（江蘇專用）高考物理總復習 課時跟蹤檢測（三十一）變壓器 電能的傳輸-人教版高三物理試題

課時跟蹤檢測(三十一)變壓器電能的傳輸一、單項選擇題1．(2014·廣州模擬)圖1是遠距離輸電的示意圖，下列說法正確的是()圖1A．a(chǎn)是升壓變壓器，b是降壓變壓器B．a(chǎn)是降壓變壓器，b是升壓變壓器C．a(chǎn)的輸出電壓等于b的輸入電壓D．a(chǎn)的輸出電壓等于輸電線上損失的電壓2．(2014·連云港摸底)如圖2所示，理想變壓器的輸入電壓保持不變。副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R。開始時，電鍵S斷開，當S閉合時，下列說法正確的是()圖2A．電壓表示數(shù)變大 B．燈泡L1變亮C．電流表示數(shù)增大 D．變壓器的輸出功率減小3．(2014·福建高考)圖3為模擬遠距離輸電實驗電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4＜n2＝n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL＞2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當A、B端接入低壓交流電源時()圖3A．A1、A2兩表的示數(shù)相同B．L1、L2兩燈泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓4．如圖4所示，理想變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按圖甲所示方式連接，已知變壓器的原副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1，電阻R＝10Ω，圖乙是R兩端電壓U隨時間變化的圖像，Um＝10eq\r(2)V。則下列說法中正確的是()圖4A．通過R的電流IR隨時間t變化的規(guī)律是IR＝cos100πt(A)B．電流表A的讀數(shù)為eq\f(\r(2),10)AC．電壓表V的讀數(shù)為10eq\r(2)VD．變壓器的輸入功率為10W5．(2014·浙江高考)如圖5所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則()圖5A．用戶端的電壓為eq\f(I1U1,I2)B．輸電線上的電壓降為UC．理想變壓器的輸入功率為Ieq\o\al(2,1)rD．輸電線路上損失的電功率為I1U6．如圖6所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝10∶1，接線柱a、b接一正弦交變電源，電壓u＝311sin100πtV。變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器(電阻隨溫度升高而減小)，R1為一定值電阻。下列說法正確的是()圖6A．當R2所在處出現(xiàn)火警時，電阻R1的功率變小B．當R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表V2的示數(shù)變大C．當R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)變小D．電壓表V1示數(shù)為22V二、多項選擇題7．(2014·宜興質(zhì)檢)如圖7所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端電壓為一峰值不變的正弦交變電壓，副線圈接一可變電阻R。在其他條件不變的情況下，為使變壓器輸入功率增大，下面的措施正確的是()圖7A．僅增加原線圈匝數(shù)n1B．僅增加副線圈匝數(shù)n2C．僅減小電阻R的阻值D．僅增大電阻R的阻值8.如圖8所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈輸入交變電壓u＝100eq\r(2)sin50πt(V)，在副線圈中串接有理想電流表和定值電阻R，電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻阻值R＝10Ω，關于電路分析，下列說法中正確的是()圖8A．電流表示數(shù)是1AB．電流表示數(shù)是eq\r(2)AC．電阻R消耗的電功率為10WD．電容器的耐壓值至少是10eq\r(2)V9．(2014·通州模擬)如圖9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(zhuǎn)動?；瑒佑|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9A．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10．(2014·焦作聯(lián)考)如圖10所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈的匝數(shù)n2＝110匝，R0、R1、R2均為定值電阻，且R0＝R1＝R2，電流表、電壓表均為理想電表。原線圈接u＝220sin314t(V)的交流電源，起初開關S處于斷開狀態(tài)。下列說法中正確的是()圖10A．電壓表的示數(shù)為22VB．當開關S閉合后，電壓表的示數(shù)變小C．當開關S閉合后，電流表的示數(shù)變大D．當開關S閉合后，變壓器的輸出功率增大三、非選擇題11．某小型實驗水電站輸出功率是20kW，輸電線總電阻為6Ω。(1)若采用380V輸電，求輸電線路損耗的功率。(2)若改用5000V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。12．(2014·洛陽重點高中聯(lián)考)三峽水利樞紐工程是流域治理開發(fā)的關鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程。樞紐控制的流域面積為1×106km2，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量Q＝4.51×1011m3。水利樞紐的主要任務包括防洪、發(fā)電、航運三方面。