2021-2022学年物理沪科版选修3-2作业：第3章　电能的输送与变压器 测评B WORD版含解析.docx

1、第3章测评B(高考体验卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2,则()A.用户端的电压为I1U1I2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U解析:理想变压器输入端与输出端功率相等,U1I1=

2、U2I2,用户端的电压U2=I1I2U1,选项A正确;输电线上的电压降U=U-U1=I1r,选项B错误;理想变压器输电线上损失的功率为I12r,选项C、D错误。答案:A2.如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则()A.用户用电器上交变电流的频率是100 HzB.发电机输出交变电流的电压有效值是500 VC.输出线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:从图乙得到交变电流的频率是50Hz,变压器在输电过程中不改变交变电流的频率,选项A错误;从图乙得到发电机输出电压的最大值是500V,所以有效值为25

3、02V,选项B错误;输电线的电流是由降压变压器的负载电阻和输出电压决定的,选项C错误;由于变压器的输出电压不变,当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P线=I线R线可知,输电线上损失的功率减小,选项D正确。答案:D3.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则()A.ab接MN、cd接PQ,IabIcdC.ab接PQ、cd接MN,IabIcd解析:根据电流互感器原理,原线圈

4、中电流与副线圈电流的比值等于副线圈匝数与原线圈匝数的比值,电流互感器原线圈匝数少,接高压电路,副线圈匝数多,接电流表,所以ab接MN、cd接PQ,IabIcd,选项B正确。答案:B4.用220 V的正弦式交变电流通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V,通过负载的电流图像如图所示,则()A.变压器输入功率约为3.9 WB.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈的匝数比是12D.负载电流的函数表达式i=0.05sin100t+2 A解析:通过负载的电流有效值为0.0252A,变压器输入功率约为P=UI=1100.0252W=3.9W,选项A正确;变压器输出电压的最大值是1

5、102V,选项B错误;由变压公式,变压器原、副线圈的匝数比是21,选项C错误;负载电流的函数表达式i=0.05sin(100t)A,选项D错误。答案:A5.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为201,两个标有“12 V6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()A.120 V,0.10 AB.240 V,0.025 AC.120 V,0.05 AD.240 V,0.05 A解析:副线圈电压U2=12V,由U1U2=n1n2,得U1=240V,副线圈中电流I2=2P灯U灯=2612A=1A,由I1I2=n2n1,得I1=0

6、.05A,选项D正确。答案:D6.如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是()A.P向下滑动时,灯L变亮B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大解析:由于理想变压器输入电压不变,则副线圈电压U2不变,滑片P滑动时,对灯泡两端的电压没有影响,故灯泡亮度不变,选项A错误;滑片P下滑,电阻变大,但副线圈电压由原线圈电压决定,则副线圈电压不变,选项B正确;滑片P上滑,电阻减小,副线圈输出电流I2增大,则原线圈输入电流I1也增大,选项C错误;此时变压器输出功率P2=U2

7、I2将变大,选项D正确。答案:BD7.如图所示,将额定电压为60 V的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=113解析:理想电流表没有电阻,显示的2.2A是理想变压器的输出电流的有效值,理想电压表的电阻无穷大,显示的220V是理想变压器的输入电压的有效值。用电器正常工作,所以,理想变压器的输出电压的有效值为60V。根据理想变

8、压器的电压与匝数成正比,可得n1n2=U1U2=113,选项D正确;理想变压器的输入功率等于输出功率,P入=P出=602.2W=132W,选项A错误;根据理想变压器的电流与匝数成反比,即I1I2=n2n1,可得通过原线圈的电流的有效值为I1=n2n1I2=0.6A,选项B正确;通过变压器的是正弦式交变电流,所以副线圈的电流的最大值为Im=2I2=2.22A,选项C错误。答案:BD8.在图甲所示的电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 ,R3=20 ,各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流I2随时间t变化的正弦曲线如图

