2019年高中物理 第四章 遠(yuǎn)距離輸電綜合檢測(cè) 魯科版選修3-2.doc

2019年高中物理 第四章 遠(yuǎn)距離輸電綜合檢測(cè) 魯科版選修3-2 一、選擇題(本題共7小題，每小題6分，共42分．每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)是正確的．) 1．如圖1所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路．當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，安培表A1的讀數(shù)為12 mA，那么安培表A2的讀數(shù)為(　　) 圖1 A．0　　　　　　　　 B．3 mA C．48 mA D．與R的大小有關(guān) 【解析】　當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，原線圈中產(chǎn)生的是恒定電流，而變壓器只能改變交變電流，不能改變直流電，所以副線圈中沒有電流，故選A. 【答案】　A 2．一臺(tái)理想變壓器，原線圈和副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，正常工作時(shí)輸入和輸出的電壓、電流、功率分別為U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1>n2，則(　　) A．U1>U2，P1<P2 B．P1＝P2，I1<I2 C．I1＝I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2 【解析】　因?yàn)槭抢硐胱儔浩?，故有＝，P1＝P2，已知n1>n2則U1>U2，又I1U1＝I2U2，則I1<I2，故正確答案為B. 【答案】　B 3．(2011新課標(biāo)全國(guó)高考)如圖2，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220 V，額定功率為22 W；原線圈電路中接有電壓表和電流表．現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光．若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則(　　) 圖2 A．U＝110 V，I＝0.2 A B．U＝110 V，I＝0.05 A C．U＝110，I＝0.2 A V D．U＝110 V，I＝0.2 A 【解析】　電壓表、電流表的讀數(shù)為有效值，燈泡正常發(fā)光，副線圈兩端電壓為220 V，由理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2可知，電壓表讀數(shù)為110 V，由P1＝P2可知：電流表讀數(shù)為0.2 A，選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 4．在家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑動(dòng)頭，如圖3所示．當(dāng)變壓器輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，可上下調(diào)節(jié)滑動(dòng)頭P1、P2的位置，使輸出電壓穩(wěn)定在220 V上，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)輸出電壓低于220 V，下列措施不正確的是(　　) 圖3 A．P1不動(dòng)，將P2向上移 B．P2不動(dòng)，將P1向下移 C．將P1向上移，同時(shí)P2向下移 D．將P1向下移，同時(shí)P2向上移 【解析】　由變壓器的變壓關(guān)系＝，得U2＝U1，要使U2增大，若n1不變，應(yīng)增大n2，即P2向上移動(dòng)；若n2不變，應(yīng)減小n1，即P1向下移動(dòng)；若n1、n2均變化，保證增大即可，而n1增大，n2減小，使減小，所以P1向上移動(dòng)，同時(shí)P2向下移動(dòng)，不能做到使輸出電壓為220 V，故選C. 【答案】　C 5.(xx崇明區(qū)檢測(cè))為了解決農(nóng)村電價(jià)居高不下的問題，有效地減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，在我國(guó)廣大農(nóng)村普遍實(shí)施了“農(nóng)網(wǎng)改造”工程，工程包括兩項(xiàng)主要內(nèi)容：(1)更新變電設(shè)備，提高輸電電壓；(2)更新電纜，減小輸電線電阻．若某輸電線路改造后輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，線路電阻變?yōu)樵瓉淼?.8倍，在輸送的總功率不變的條件下，線路損耗功率將變?yōu)樵瓉淼?　　) A．0.4倍 B．0.32倍 C．0.2倍 D．0.16倍 【解析】　設(shè)輸送功率為P，輸送電壓為U，輸電線電阻為r，依據(jù)ΔP＝2r，若某輸電線路改造后輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，線路電阻變?yōu)樵瓉淼?.8倍，線路損耗功率將變?yōu)樵瓉淼?.2倍，C對(duì)． 【答案】　C 6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了下列四種電路以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，你認(rèn)為這四個(gè)電路中哪個(gè)可行并最省電(C中為理想變壓器)(　　) 【解析】　A、B選項(xiàng)中，雖能調(diào)節(jié)電扇轉(zhuǎn)速，但不僅電扇要消耗電能，滑動(dòng)變阻器也要消耗電能；D中滑動(dòng)變阻器與電扇并聯(lián)，不能調(diào)節(jié)電扇轉(zhuǎn)速，卻需消耗電能；C中為理想變壓器，不消耗電能，僅有電扇消耗電能．故既可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，又最省電的是C. 【答案】　C 7．有5個(gè)完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中，如圖4所示．若將該線路與交流電源接通，且開關(guān)S接在位置1時(shí)，5個(gè)燈泡發(fā)光亮度相同；若將開關(guān)S接在位置2時(shí)，燈泡均未燒壞．則下列可能的是(　　) 圖4 A．