通用版2018-2019版高中物理第3章电能的输送与变压器章末检测试卷沪科版选修3 .doc

第3章 电能的输送与变压器章末检测试卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分，其中16题为单选题，710题为多选题)1.发电厂给某工厂的功率限额为500 kW，用100 kV高压输送，当该工厂由于休假，只使用50 kW的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路电流为()A.0.5 A B.5 AC.50 A D.不知电阻，无法求出答案A2.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，超高压输电工程正在紧张建设之中.若输送功率为3 200万千瓦，原来采用200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P损，则采用500千伏超高压输电后，在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)()A.0.4P损 B.0.16P损 C.2.5P损 D.6.25P损答案B解析根据P损r可知：当输电电压由200 kV升高到500 kV时，其线路损耗由P损减小到0.16P损，选项B正确.3.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1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()图1A.ab接MN、cd接PQ，IabIcdC.ab接PQ、cd接MN，IabIcd答案B解析根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得ab接MN、cd接PQ，IabIcd，故B正确.4.用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流随时间变化的图像如图2所示，则()图2A.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i0.05sin (100t) A答案A解析变压器的输入功率等于输出功率，等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积，所以PUI110 V A3.9 W，A正确；输出电压的有效值是110 V，最大值是110 V，所以B错误；变压器原、副线圈匝数之比是21，C错误；负载电流的函数表达式是i0.05sin (100t) A，D错误.5.如图3所示，一自耦变压器(可看做理想变压器)输入端AB间加一正弦交流电压，在输出端CD间接灯泡和滑动变阻器.转动滑片P可以改变副线圈的匝数，移动滑片Q可以改变接入电路电阻的阻值.则()图3A.只将P逆时针小角度转动，灯泡变亮B.只将P顺时针小角度转动，灯泡变亮C.只将Q向上移动，灯泡变暗D.只将Q向下移动，灯泡变亮答案A解析只将P逆时针转动，输出端匝数增多，输出电压增大，灯泡变亮，选项A正确，B错误.只将Q向上或向下移动，输出电压不变，灯泡亮度不变，选项C、D错误.6.如图4所示，理想变压器MN原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R0和两个小灯泡L1、L2，电表为理想电表.最初开关S是断开的，现闭合开关S，则()图4A.副线圈两端电压变大B.灯泡L1变亮C.电流表A1示数变大D.电阻R0中的电流变小答案C解析根据，U2U1，故U2不变，A错误；闭合开关S，副线圈回路中的电阻减小，电流I2增大，D错误；根据，则I1I2，所以电流表A1示数变大，C正确；R0两端电压增大，UL1减小，灯泡L1消耗的功率PL1，故功率PL1减小，灯泡L1变暗，B错误.7.如图5甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1600匝，副线圈匝数n2120匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ()图5A.阻值为14.4 的电阻B.并联两盏“36 V40 W”的灯泡C.工作频率为10 Hz的电视D.耐压值为36 V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的有效值为180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U2180 V，解得U236 V，B中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I1 A0.44 A0.5 A，B正确；副线圈两端电压的有效值为36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故D错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正确.8.如图6所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变.则下列说法中正确的是()图6A.只将S1从2拨向1时，电流表示数变小B.只将S2从4拨向3时，电流表示数变小C.只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大D.只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小答案BD解析只将S1从2拨向1时，输出电压增大，输出功率增大，原线圈输入电流增大，电流表示数变大，选项A错误.只将S2从4拨向3时，输出电压减小，输出功率减小，原线圈输入电流减小，电流表示数变小，选项B正确.只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压不变，选项C错误.只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输出电流减小，输出功率减小，由变压器功率关系可知其输入功率减小，选项D正确.9.如图7所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()图7A.U2变小，U4变大B.U2不变，U3变小C.P1变小，P2变小D.P2变大，P3变大答案BD解析由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户消耗功率变大时，升压变压器的输入功率必增大，即P1变大，输入电压U1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U2不变，由于P1变大，由P1U1I1P2U2I2可得，I1变大，P2、I2变大，闭合电路欧姆定律：U3U2I2R，故U3变小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U3变小，U4变小，A、C错误，B正确.