高中物理魯科版2第四章遠距離輸電單元測試 2023版章末綜合測評4

章末綜合測評(四)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10個小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．一臺理想變壓器，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<I2C．I1＝I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2【解析】因為是理想變壓器，故有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝P2，已知n1>n2則U1>U2，又I1U1＝I2U2，則I1<I2，故正確答案為B.【答案】B2．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軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路．當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速向右做切割磁感線運動時，安培表A1的讀數(shù)為12mA，那么安培表A2的讀數(shù)為()【導學號：05002120】圖1A．0 B．3mAC．48mA D．與R的大小有關【解析】當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速向右做切割磁感線運動時，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，不能改變恒定電流，所以副線圈中沒有電流，故選A.【答案】A3．如圖2所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，和?均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB端電壓u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)．下列說法正確的是()【導學號：05002121】圖2A．電流頻率為100HzB.的讀數(shù)為24VC．?的讀數(shù)為0.5AD．變壓器輸入功率為6W【解析】根據(jù)u＝Umsinωt及U＝eq\f(Um,\r(2))、理想變壓器的規(guī)律、歐姆定律和電功率公式解決問題．根據(jù)u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)及U＝eq\f(Um,\r(2))知U1＝12V，f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，選項A錯誤；根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×12V＝6V，即的讀數(shù)為6V，選項B錯誤；根據(jù)I2＝eq\f(U2,R)L＝eq\f(6,6)A＝1A，即?的讀數(shù)為1A，選項C錯誤；根據(jù)P1＝P2及P2＝eq\f(U\o\al(2,2),RL)＝eq\f(62,6)W＝6W，選項D正確．【答案】D4.圖3如圖3所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1，兩個標有“12V,6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端．當兩燈泡都正常工作時，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是()A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A【解析】副線圈電壓U2＝12V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝240V，副線圈中電流I2＝2·eq\f(P,U)＝1A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝0.05A.【答案】D5．為了解決農(nóng)村電價居高不下的問題，有效地減輕農(nóng)民負擔，在我國廣大農(nóng)村普遍實施了“農(nóng)網(wǎng)改造”工程，工程包括兩項主要內(nèi)容：(1)更新變電設備，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)樵瓉淼谋?，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．倍B．倍C．倍 D．倍【解析】設輸送功率為P，輸送電壓為U，輸電線電阻為r，依據(jù)ΔP＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)r，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)樵瓉淼谋叮€路損耗功率將變?yōu)樵瓉淼谋?，C對．【答案】C6．用220V的正弦交流電通過理想變壓器對一負載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負載的電流圖像如圖4所示，則()圖4【導學號：05002122】A．變壓器輸入功率約為WB．輸出電壓的最大值是110VC．變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1∶2D．負載電流的函數(shù)表達式i＝(100πt＋eq\f(π,2))A【解析】根據(jù)i－t圖像，負載電流的函數(shù)表達式i＝100πt(A)且Im＝0.05A，通過負載的電流的有效值I2＝eq\f(Im,\r(2))，輸出電壓的最大值Um＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2≈W，變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1).選項A正確，選項B、C、D錯誤．【答案】A7．如圖5甲為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為3∶2，在原線圈上通入正弦交流電如圖5乙所示，設電流從原線圈a端流入b端流出時為電流正方向，副線圈中電流由c端流出d端流入時為副線圈中電流正方向，那么副線圈中電流的有效值以及在一個周期內(nèi)副線圈電流達到正方向最大值對應于乙圖中的時刻應是()甲乙圖5A．1A0 B．1.5A×10－2sC．1.5A1×10－2s \f(\r(2),2)A1×10－2s【解析】由題圖乙知，原線圈中電流有效值I1＝eq\f(\r(2),\r(2))A＝1A，所以由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得副線圈中電流的有效值I2＝eq\f(n1I1,n2)＝eq\f(3,2)×1A＝1.5A．