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2019-2020年高中物理 第3章 電能的輸送與變壓器單元測試 滬科版選修3-2 一、選擇題(共10個小題，每小題4分，共40分) 1一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R。設原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2，當R增大時(　　) A．I1減小，P1增大 B．I1減小，P1減小 C．I2增大，P2減小 D．I2增大，P2增大 2如圖所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻，開關S是閉合的。V1和V2為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1和U2；A1、A2和A3為理想電流表，讀數(shù)分別為I1、I2和I3?，F(xiàn)斷開S，U1數(shù)值不變，下列推斷中正確的是(　　) A．U2變小、I3變小 B．U2不變、I3變大 C．I1變小、I2變小 D．I1變大、I2變大 3如圖是一個理想變壓器的示意圖，S是單刀雙擲開關，P是滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，則(　　) A．若保持P的位置及U1不變，S由a合到b處，則I1將減小 B．若保持P的位置及U1不變，S由b合到a處，則R上消耗的功率將增大 C．若保持U1不變，S置于b處，將P向上滑動，則I1減小 D．若保持P的位置不變，S置于a處，將U1增大，則I1減小 4圖甲電路中，R＝100 Ω，在ab之間加上如乙圖所示的正弦交流電，則(　　) A．電流表的示數(shù)為3.1 A B．該交流電壓的有效值為310 V C．產(chǎn)生該交流電的發(fā)電機轉速提高一倍，電流表的示數(shù)不變 D．將電阻換成200 Ω，則電流表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话? 5(xx山東濟寧高二期末，12)xx年春天，低溫雨雪冰凍造成我國部分地區(qū)嚴重災害，其中高壓輸電線因結冰而損壞嚴重。為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱消耗功率為ΔP；除冰時，輸電線上的熱消耗功率需變?yōu)?ΔP，則除冰時(認為發(fā)電機輸出電壓、輸出功率和輸電線電阻不變)(　　) A．輸電電流為3I B．輸電電壓為3U C．升壓變壓器的匝數(shù)比變大 D．降壓變壓器的匝數(shù)比變大 6如圖所示，線圈A接交流電源，其電流表達式為i＝Imsint。設交流電為正半周時線圈A的上端電勢高于下端電勢，副線圈接光滑導軌及光滑金屬棒ab，導軌間的磁場方向如圖，據(jù)此可知，在0～T時間內(nèi)ab具有向右加速度的時間是(　　) A. 0～ B.～ C.～ D.～T 7在家用交流變壓器中，變壓器的原、副線圈都有滑動頭，如圖所示，當變壓器輸入電壓發(fā)生變化時，可上下調(diào)節(jié)滑動頭P1、P2的位置，使輸出電壓穩(wěn)定在220 V上。若輸出電壓低于220 V，要使輸出電壓恢復到220 V，下列措施正確的是(　　) ①將P1向下移?、赑2向下移?、跴1向上移同時P2向下移　④P1向下移同時P2向上移 A．①③ B．②④ C．①④ D．③④ 8如圖所示的四個圖中，a、b為輸入端，接交流電源，cd為輸出端，下列說法中錯誤的是(　　) A．甲圖中UabUcd　 C．丙圖中UabUcd 9如圖所示，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab和cd(匝數(shù)都為n1)、ef和gh(匝數(shù)都為n2)組成。用I1和U1表示輸入電流和電壓，I2和U2表示輸出電流和電壓。在下列四種連接法中，符合關系U1/U2＝n1/n2，I1/I2＝n2/n1的有(　　) A．b與c相連，以a、d為輸入端，f與g相連，以e、h為輸出端 B．b與c相連，以a、d為輸入端，e與g相連、f與h相連作為輸出端 C．a(chǎn)與c相連、b與d相連作為輸入端，f與g相連，以e、h為輸出端 D．a(chǎn)與c相連、b與d相連作為輸入端，e與g相連、f與h相連作為輸出端 10長江三峽水利樞紐是當今世界上最大的水利工程，它的裝機總功率為2107 kW，是西部開發(fā)的特大重點工程，也是西電東送的能源基地之一，若用總電阻為10 Ω的輸電線將5105 kW功率的電能從三峽輸送到用電區(qū)域，輸電電壓為5102 kV，輸電導線上損失的功率為(　　) A．1104 kW B．1105 kW C．2.5104 kW D．2.5105 kW 第Ⅱ卷　(非選擇題　共60分) 二、填空題(共2個小題，共10分) 11(4分)一個理想變壓器，原線圈上加220 V的交變電壓，副線圈兩端的電壓是12 V，現(xiàn)從副線圈上拆下24匝后，副線圈兩端的電壓降為8 V，則原線圈的匝數(shù)為______。 12(6分)一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1 100，接在電壓為220 V的交流電源上。當它對11只并聯(lián)的“36 V 60 W”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光。