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2019-2020年高中物理 第3章 電能的輸送與變壓器單元測(cè)試 滬科版選修3-2
一、選擇題(共10個(gè)小題,每小題4分,共40分)
1一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓,其最大值保持不變,副線圈接有可調(diào)電阻R。設(shè)原線圈的電流為I1,輸入功率為P1,副線圈的電流為I2,輸出功率為P2,當(dāng)R增大時(shí)( )
A.I1減小,P1增大 B.I1減小,P1減小
C.I2增大,P2減小 D.I2增大,P2增大
2如圖所示,一理想變壓器原線圈接入一交流電源,副線圈電路中R1、R2、R3和R4均為固定電阻,開關(guān)S是閉合的。V1和V2為理想電壓表,讀數(shù)分別為U1和U2;A1、A2和A3為理想電流表,讀數(shù)分別為I1、I2和I3?,F(xiàn)斷開S,U1數(shù)值不變,下列推斷中正確的是( )
A.U2變小、I3變小 B.U2不變、I3變大
C.I1變小、I2變小 D.I1變大、I2變大
3如圖是一個(gè)理想變壓器的示意圖,S是單刀雙擲開關(guān),P是滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電壓,I1為原線圈中的電流,則( )
A.若保持P的位置及U1不變,S由a合到b處,則I1將減小
B.若保持P的位置及U1不變,S由b合到a處,則R上消耗的功率將增大
C.若保持U1不變,S置于b處,將P向上滑動(dòng),則I1減小
D.若保持P的位置不變,S置于a處,將U1增大,則I1減小
4圖甲電路中,R=100 Ω,在ab之間加上如乙圖所示的正弦交流電,則( )
A.電流表的示數(shù)為3.1 A
B.該交流電壓的有效值為310 V
C.產(chǎn)生該交流電的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速提高一倍,電流表的示數(shù)不變
D.將電阻換成200 Ω,則電流表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?
5(xx山東濟(jì)寧高二期末,12)xx年春天,低溫雨雪冰凍造成我國(guó)部分地區(qū)嚴(yán)重災(zāi)害,其中高壓輸電線因結(jié)冰而損壞嚴(yán)重。為消除高壓輸電線上的冰凌,有人設(shè)計(jì)了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時(shí),高壓線上送電電壓為U,電流為I,熱消耗功率為ΔP;除冰時(shí),輸電線上的熱消耗功率需變?yōu)?ΔP,則除冰時(shí)(認(rèn)為發(fā)電機(jī)輸出電壓、輸出功率和輸電線電阻不變)( )
A.輸電電流為3I
B.輸電電壓為3U
C.升壓變壓器的匝數(shù)比變大
D.降壓變壓器的匝數(shù)比變大
6如圖所示,線圈A接交流電源,其電流表達(dá)式為i=Imsint。設(shè)交流電為正半周時(shí)線圈A的上端電勢(shì)高于下端電勢(shì),副線圈接光滑導(dǎo)軌及光滑金屬棒ab,導(dǎo)軌間的磁場(chǎng)方向如圖,據(jù)此可知,在0~T時(shí)間內(nèi)ab具有向右加速度的時(shí)間是( )
A. 0~ B.~
C.~ D.~T
7在家用交流變壓器中,變壓器的原、副線圈都有滑動(dòng)頭,如圖所示,當(dāng)變壓器輸入電壓發(fā)生變化時(shí),可上下調(diào)節(jié)滑動(dòng)頭P1、P2的位置,使輸出電壓穩(wěn)定在220 V上。若輸出電壓低于220 V,要使輸出電壓恢復(fù)到220 V,下列措施正確的是( )
①將P1向下移 ②P2向下移?、跴1向上移同時(shí)P2向下移 ④P1向下移同時(shí)P2向上移
A.①③ B.②④ C.①④ D.③④
8如圖所示的四個(gè)圖中,a、b為輸入端,接交流電源,cd為輸出端,下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A.甲圖中Uab
Ucd
C.丙圖中UabUcd
9如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab和cd(匝數(shù)都為n1)、ef和gh(匝數(shù)都為n2)組成。用I1和U1表示輸入電流和電壓,I2和U2表示輸出電流和電壓。在下列四種連接法中,符合關(guān)系U1/U2=n1/n2,I1/I2=n2/n1的有( )
A.b與c相連,以a、d為輸入端,f與g相連,以e、h為輸出端
B.b與c相連,以a、d為輸入端,e與g相連、f與h相連作為輸出端
C.a(chǎn)與c相連、b與d相連作為輸入端,f與g相連,以e、h為輸出端
D.a(chǎn)與c相連、b與d相連作為輸入端,e與g相連、f與h相連作為輸出端
10長(zhǎng)江三峽水利樞紐是當(dāng)今世界上最大的水利工程,它的裝機(jī)總功率為2107 kW,是西部開發(fā)的特大重點(diǎn)工程,也是西電東送的能源基地之一,若用總電阻為10 Ω的輸電線將5105 kW功率的電能從三峽輸送到用電區(qū)域,輸電電壓為5102 kV,輸電導(dǎo)線上損失的功率為( )
A.1104 kW B.1105 kW
C.2.5104 kW D.2.5105 kW
第Ⅱ卷 (非選擇題 共60分)
二、填空題(共2個(gè)小題,共10分)
11(4分)一個(gè)理想變壓器,原線圈上加220 V的交變電壓,副線圈兩端的電壓是12 V,現(xiàn)從副線圈上拆下24匝后,副線圈兩端的電壓降為8 V,則原線圈的匝數(shù)為______。
12(6分)一理想變壓器,原線圈匝數(shù)n1=1 100,接在電壓為220 V的交流電源上。當(dāng)它對(duì)11只并聯(lián)的“36 V 60 W”燈泡供電時(shí),燈泡正常發(fā)光。由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)n2=______,通過原線圈的電流I1=______A。
三、計(jì)算與論證(共4個(gè)小題,共50分,解答中要有必須的解析過程,直接寫結(jié)果不得分)
13(12分)某電站輸送的電功率是500 kW,當(dāng)采用6 kV電壓輸電時(shí),安裝在輸電線路起點(diǎn)的電度表和終點(diǎn)的電度表的晝夜讀數(shù)相差4 800 kWh(即4 800度),試求:
(1)輸電線的電阻;
(2)若要使輸電線上損失的功率降到輸送功率的2.304%,應(yīng)采用多高的電壓向外輸電?