該變壓器是降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為4∶1 B．該變壓器是升壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為1∶4 C．副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是更亮些 D．副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是亮度變暗 【解析】　若S接1時(shí)，五個(gè)燈泡亮度相同，說明通過各個(gè)燈泡的電流相同，則通過副線圈的電流是通過原線圈的4倍．由＝，故＝，此變壓器是降壓變壓器，所以選項(xiàng)A正確；若S接2時(shí)，原線圈的輸入電壓增大，副線圈的輸出電壓隨之增大，則接于副線圈的燈泡均比原來更亮些，所以選項(xiàng)C正確．故選A、C. 【答案】　AC 二、非選擇題(本題共5個(gè)小題，共58分．計(jì)算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位．) 圖5 8．(8分)如圖5所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝4∶1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等．a(chǎn)、b端加一交流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA∶PB＝________；兩電阻兩端的電壓之比UA∶UB＝________. 【解析】　理想變壓器的原、副線圈中的電流之比 IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4， 又RA＝RB，因此消耗的電功率之比PA∶PB＝IRA∶IRB＝I∶I＝1∶16， 由UA＝IARA、UB＝IBRB，得UA∶UB＝IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4. 【答案】　1∶16　1∶4 圖6 9．(10分)黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”．如圖6是高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220 V的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5 cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿電壓為6 220 V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過多少？ 【解析】　電網(wǎng)兩極間電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng)Um＝Emd 由題意，空氣被擊穿時(shí)Em＝6 220 V/cm 由理想變壓器電壓關(guān)系：＝ 由峰值與有效值關(guān)系U1m＝U1 由以上各式得＝ 所以次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過10∶1. 【答案】　10∶1 10．(10分)一臺(tái)理想降壓變壓器從10 kV的線路中降壓并提供200 A的負(fù)載電流，已知兩個(gè)線圈的匝數(shù)比為40∶1，則變壓器的原線圈電流、輸出電壓及輸出功率各是多少？ 【解析】　設(shè)原線圈輸入電壓、電流、功率分別為U1、I1、P1，副線圈的輸出電壓、電流、功率分別為U2、I2、P2，原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.由電壓與匝數(shù)的關(guān)系＝得 U2＝U1＝10103 V＝250 V. 又由電流與匝數(shù)的關(guān)系＝得I1＝I2＝200 A＝5 A. 輸出功率P2＝U2I2＝250200 W＝5104 W. 【答案】　5 A　250 V　5104 W 11．(14分)(xx農(nóng)墾高二檢測(cè))如圖7所示為演示遠(yuǎn)距離輸電的裝置，理想變壓器B1、B2的變壓比分別為1∶4和5∶1，交流電源的內(nèi)阻r＝1 Ω，三只燈泡的規(guī)格均為“6 V　1 W”，輸電線總電阻為10 Ω.若三只燈泡都正常發(fā)光，則交變電源的電動(dòng)勢(shì)E為多大？ 圖7 【解析】　設(shè)變壓器B1的原線圈電壓為U1，副線圈電壓為U2，變壓器B2的原線圈電壓為U3，副線圈電壓為U4.通過B1原線圈的電流為I1，輸電線上的電流為I2，B2副線圈上的電流為I3 根據(jù)題意得：U4＝6 V，而I3＝0.5 A．對(duì)B2由電流關(guān)系：I2＝I3＝0.1 A 線路上的損失電壓為ΔU線＝I2R線＝1 V 由線路上的電壓關(guān)系：U2＝ΔU＋U3，＝，＝，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得U1＝7.75 V 再對(duì)B1使用電流關(guān)系I1n1＝I2n2，求得：I1＝0.4 A 最后由閉合電路歐姆定律：E＝I1r＋U1＝8.15 V. 【答案】　8.15 V 12．(16分)有條河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機(jī)總效率為50%，輸出電壓為240 V，輸電線總電阻R＝30 Ω，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電的需求，則該輸電線路所使用的升壓變壓器、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220 V 100 W”的電燈正常發(fā)光． 圖8 【解析】　依題意，電源端 P輸出＝50%＝Qρgh0.5＝211031050.5 W＝5104 W 輸出電壓U0＝240 V為滿足輸電要求，由ΔP損＝IR 有：I送＝＝＝ A＝10 A 則送電電壓為U送＝＝ V＝5103 V 所以升壓變壓器的變壓比為n1∶n2＝U0∶U送＝＝6∶125 輸電線電壓損失ΔU損＝I送R＝1030 V＝300 V 用戶端U1＝U送－ΔU損＝5103 V－300 V＝4 700 V，據(jù)題意可知U2＝220 V 所以降壓變壓器的匝數(shù)比為n1′∶n2′＝U1∶U2＝＝235∶11 因?yàn)槔硐胱儔浩鳑]有能量損失，所以可正常發(fā)光的電燈的盞數(shù)為： N＝＝(盞)＝470(盞)． 【答案】　升壓變壓器＝，降壓變壓器＝ 470盞