副線圈中電流達最大值時，即為鐵芯中磁通量變化最快的時刻，對應題圖乙所示i－t圖象斜率最大的時刻，因此，只有t＝0，t＝1×10－2s和t＝2×10－2s三個時刻，綜上所述正確的選項只可能是C項．【答案】C8．如圖6所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，繞OO′軸在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω勻速轉動．滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓，副線圈接有定值電阻R，從圖示位置開始計時，下列判斷正確的是()圖6A．電流表測得的是電流最大值B．感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSω·sinωtC．P向上移動時，電流表示數(shù)變大D．P向上移動時，電流表示數(shù)變小【解析】電流表測得的是電流有效值，選項A錯誤；從圖示位置開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSω·sinωt，選項B正確；P向上移動時，輸出電壓降低，電流表示數(shù)變小，選項C錯誤，D正確．【答案】BD9．有5個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中，如圖7所示．若將該線路與交流電源接通，且開關S接在位置1時，5個燈泡發(fā)光亮度相同；若將開關S接在位置2時，燈泡均未燒壞．則下列可能的是()【導學號：05002123】圖7A．該變壓器是降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為4∶1B．該變壓器是升壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為1∶4C．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，五個燈泡亮度相同，說明通過各個燈泡的電流相同，則通過副線圈的電流是通過原線圈的4倍．由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，故eq\f(n1,n2)＝eq\f(4,1)，此變壓器是降壓變壓器，所以選項A正確；若S接2時，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C正確．故選A、C.【答案】AC10．如圖8所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表?接正弦交流電源，一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端．假設該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大．用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()圖8A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大負載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小C．負載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍【解析】根據(jù)變壓器的工作原理、交流電的有效值解題．變壓器的變壓比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，其中U1、U2是變壓器原、副線圈兩端的電壓．U1＝Uab，由于二極管的單向導電特性，Ucd≠U2，選項A錯誤．增大負載電阻R的阻值，負載的電功率減小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原線圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項B正確．c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負載電阻R的阻值變小時，Ucd不變，選項C錯誤．根據(jù)變壓器上的能量關系有E輸入＝E輸出，在一個周期T的時間內(nèi)，二極管未短路時有UabI1T＝eq\f(U2,R)·eq\f(T,2)＋0(U為副線圈兩端的電壓)，二極管短路時有UabI2T＝eq\f(U2,R)T，由以上兩式得I2＝2I1，選項D正確．【答案】BD二、非選擇題(本題共3個小題，共40分．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．)11.(12分)如圖9所示，變壓器原線圈輸入電壓為220V，副線圈輸出電壓為36V，兩只燈泡的額定電壓均為36V，L1額定功率為12W，L2額定功率為6W．試求：圖9(1)該變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比；(2)兩燈均正常工作時原線圈中的電流以及只有L1工作時原線圈中的電流．【導學號：05002124】【解析】(1)由變壓比公式得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)eq\f(n1,n2)＝eq\f(220,36)＝eq\f(55,9).(2)兩燈均正常工作時，由能量守恒得P1＋P2＝U1I1I1＝eq\f(P1＋P2,U1)＝eq\f(12＋6,220)A＝0.082A，只有L1燈工作時，由能量守恒P1＝U1I′1解得I′1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(12,220)A＝0.055A.【答案】(1)55∶9(2)0.082A0.055A12．(14分)一臺交流發(fā)電機的額定輸出功率P＝×103kW，以400V電壓將其接在升壓變壓器上向遠方輸電．若輸電導線的總電阻為10Ω，允許輸電線損失的功率為輸出功率的10%，問：(1)升壓變壓器的變壓比應為多大？(2)為了使遠方用電器能得到220V的工作電壓，降壓變壓器的變壓比應為多大？【解析】(1)由P損＝P×10%＝Ieq\o\al(2,2)r，得I2＝200A由P＝U1I1得I1＝1×10所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,50).(2)U2＝U1eq\f(n2,n1)＝2×104V所以U3＝U2－I2r＝×104V又U4＝220V，所以eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(900,11).【答案】(1)1∶50(2)900∶1113．(14分)如圖10所示為演示遠距離輸電的裝置，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＝1Ω，三只燈泡的規(guī)格均為“6V1W”，輸電線總電阻為10Ω.若三只燈泡都正常發(fā)光，則交變電源的電動勢E為多大？圖10【解析】設變壓器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