高中物理魯科版2第四章遠(yuǎn)距離輸電單元測(cè)試 2023版章末綜合測(cè)評(píng)4

章末綜合測(cè)評(píng)(四)(時(shí)間：60分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．一臺(tái)理想變壓器，原線(xiàn)圈和副線(xiàn)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<I2C．I1＝I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2【解析】因?yàn)槭抢硐胱儔浩鳎视衑q\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(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，原線(xiàn)圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線(xiàn)圈與電阻R相連組成閉合回路．當(dāng)直導(dǎo)線(xiàn)AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，安培表A1的讀數(shù)為12mA，那么安培表A2的讀數(shù)為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002120】圖1A．0 B．3mAC．48mA D．與R的大小有關(guān)【解析】當(dāng)直導(dǎo)線(xiàn)AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，原線(xiàn)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(xiàn)圈中沒(méi)有電流，故選A.【答案】A3．如圖2所示，理想變壓器原、副線(xiàn)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(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(wèn)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(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)P1＝P2及P2＝eq\f(U\o\al(2,2),RL)＝eq\f(62,6)W＝6W，選項(xiàng)D正確．【答案】D4.圖3如圖3所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為20∶1，兩個(gè)標(biāo)有“12V,6W”的小燈泡并聯(lián)在副線(xiàn)圈的兩端．當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線(xiàn)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(xiàn)圈電壓U2＝12V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝240V，副線(xiàn)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(jià)居高不下的問(wèn)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(xiàn)電阻．若某輸電線(xiàn)路改造后輸電電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，線(xiàn)路電阻變?yōu)樵瓉?lái)的倍，在輸送的總功率不變的條件下，線(xiàn)路損耗功率將變?yōu)樵瓉?lái)的()A．倍B．倍C．倍 D．倍【解析】設(shè)輸送功率為P，輸送電壓為U，輸電線(xiàn)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(xiàn)路改造后輸電電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，線(xiàn)路電阻變?yōu)樵瓉?lái)的倍，線(xiàn)路損耗功率將變?yōu)樵瓉?lái)的倍，C對(duì)．【答案】C6．用220V的正弦交流電通過(guò)理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過(guò)負(fù)載的電流圖像如圖4所示，則()圖4【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(xiàn)圈匝數(shù)比是1∶2D．負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝(100πt＋eq\f(π,2))A【解析】根據(jù)i－t圖像，負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝100πt(A)且Im＝0.05A，通過(guò)負(fù)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(xiàn)圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1).選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．【答案】A7．如圖5甲為理想變壓器，原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為3∶2，在原線(xiàn)圈上通入正弦交流電如圖5乙所示，設(shè)電流從原線(xiàn)圈a端流入b端流出時(shí)為電流正方向，副線(xiàn)圈中電流由c端流出d端流入時(shí)為副線(xiàn)圈中電流正方向，那么副線(xiàn)圈中電流的有效值以及在一個(gè)周期內(nèi)副線(xiàn)圈電流達(dá)到正方向最大值對(duì)應(yīng)于乙圖中的時(shí)刻應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)圈中電流的有效值I2＝eq\f(n1I1,n2)＝eq\f(3,2)×1A＝1.5A．副線(xiàn)圈中電流達(dá)最大值時(shí)，即為鐵芯中磁通量變化最快的時(shí)刻，對(duì)應(yīng)題圖乙所示i－t圖象斜率最大的時(shí)刻，因此，只有t＝0，t＝1×10－2s和t＝2×10－2s三個(gè)時(shí)刻，綜上所述正確的選項(xiàng)只可能是C項(xiàng)．【答案】C8．如圖6所示，有一矩形線(xiàn)圈的面積為S，匝數(shù)為N，繞OO′軸在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，副線(xiàn)圈接有定值電阻R，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列判斷正確的是()圖6A．電流表測(cè)得的是電流最大值B．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSω·sinωtC．P向上移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大D．P向上移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小【解析】電流表測(cè)得的是電流有效值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSω·sinωt，選項(xiàng)B正確；P向上移動(dòng)時(shí)，輸出電壓降低，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．【答案】BD9．有5個(gè)完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線(xiàn)圈中，如圖7所示．若將該線(xiàn)路與交流電源接通，且開(kāi)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(kāi)關(guān)S接在位置2時(shí)，燈泡均未燒壞．則下列可能的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：05002123】圖7A．該變壓器是降壓變壓器，原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為4∶1B．該變壓器是升壓變壓器，原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1∶4C．副線(xiàn)圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是更亮些D．副線(xiàn)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(shuō)明通過(guò)各個(gè)燈泡的電流相同，則通過(guò)副線(xiàn)圈的電流是通過(guò)原線(xiàn)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(xiàng)A正確；若S接2時(shí)，原線(xiàn)圈的輸入電壓增大，副線(xiàn)圈的輸出電壓隨之增大，則接于副線(xiàn)圈的燈泡均比原來(lái)更亮些，所以選項(xiàng)C正確．故選A、C.【答案】AC10．如圖8所示，一理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線(xiàn)圈通過(guò)一理想電流表?接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線(xiàn)圈的兩端．假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大．用交流電壓表測(cè)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(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小C．負(fù)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(xiàn)圈兩端的電壓．U1＝Uab，由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，Ucd≠U2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．增大負(fù)載電阻R的阻值，負(fù)載的電功率減小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原線(xiàn)圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確．c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負(fù)載電阻R的阻值變小時(shí)，Ucd不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有E輸入＝E輸出，在一個(gè)周期T的時(shí)間內(nèi)，二極管未短路時(shí)有UabI1T＝eq\f(U2,R)·eq\f(T,2)＋0(U為副線(xiàn)圈兩端的電壓)，二極管短路時(shí)有UabI2T＝eq\f(U2,R)T，由以上兩式得I2＝2I1，選項(xiàng)D正確．【答案】BD二、非選擇題(本題共3個(gè)小題，共40分．計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位．)11.(12分)如圖9所示，變壓器原線(xiàn)圈輸入電壓為220V，副線(xiàn)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(xiàn)圈的匝數(shù)比；(2)兩燈均正常工作時(shí)原線(xiàn)圈中的電流以及只有L1工作時(shí)原線(xiàn)圈中的電流．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(shí)，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(shí)，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(tái)交流發(fā)電機(jī)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(yuǎn)方輸電．若輸電導(dǎo)線(xiàn)的總電阻為10Ω，允許輸電線(xiàn)損失的功率為輸出功率的10%，問(wèn)：(1)升壓變壓器的變壓比應(yīng)為多大？(2)為了使遠(yuǎn)方用電器能得到220V的工作電壓，降壓變壓器的變壓比應(yīng)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(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＝1Ω，三只燈泡的規(guī)格均為“6V1W”，輸電線(xiàn)總電阻為10Ω.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10【解析】設(shè)變壓器B1的原線(xiàn)圈電壓為U1，副線(xiàn)圈電壓為U2，變壓器B2的原線(xiàn)圈電壓為U3，副線(xiàn)圈電壓為U4.通過(guò)B1原線(xiàn)