在發(fā)電方面，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量即26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率P＝1.82×107kW。年平均發(fā)電量約為W＝8.40×1010kW·h，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個地區(qū)的供電緊張局面。閱讀上述資料，解答下列問題(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3圖11(1)請畫出遠距離輸電的原理圖并在其上用相應的符號標明相應的物理量。(2)若三峽電站上、下游水位差按H＝100m計算，試推導三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式并計算出效率η的數(shù)值。(3)若26臺發(fā)電機組全部發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間t為多少天？(4)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，輸電功率P1＝4.5×106kW，采用超高壓輸電，輸電電壓U＝500kV，而發(fā)電機輸出的電壓約為U0＝18kV，要使輸電線上損耗的功率為輸送電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比和輸電線路的總電阻。答案1．選A遠距離輸電先升壓，再降壓，選項A正確，B錯誤；由于輸電線有電壓損失，故a的輸出電壓等于b的輸入電壓與損失的電壓之和，選項C、D均錯。2．選C當S閉合時，R中電流增大，電壓表示數(shù)變小，燈泡L1變暗，變壓器的輸出功率增大，電流表示數(shù)增大，選項C正確，A、B、D錯誤。3．選D遠距離輸電過程中，應用高壓輸電能夠減小輸電線上的功率損失，R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率，C項錯；而比較兩個不同輸電回路，輸電線電阻相同，由P損＝I2·2R可知，A1示數(shù)小于A2示數(shù)，A項錯；根據(jù)歐姆定律可知，R2兩端電壓小于R4兩端電壓，D項正確；由于輸電線上損失電壓不同，故兩燈泡兩端電壓不同，故亮度不同，B項錯。4．選D根據(jù)R兩端電壓U隨時間變化的圖像，電壓表V的讀數(shù)為10V，選項C錯誤；由歐姆定律，通過R的電流IR隨時間t變化的規(guī)律是IR＝eq\r(2)cos100πt(A)，選項A錯誤；由變壓器變壓公式，輸入電壓為100V，輸入電流為0.1A，變壓器的輸入功率為10W，電流表A的讀數(shù)為0.1A，選項B錯誤D正確。5．選A理想變壓器輸入和輸出功率相同，設用戶端得到的電壓為U2，則有I1U1＝U2I2，U2＝eq\f(I1U1,I2)，選項A正確；輸電線上的電壓降為ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，選項B錯誤；理想變壓器的輸入功率為P＝I1U1，選項C錯誤；輸電線路上損失的電功率為ΔP＝I12r，選項D錯誤。6．選D當R2所在處出現(xiàn)火警時，阻值減小，變壓器輸出電流增大，輸出功率增大，電阻R1兩端電壓增大，電阻R1的功率變大，電壓表V2的示數(shù)變小，選項A、B錯誤；由輸入功率等于輸出功率可知，當R2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A的示數(shù)變大，選項C錯誤；由變壓器變壓公式，變壓器輸出電壓為22V，電壓表V1示數(shù)為22V，選項D正確。7．選BC為使變壓器輸入功率增大，可以僅減小電阻R的阻值，僅增加副線圈匝數(shù)n2，選項B、C正確。8．選CD由變壓公式，副線圈輸出電壓為10V，由于交變電流可以通過并聯(lián)在電阻R兩端的電容器，所以不能應用歐姆定律計算電流表示數(shù)，選項A、B錯誤；電阻R消耗的電功率為P＝102/10W＝10W，選項C正確；副線圈輸出電壓最大值為10eq\r(2)V，電容器的耐壓值至少是10eq\r(2)V，選項D正確。9．選BD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。10．選BCD變壓器的輸入電壓的有效值為eq\f(220,\r(2))V，則副線圈兩端的電壓為eq\f(22,\r(2))V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，電壓表的示數(shù)為eq\f(11,\r(2))V，選項A錯誤；當開關S閉合后，輸出功率增大，電壓表的示數(shù)變小，原線圈輸入功率增大，電流表的示數(shù)變大，選項B、C、D正確。11．解析：(1)輸電線上的電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(20×103,380)A≈52.63A輸電線路損耗的功率為P損＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW。(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為I′＝eq\f(P,U′)＝eq\f(20×103,5000)A＝4A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1＝U′－I′R＝(5000－4×6)V＝4976V根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，用戶得到的電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,22)×4976V≈226.18V。答案：(1)16.62kW(2)226.18V12．解析：(1)遠距離輸電的原理圖如圖所示。(2)電站能量轉(zhuǎn)化的效率η＝eq\f(W電,W機)＝eq\f(W,ρgQH)效率η＝eq\f(8.40×1010×103×3600,1.0×103×4.51×1011×10×100)×100%≈67.1%。(3)依據(jù)P＝eq