14(12分)如圖所示,一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220 V的市電上,向額定電壓為1.80104 V的霓虹燈供電,使它正常發(fā)光。為了安全,需在原線圈回路中接入熔斷器,使副線圈電路中電流超過12 mA時(shí),熔絲就熔斷。
(1)熔絲的熔斷電流是多大?
(2)當(dāng)副線圈電路中電流為10 mA時(shí),變壓器的輸入功率是多大?
15(13分)(xx杭州學(xué)軍中學(xué)第二學(xué)期期中考試,13)某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是38 kW,輸電線路總電阻是6 Ω。
(1)若采用380 V輸電,求輸電線路損耗的功率。
(2)若改用5 000 V高壓輸電,求輸電線路損耗的功率。
(3)若改用5 000 V高壓輸電,到用戶端再利用n1∶n2=22∶1的變壓器降壓,求用戶得到的電壓。
16(13分)發(fā)電機(jī)輸出功率為100 kW,輸出電壓是250 V,用戶需要的電壓是220 V,輸電線電阻為10 Ω。若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:
(1)畫出此輸電線路的示意圖。
(2)在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。
(3)用戶得到的電功率是多少?
參考答案
1答案:B
2答案:BC
3答案:C
4答案:D
5答案:AC
6解析:在0~時(shí)間內(nèi),原線圈中電流增加,產(chǎn)生的磁通量在鐵心中逆時(shí)針增加,由楞次定律知金屬棒中的電流方向?yàn)閎a,由左手定則判斷金屬棒受的安培力方向向右,加速度向右;同理可分析以后的三個(gè)時(shí)間階段。
答案:AD
7解析:可通過減少原線圈的匝數(shù),讓P1向下滑動(dòng),提升副線圈的電壓;也可通過增加副線圈的匝數(shù),讓P2向上滑動(dòng),來提升副線圈的電壓;也可以兩者同時(shí)進(jìn)行。選項(xiàng)C正確。
答案:C
8答案:A
9解析:同一個(gè)鐵心上的任意兩個(gè)線圈都遵守電壓關(guān)系,而只有一對(duì)一線圈的理想變壓器才遵守電流關(guān)系,選項(xiàng)AD正確。
答案:AD
10解析:ΔP=()2R=()210 W=1104 kW。
答案:A
11解析:利用變壓比公式得:=,=,解得:n1=1 320匝,n2=72匝。
答案:1 320匝
12解析:由題意,副線圈兩端電壓為36 V,根據(jù)變壓器的電壓關(guān)系得:=,解得n2=180匝;根據(jù)功率關(guān)系得:I1220=1160 A,得:I1=3 A。
答案:180匝 3
13解析:在輸送功率一定的情況下,可以求出送電電流,由損失功率可求出輸電線中的電阻。根據(jù)題目要求,由損失功率計(jì)算出輸送電壓。
(1)P輸=UI線,所以I線== A,P損= kW=200 kW
因P損=IR線 故R線==28.8 Ω。
(2)若P損=500 kW2.304%=11.52 kW
故送電電流I線==20 A,送電電壓U==2.5104 V。
答案:(1)28.8 Ω (2)2.5104 V
14解析:(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率有:U1I1=U2I2,當(dāng)I2=12 mA時(shí),I1即為熔斷電流,代入數(shù)據(jù)得:I1=0.98 A。
(2)設(shè)副線圈中電流為I2′=10 mA時(shí),變壓器的輸入功率為P1,根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,有P1=I1′U2代入數(shù)據(jù)得:P1=180 W。
答案:(1)0.98 A (2)180 W
15解析:(1)輸電線上電流強(qiáng)度為I== A=100 A
輸電線上損失功率為:P線=I2R=10026 W=60 kW。
(2)改用高壓輸電后,輸電線上電流強(qiáng)度為I′== A=7.6 A
輸電線上損失功率為:P線=I2R=7.626 W=0.347 kW。
(3)用戶端在變壓器降壓前的電壓為U1=U-I′R=5 000 V-7.66 V=4 954.4 V,再由=得U2=U1=4 954.4 V=225.2 V。
答案:見解析
16點(diǎn)撥:本題的突破口是通過輸電線損耗功率求得輸電線電流,這個(gè)電流既是升壓變壓器副線圈的電流,又是降壓變壓器上原線圈上的電流。
解析:(1)輸電線路的示意圖如圖所示。
(2)輸電線損耗功率P線=1004% kW=4 kW
又P線=IR線
輸電線電流I2=I3=20 A
原線圈中輸入電流I1== A=400 A
所以===
這樣U2=U1=25020 V=5 000 V
U3=U2-U線=5 000-2010 V=4 800 V
所以===。
(3)用戶得到的電功率P出=10096% kW=96 kW。
答案:見解析
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