9、乙所示。下列说法正确的是 ()甲乙A.所用交变电流的频率为50 HzB.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W解析:由题图乙可得交变电流的周期为0.02s,频率为f=1T=50Hz,选项A正确;由题图乙知流过R2的最大电流为Im=2A,电流的有效值为I2=Im2=1A,R2的电阻为R3的一半,则流过R3的电流的有效值为I3=0.5A,所以电流表示数为0.5A,选项C错误;副线圈的电压为U2=I2R2=10V,根据U1U2=n1n2可得,原线圈电压的有效值为U1=100V,电压表的示数为220V-100V=120V,选项B错误;副线圈的总功率为P

10、2=I22R2+I32R3=15.0W,则原线圈的输入功率也为15.0W,选项D正确。答案:AD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)9.(8分)如图,理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连,副线圈并联两个小灯泡a和b。小灯泡a的额定功率为0.3 W,正常发光时电阻为30 ,已知两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为0.09 A,可计算出原、副线圈的匝数比为,流过灯泡b的电流为A。解析:根据P=U2R和P=I2R得灯泡a两端的电压U2=PR=0.330V=3V,通过灯泡a的电流Ia=PR=0.330A=0.1A,根据U1U2=n1n2得原、副线圈匝数之比n1n2=U1U

11、2=103,根据I1I2=n2n1,得副线圈上的电流I2=n1n2I1=1030.09A=0.3A,根据I2=Ia+Ib得,流过灯泡b的电流为Ib=I2-Ia=0.2A。答案:1030.210.(8分)通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1为,P2P1为。解析:根据变压器的变压规律,得U1U=k,U2U=nk,所以U1=kU,U2=nkU。根据P=UI可知,匝数比为k和nk的变压器副线圈的电流分别为I1=PU1=Pk

12、U,I2=PU2=PnkU。根据P=I2R,输电线路损耗的电功率分别为P1=I12R=PkU2R,P2=I22R=PnkU2R,所以P2P1=1n2。答案:PkU2R1n2三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)有一理想变压器原、副线圈的匝数比为1001,原线圈上所加电压为23 kV,副线圈通过总电阻为2 的输电导线向用户供电,用户用电器得到的电压是220 V,求供电导线上损耗的功率。解析:设原线圈上所加电压为U1,匝数为n1,副线圈上两端电压为U2,匝数为n2,有U1U2=n1n2副线

13、圈两端通过导线向用户供电,设用户电压为U3,导线上的电压为U4,有U2=U3+U4输电导线上损失功率为P=U42r由式得P=n2n1U1-U32r=11002.3104-22022W=50W。答案:50 W12.(12分)如图所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上,向额定电压为1.80104 V的霓虹灯供电,使它正常发光。为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12 mA时,熔丝就熔断。(1)熔丝的熔断电流是多大?(2)当副线圈电路中电流为10 mA时,变压器的输入功率是多大?解析:(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2,根

14、据理想变压器的输入功率等于输出功率,有I1U1=I2U2。当I2=12mA时,即为熔断电流。代入数据,得I1=0.98A。(2)设副线圈中电流为I2=10mA时,变压器的输入功率为P1,根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有P1=I2U2,代入数据,得P1=180W。答案:(1)0.98 A(2)P1=180 W13.(14分)发电机的端电压为220 V,输出电功率为44 kW,输电导线的电阻为0.2 ,如果用初、次级匝数之比为110的升压变压器升压,经输电线路后,再用初、次级匝数比为101的降压变压器降压供给用户。(1)画出全过程的线路图。(2)求用户得到的电压和功率。(3)若不经过变压而

15、直接送到用户,求用户得到的功率和电压。解:(1)线路图如图所示:(2)升压变压器次级的输出电压U2=n2n1U1=2200V,升压变压器次级输出电流I2=n1n2I1,升压变压器初级输入电流,由P=U1I1得I1=PU1=44103220A=200A,所以I2=n1Pn2U1=4410310220A=20A,输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR=I2R=4V,PR=I22R=0.08kW,加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压为I3=I2=20A,U3=2200V-4V=2196V,降压变压器次级线圈的输出电压和电流U4=n4n3U3=219.6V,I4=n3n4I3=200A,用户得到的功率P4=U4I4=43.92kW。(3)若不采用高压输电,线路损失电压为UR=I1R=40V,用户得到的电压U=U1-UR=180V,用户得到的功率为P=UI1=36kW答案:(1)如图所示(2)219.6 V43.92 kW(3)36 kW180 V