2022-2022学年高中物理第3章电能的输送与变压器章末过关检测三含解析沪教版选修3-2.doc

章末过关检测(三)
(时间：60分钟，总分值：100分)
一、单项选择题(此题共6小题，每题6分，共36分．在每题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．
如下图为一理想变压器，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是(　　)
A．只增加原线圈的匝数
B．只增加副线圈的匝数
C．只增大R1的电阻值
D．断开开关S
解析：选B．输入功率由输出功率决定，副线圈上的功率P2＝．增加副线圈的匝数，U2增加，P2增大，B正确；增加原线圈匝数，U2减小，P2减小，A错误；增大R1的电阻，副线圈上的总电阻R增大，P2减小，P1也减小，C错误；断开S，R增大，P2减小，D错误．
2．某水力发电站发电机发电后，先通过电站附近的升压变压器升压后，再通过输电线路把电能输送到远处的降压变压器，降压后，再用线路输送到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电顶峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加较大，这时与用电低谷时比拟(　　)
A．升压变压器的副线圈两端的电压变小
B．高压输电线路的电压损失变大
C．降压变压器副线圈中的电流变小
D．降压变压器副线圈两端的电压变大
解析：选B．升压变压器的输入电压不变，输出电压也不变，A选项错误；此时输电线路输电功率变大，输电电压不变，输电电流变大，电压损失ΔU＝ΔIR线也变大，B选项正确；降压变压器输入电压降低，输出电压降低，但输出功率变大，输出电流变大，C、D选项错误．
3．某柴油发电机说明书的局部内容如表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线与零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2．5×10－4 Ω/m． 安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些家用电器都正常工作时，以下说法中正确的选项是(　　)
型号
AED6500S
最大输出功率
60 kW
输出电压范围
220～300 V
A．输电线路中的电流为20 A
B．输电线路损失的电功率为8 000 W
C．发电机实际输出电压是300 V
D．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，那么输出电压最大值是300 V
解析：选B．I线＝I0＝＝ A＝200 A；线路损失功率P线＝IR线＝8 000 W，线路两端电压U＝I线R线＝40 V，所以发电机输出电压为260 V；如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，那么输出电压最大值是260 V．
4．
如下图为理想变压器． 原线圈的匝数为1 000匝，两个副线圈的匝数n2＝50匝、n3＝100匝，L1是“6 V，2 W〞的小灯泡，L2是“12 V，4 W〞的小灯泡，当n1接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)
A． A　　　　　　　　　 B． A
C． A D． A
解析：选C．两个灯泡都正常发光，那么L1电压U2＝6 V，电流I2＝ A；L2的电压U3＝12 V，电流I3＝ A，由多个副线圈电流公式I1n1＝I2n2＋I3n3可以知道原线圈的电流是 A．
5．钳形电流表的外形和结构如图甲所示．图甲中电流表的读数为1．2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，那么(　　)
A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2．4 A
B．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为0．4 A
C．这种电流表能测交变电流，图乙的读数为3．6 A
D．这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图乙的读数为3．6 A
解析：选C．钳形电流表的工作原理是电磁感应，所以它只能测定交变电流，根据变压器的原理，I1n1＝I0n0，其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数，n0指待测电流导线的匝数，I0指外接电流．当在图乙中用同一电缆线绕了n0′＝3匝，那么n0′＝3n0，那么满足I2n1＝I0n0′，解得I2＝3I1＝3．6 A．
6．用U1＝U和U2＝kU两种电压来输送电能，假设输送的功率相同，在输电线上损失的功率相同，导线的长度和材料也相同，那么在两种情况下导线的横截面积S1∶S2为(　　)
A．k∶1 B．1∶k
C．k2∶1 D．1∶k2
解析：选C．输电电流：I＝，能量损失：P损＝I2R＝I2ρ，所以S＝＝，所以S∝，所以S1∶S2＝(kU)2∶U2＝k2∶1．
二、多项选择题(此题共4小题，每题6分，共24分．在每题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
7．以下说法正确的选项是(　　)
A．变压器也可能改变恒定电压
B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流
C．变压器由绕在同一闭合铁心上的假设干线圈构成
D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用
解析：选BCD．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈的电流是原线圈电流的感应电流，原线圈加上恒定电压时，产生不变的磁通量，副线圈不产生感应电流，A错，B对．变压器可以有一个原线圈和多个副线圈，一同绕在一个铁心上，C对．变压器原线圈与电源相连，起负载作用，而副线圈与负载相连，起电源作用，D对．
