将击穿电压为6V的电容器接在C、D端，交流电压最大值(6eq\r(2)V)大于击穿电压，电容器将被击穿，则A项错误，C项正确；交流电压表接到C、D两端，读数应为有效值6V，故D项错误．5．如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11000eq\r(2)·sin(100πt)V的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V880W”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∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W解析：选C.输入电压的有效值为U1＝11000V，“220V880W”的电器正常工作，所以副线圈电流I2＝eq\f(880,220)A＝4A，用电器的额定电压为220V，电阻r两端的电压Ur＝4×6＝24V，所以变压器的输出电压U2＝220＋24V＝244V，根据电压与匝数成正比得原副线圈的匝数比为11000∶244＝2750∶61，故A错误，C正确；由表达式知交变电压的频率f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故B错误；变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880W，所以变压器的输入功率大于880W，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∶1B．原、副线圈匝数之比为1∶9C．此时a和b的电功率之比为9∶1D．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＝Umsinωt，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＝11000eq\r(2)·sin100πt(V)的交流电降为220V供居民小区用电，则下列说法正确的是()A．降压变电站原、副线圈匝数比为50∶1B．输电电流的频率是50HzC．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＝11000V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得，eq\f(n1,n2)＝eq\f(50,1)，A正确；变压器不改变交流电的频率，B正确；由eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)得，副线圈的电流大，要想导线发热少，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．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660V．用这台变压器给100个标有“220V60W”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0.2Ω.(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eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,U1)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝220V因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，次级线圈中的电流为零所以I2＝0，P＝I2U2＝0.(2)接通电路后，100个灯泡并联的总电阻为R外＝eq\f(R,100)＝eq\f(\f(Ueq\o\al(2,额),P额),100)≈8.067Ω次级线圈中的电流I2＝eq\f(U2,R外＋R线)＝eq\f(220,8.067＋0.2)A灯泡两端的电压U′2＝I2R外≈214.68V.(3)每个灯泡的实际功率P＝eq\f(I2,100)U′2＝eq\f(220×214.68,8.267×100)W＝57.13W.答案：(1)220V0(2)214.68V(3)57.13W12．(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＝400Ω的电阻，或只在de间接一个Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.(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400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比eq\f(nce,nde).解析：(1)由题图乙知周期T＝0.01s，则ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s故输入电压的瞬时值表达式为uab＝400sin(200πt)V.(2)输入电压的有效值为U1＝200eq\r(2)V由理想变压器的功率关系得P1＝P2原线圈中的电流I1＝eq\f(P1,U1)，解得I1＝eq\f(80,200\r(2))A＝0.28A.(3)设ab间线圈的匝数为n1，则eq\f(U1,n1)＝eq\f(Uce,nce)，同理eq\f(U1,n1)＝eq\f(Ude,nde)由题意知eq\f(Ueq\o\al(2,ce),Rce)＝eq\f(Ueq\o\al(2,de),Rde)解得eq\f(nce,nde)＝eq\r(\f(Rce,Rde))，代入数据得eq\f(nce,nde)＝eq\f(4,3).答案：(1)Uab＝400sin(200πt)V(2)0.28A(3)eq\f(4,3)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100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω.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%＝100kW×4%＝4kW.输电线电流I2＝eq\r(\f(P损,R线))＝eq\r(\f(4×103,10))A＝20A.升压变电器输出电压U2＝eq\f(P,I2)＝eq\f(100×103,20)V＝5