【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.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()2·R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1A1.1×102 W B1.1×104 WC1.1×106 W D1.1×108 W答案D解析对电压互感器，由知原线圈两端电压U1220×500 V1.1×105 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PU1I11.1×108 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6.0×104 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QIRt12×10×60 J6.0×102 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22×6×40 W5 280 W而U2U3880 V，所以I2 A6 A.对升压变压器：U1I1U2I2IRU2I262×4 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U2U1×220 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I1I2×1.10 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I2I1·I12×1.0 A2.0 A变阻器阻值为R0 55 此时变压器的输出功率为P2I2U22.0×110 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PRP2×5%，又因为P1P2PR5%×P15%×100 kW5×103 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(100×1035×103)W9.5×104 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(100×1035×103)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1.8×108 ·m，横截面积为105 m2的输电线向4×103 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 V227 V解析(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r1.8×108× 14.4 由题意知P损P×4%()2r105×0.04()2×14.4U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比.(2)I2 A AU损I2·r×14.4 V240 V而U3U2U损6 000 V240 V5 760 V降压变压器原、副线圈匝数比为28811(3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大由题知I4100 A则由所以I3U损I3·r×14.4 V55 V而U1、U2不变U3U2U损(6 00055) V5 945 V，U4×U3×5 945 V227 V.9