8．输送功率为P，输送电压为U，输电线电阻为R，用户得到的电压为U′．那么正确的选项是(　　)
A．输电线损失功率为R
B．输电线损失功率为
C．用户得到的功率为
D．用户得到的功率为
解析：选ABD．送电电流为I＝，损失电压为U－U′，
那么损失功率可表示为以下几种形式：
P损＝I2R、P损＝、
P损＝I(U－U′)，
用户功率为P用＝IU′，
整理后可得P用＝，故C错误，A、B、D正确．
9．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如下图变压器铁心的左右两个臂上．当通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比n1∶n2＝2∶1．在不接负载的情况下(　　)
A．当线圈1输入电压为220 V的交变电流时，线圈2的输出电压为110 V
B．当线圈1输入电压为220 V的交变电流时，线圈2的输出电压为55 V
C．当线圈2输入电压为110 V的交变电流时，线圈1的输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压为110 V的交变电流时，线圈1的输出电压为110 V
解析：选BD．由于两个线圈中磁通量不同，当原线圈中磁通量为Φ时，副线圈中的磁通量为．以线圈1为原线圈，输入交变电压为220 V时，由E＝n可知：E1＝n1，E2＝n2，故U1∶U2＝E1∶E2＝2n1∶n2＝4∶1，选项B正确；同理可知选项D正确．
10．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻RT(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(有内阻)组成闭合电路，回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声，那么以下判断正确的选项是(　　)
A．变压器副线圈中交流电压的瞬时表达式
u＝9sin 100πt(V)
B．电压表示数为9 V
C．RT处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声
D．RT处温度升高时，变压器的输入功率变小
解析：选AC．原线圈接图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压Um＝36 V，周期T＝0．02 s，故角速度ω＝＝100π rad/s，那么电压的瞬时值为：u＝36sin 100πt(V)，故副线圈中电压的瞬时值表达式u＝9sin 100πt(V)，A正确；变压器的输入电压有效值为：U1＝＝36 V，根据变压比公式＝，输出电压为：U2＝9 V，由于报警器的分压作用，热敏电阻的电压小于9 V，B错误；RT处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，故RT处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声，C正确；RT处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，但不会影响输入电压值，故输出电压也不变，故输出功率变大，输入功率等于输出功率，也变大，D错误．
三、非选择题(此题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(12分)如下图，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n2＝16匝、n3＝144匝，通过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36 V，18 W〞的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，求：
(1)原线圈的匝数n1；
(2)当开关接2时，灯泡两端电压的有效值．
解析：(1)当开关接1时灯正常工作，所以U3＝36 V，根据＝得
n1＝＝ 匝＝880匝．
(2)设当开关接2时，副线圈两端电压为U23
那么＝
故U23＝ V＝40 V
根据有效值的定义知：
·T＝·＋0
所以灯两端电压的有效值U＝20 V，即28．28 V．
答案：(1)880匝　(2)28．28 V
12．(14分)某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6 Ω．
(1)假设采用380 V输电，求输电线路损耗的功率．
(2)假设改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．
解析：(1)输电线上的电流强度为I＝＝ A
≈52．63 A
输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝(52．63)2×6 W≈16 620 W＝16．62 kW．
(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I′＝
＝ A＝4 A
用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U－I′R
＝(5 000－4×6) V＝4 976 V
根据＝用户得到的电压为U2＝U1＝×4 976 V≈226．18 V．
答案：(1)16．62 kW　(2)226．18 V
13．(14分)发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω．假设输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%．
求：在输电线路中设置的升、降变压器原副线圈匝数比．
解析：输电线路的示意图如下图，
输电线损耗功率P线＝100×4% kW＝4 kW，
又P线＝IR线，得输电线电流I2＝I3＝20 A．
原线圈中输入电流I1＝＝ A＝400 A．
所以＝＝＝．
这样U2＝U1＝250×20 V＝5 000 V．
U3＝U2－U线＝(5 000－20×10) V＝4 800 V．
所以＝＝＝．
答案：　
6