由于用户功率变大，即P4变大，理想变压器无功率损耗可得：P3P4，功率P3也变大，故D正确.10.如图8甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光.下列说法正确的是()图8A.输入电压u的表达式u20sin (100t) VB.只断开S2后，L1、L2均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W答案AD解析由题图乙可知，Um20 V，T0.02 s，则100 rad/s，输入电压u20sin (100t) V，故A正确；由变压器的变压规律知：，故U2 V4 V，将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错误；此时P出，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P W0.8 W，D正确.二、填空题(本题共2小题，共12分)11.(4分)如图9所示，理想变压器的输出端接有一电动机，电动机的电阻为R，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若变压器的输入功率为P，电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电流表的读数应等于_.图9答案解析理想变压器P出P入由题意知：P入PP出mgvI2R综合得I.12.(8分)如图10所示，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.图10答案1030.2解析副线圈两端电压U2等于小灯泡a两端电压Ua，由Pa得Ua3 V，则原、副线圈的匝数比；流过灯泡a的电流Ia0.1 A又，得I20.3 A.流过灯泡b的电流IbI2Ia0.3 A0.1 A0.2 A.三、计算题(本题共4小题，共48分)13.(12分)如图11所示，理想变压器原线圈中输入电压U13 300 V，副线圈两端电压为U2220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U2 V.求：(电表均为理想电表)图11(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I25 A.则电流表A1的示数I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关S闭合时，电流表A1的示数I1等于多少？答案(1)1 650匝(2) A(3) A解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U，则n11 650匝.(2)当开关S断开时，有：U1I1U2I2，I1 A(3)当开关S断开时，有：R144 .当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R，有R22 ，副线圈中的总电流为I210 A.由U1I1U2I2可知，I1 A.14.(10分)有一台内阻为1 的发电机，供给一个学校照明用电，如图12所示.升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻R4 ，全校共22个班，每班有“220 V40 W”的灯6盏.若保证全部电灯正常发光，则：图12(1)发电机输出功率是多大？(2)输电效率是多少？答案(1)5 424 W(2)97.3%解析(1)对降压变压器：U2I2U3I3nP灯22640 W5 280 W.U2U3880 V.I2 A6 A.对升压变压器：U1I1U2I2IRU2I2624 W5 280 W5 424 W.所以发电机输出功率P出5 424 W.(2)100%100%97.3%.15.(12分)如图13所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1n221，交流电源电压u311sin (100t) V，F为熔断电流为I01.0 A的保险丝(电阻不计)，负载R为一可变电阻.图13(1)当电阻R100 时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？答案(1)保险丝不会被熔断 (2)55 220 W解析原线圈电压的有效值为U1 V220 V由得副线圈两端的电压U2U1220 V110 V(1)当R100 时，副线圈中电流I2 A1.10 A.由U1I1U2I2 得原线圈中的电流为I1I21.10 A0.55 A，由于I1I0 (熔断电流)，故保险丝不会被熔断.(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好到达熔断电流I0，即I11.0 A，则副线圈中的电流为I2I1I121.0 A2.0 A变阻器阻值为R0 55 此时变压器的输出功率为P2I2U22.0110 W220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，输出的电功率不能大于220 W.16.(14分)一台发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现欲向远处输电，若输电线的总电阻为8 ，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，并向用户输送220 V电压.(1)试画出这次输电线路的示意图.(2)求输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别是多少？(3)求用户得到的电功率是多少？答案(1)见解析图(2)11619011(3)95 kW解析(1)由于是大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失的电能，所以要采用高压输电，再用降压变压器向用户输送220 V电压，其输电线路的示意图如图所示.(2)由于要求PRP25%，又因为P1P2当输电线上损失的电功率刚好为5%时PR5%P15%100 kW5103 W故通过输电线的最大电流为I2 A25 A降压变压器输入功率P2P2PR(1001035103)W9.5104 WI3 A AI1 A400 A.所以升压变压器的原、副线圈的匝数之比降压变压器的原、副线圈的匝数之比(3)由于是理想变压器，用户得到的电功率即为降压变压器的输入功率P用P1PR(1001035103)W95 kW.