由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)n2＝______，通過原線圈的電流I1＝______A。 三、計算與論證(共4個小題，共50分，解答中要有必須的解析過程，直接寫結果不得分) 13(12分)某電站輸送的電功率是500 kW，當采用6 kV電壓輸電時，安裝在輸電線路起點的電度表和終點的電度表的晝夜讀數(shù)相差4 800 kWh(即4 800度)，試求： (1)輸電線的電阻； (2)若要使輸電線上損失的功率降到輸送功率的2.304%，應采用多高的電壓向外輸電？ 14(12分)如圖所示，一個變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220 V的市電上，向額定電壓為1.80104 V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光。為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12 mA時，熔絲就熔斷。 (1)熔絲的熔斷電流是多大？ (2)當副線圈電路中電流為10 mA時，變壓器的輸入功率是多大？ 15(13分)(xx杭州學軍中學第二學期期中考試，13)某小型實驗水電站輸出功率是38 kW，輸電線路總電阻是6 Ω。 (1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率。 (2)若改用5 000 V高壓輸電，求輸電線路損耗的功率。 (3)若改用5 000 V高壓輸電，到用戶端再利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。 16(13分)發(fā)電機輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 Ω。若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求： (1)畫出此輸電線路的示意圖。 (2)在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。 (3)用戶得到的電功率是多少？ 參考答案 1答案：B 2答案：BC 3答案：C 4答案：D 5答案：AC 6解析：在0～時間內(nèi)，原線圈中電流增加，產(chǎn)生的磁通量在鐵心中逆時針增加，由楞次定律知金屬棒中的電流方向為ba，由左手定則判斷金屬棒受的安培力方向向右，加速度向右；同理可分析以后的三個時間階段。 答案：AD 7解析：可通過減少原線圈的匝數(shù)，讓P1向下滑動，提升副線圈的電壓；也可通過增加副線圈的匝數(shù)，讓P2向上滑動，來提升副線圈的電壓；也可以兩者同時進行。選項C正確。 答案：C 8答案：A 9解析：同一個鐵心上的任意兩個線圈都遵守電壓關系，而只有一對一線圈的理想變壓器才遵守電流關系，選項AD正確。 答案：AD 10解析：ΔP＝()2R＝()210 W＝1104 kW。 答案：A 11解析：利用變壓比公式得：＝，＝，解得：n1＝1 320匝，n2＝72匝。 答案：1 320匝 12解析：由題意，副線圈兩端電壓為36 V，根據(jù)變壓器的電壓關系得：＝，解得n2＝180匝；根據(jù)功率關系得：I1220＝1160 A，得：I1＝3 A。 答案：180匝　3 13解析：在輸送功率一定的情況下，可以求出送電電流，由損失功率可求出輸電線中的電阻。根據(jù)題目要求，由損失功率計算出輸送電壓。 (1)P輸＝UI線，所以I線＝＝ A，P損＝ kW＝200 kW 因P損＝IR線　故R線＝＝28.8 Ω。 (2)若P損＝500 kW2.304%＝11.52 kW 故送電電流I線＝＝20 A，送電電壓U＝＝2.5104 V。 答案：(1)28.8 Ω　(2)2.5104 V 14解析：(1)設原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率有：U1I1＝U2I2，當I2＝12 mA時，I1即為熔斷電流，代入數(shù)據(jù)得：I1＝0.98 A。 (2)設副線圈中電流為I2′＝10 mA時，變壓器的輸入功率為P1，根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，有P1＝I1′U2代入數(shù)據(jù)得：P1＝180 W。 答案：(1)0.98 A　(2)180 W 15解析：(1)輸電線上電流強度為I＝＝ A＝100 A 輸電線上損失功率為：P線＝I2R＝10026 W＝60 kW。 (2)改用高壓輸電后，輸電線上電流強度為I′＝＝ A＝7.6 A 輸電線上損失功率為：P線＝I2R＝7.626 W＝0.347 kW。 (3)用戶端在變壓器降壓前的電壓為U1＝U－I′R＝5 000 V－7.66 V＝4 954.4 V，再由＝得U2＝U1＝4 954.4 V＝225.2 V。 答案：見解析 16點撥：本題的突破口是通過輸電線損耗功率求得輸電線電流，這個電流既是升壓變壓器副線圈的電流，又是降壓變壓器上原線圈上的電流。 解析：(1)輸電線路的示意圖如圖所示。 (2)輸電線損耗功率P線＝1004% kW＝4 kW 又P線＝IR線 輸電線電流I2＝I3＝20 A 原線圈中輸入電流I1＝＝ A＝400 A 所以＝＝＝ 這樣U2＝U1＝25020 V＝5 000 V U3＝U2－U線＝5 000－2010 V＝4 800 V 所以＝＝＝。 (3)用戶得到的電功率P出＝10096% kW＝96 kW。 答案：見解析