高中鲁科版物理新选修3-2第四章远距离输电章节练习含答案解析

高中鲁科版物理新选修3-2第四章远距离输电章节练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2:1, V和A均为理想电表，灯泡电阻
R L=6Ω,AB端电压
1(V)
u tπ
=.下列说法正确的是
A．电流频率为50 Hz
B．V的读数为24V
C．A的读数为0.5A
D．变压器输入功率为6W
二、单选题
2．在远距离输电中，如果输送功率和输送距离不变，要减少输送导线上热损耗，目前最有效而又可行的输送方法是()
A．采用超导材料做输送导线B．采用直流电输送
C．提高输送电的频率D．提高输送电压
3．一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2= 1∶4．原线圈接入220V交流电压，副线圈的电压为
A．22V B．55V C．220V D．880V
4．如图所示为某款电吹风的电路图．图中理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属片P可同时接触两个触点．触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机，吹热风和吹自然风三种不同的工作状态，关于该款电吹风，下列说法中正确的是（）
A．小风扇线圈电阻为8Ω
B．电热丝正常工作时电阻为2A
C．变压器两线圈的匝数比n1：n2=22：5
D．触片P与触点b、c接触时，电吹风吹热风
5．如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是（）
A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
6．如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t（V）的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是：（）
A．A1的示数不变，A2的示数增大B．V1的示数不变，V2的示数减小
C．V1的示数不变，V2的示数增大D．A1的示数增大，A2的示数减小
7．如图所示，左右两个电路中，当a、b两端和e、f两端分别接220V的交变电压时，测得c、d两端和g、h两端的电压均为110V．若分别在c、d两端和g、h两端加上110V 交变电压，则a、b两端和e、f两端测得的电压将分别是( )
A．220V，220V B．220V，110V
C．110V，110V D．220V，0V
8．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n:1. 原线圈接正弦交变电压U，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机. 电动机线圈电阻为R，当变压器的输入端接通电源后，电流表的示数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，则下列判断正确的是〔〕
A．电动机两端电压为IR B．电动机的输入功率为I2R
C．变压器原线圈中的电流为nI D．变压器的输入功率为
I U n
三、填空题
9．某发电厂输出的功率为200kW，输出电压为10kV．若采用200kV的高压输电，那么，升压变压器（不计变压器能量损失）的原线圈和副线圈的匝数比为________；输电线等效电阻为10Ω，输电线上的电压损失为________ V．
10．输电过程中，电能的损失主要是有电流的________造成的；我国电网的交变电流周期为0.02s，因此电流方向在1s内改变________次．用________定则判定直线电流的磁感线方向．
11．有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的交流电压经变压器降压后得到的．将变压器视为理想变压器，如图所示，如果原线圈是1140匝，
则副线圈的匝数是________匝，变压器原、副线圈的电流之比为___________．
四、解答题
12．如图，理想变压器原线圈与一个10V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0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，试计算：
（1）原、副线圈的匝数比．
（2）流过灯泡b的电流．
13．如图所示为一理想变压器，副线圈上接了一个标有“220V，44W”字样的灯泡正常发光，原线圈中的电压表示数为1100V．求：
（1）原、副线圈的匝数比；
（2）电流表的示数．
14．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：
（1）升压变压器副线圈两端的电压；
（2）输电线上损耗的电功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比．
（4）该厂安装的都是“220V 40W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？15．某发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，从发电机到用户间的输电线总电阻R是8Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，求升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比各是多少？
参考答案
1．AD
【解析】
由u1.的瞬时表达式可知，f=，A错误；理想变压器输入电压的有效值为U1=12V，由变压比关系式，可得U2=6V，V的读数为6V，B错误；变压器输出电压的
有效值，A的读数为1A C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即
P1=P2=U2I2=6W，D正确．
【考点定位】正弦式交流电表达式、有效值、功率、部分电路欧姆定律、理想变压器规律，容易题
2．D
【详解】
提高输送电压，因为输送功率不变，所以输送电压高了，输送电流就小了，根据2
P I R
可得输送导线上热损耗就小了；
故选D．
3．D
【解析】
试题分析：由变压器的电压与匝数的关系式得到，，D对，ABC错．
考点：本题考查变压器的电压与匝数的关系式
点评：本题学生明确变压器中原副线圈间的电压，电流，功率关系．
4．A
【解析】
【详解】
小风扇的热功率为：P热=50-42=8W；电流I=50
50
=1A；则由P=I2r可得，r=8Ω；故A正确；
B、电热丝的功率P′=450-50=400W；由P=UI可知，那么电热丝正常工作时电阻为I=P
U
=1.8A；
故B错误；根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系：n1：n2=50：220=5：22，故C错误；只有电热丝接入时才能吹热风；当触片P与触点a、b接触，电热丝没有接入电路，故D错误；故选A．
【点睛】
本题考查电功率公式的应用，难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况，还要知道电源电压不变时，电阻越小电功率越大．
5．ABD
【解析】
在导线材料、长度一定的情况下，导线的横截面积越大，导线电阻越小，导线损失的功率越小，故A正确；由P损=I2R可知，在输电导线电阻一定的情况下，输电电流越小损失的功率越小，减小输电电流，可以减少电路的发热损耗，故B
正确；由P
损=(
P
输
U
输
)2R可知，输电电压一定，输送功率越大，输电损失功率越大，
损失的电能越多，故C错误．在高压输电的过程中，电压过高时，感抗和容抗影响较大，所以不一定是电压越高越好，故D正确．本题选错误的；故选C．点睛：解决本题的关键掌握输电功率与输电电压的关系，以及损失功率与输电电流的关系.
6．B
【解析】
电压表V1的示数不随负载的变化而变化，BC错误；当传感器R2所在处出现火情时，电阻R2阻值变小，总电流变大，R3两端电压变大，则R1两端电压变小，A2的示数减小，D正确．7．B
【详解】
当a、b两端接220V的交变电压时，测得c、d两端的电压为110V，则原副线圈匝数比为2：1，所以当c、d两端加上110V交变电压，a、b两端电压为220V，当g、h两端加上110V 交变电压时，e、f两端电压与g、h两端电压相同，也为110V，故B正确，ACD错误．故选B．
【点睛】
难度较小，根据已知算出变压器两端线圈匝数比，然后再根据1122
U n U n = 算出变化后的ab 端电压，因为gh 端接110V 电压时，ef 两端电压与其相等，所以可解出
8．D
【详解】
A 、电动机电路属于非纯电阻电路，则欧姆定律不适用。

因此电动机两端的电压不能为IR ，故A 错误；
B 电动机消耗的功率为线圈内阻消耗的功率I 2R ，与输出功率mgv 之和，所以输入功率为I 2R+mgv ，故B 错误；
C 因为原副线圈的匝数比为n ，且电流表读数为I ，则由理想变压器的原副线圈的电流与匝数成反比得，原线圈的电流为I n
，故C 错误； D 、理想变压器的原线圈的电压为U ，而电流为
I n ，则变压器的输入功率为I U n ，故D 正确。

故选D 。

9．1:20; 10;
【解析】
【详解】
[1]．根据电压与匝数成正比，有
112210KV 1200KV 20
n U n U ＝＝＝ [2]．输电上的电流
3
320010A 1A 20010
P I U ⨯⨯＝＝＝ 电压损失
△U=IR =1×10=10V
【点睛】
本题主要考查了变压器的原理，电功率的计算问题，输电线上的电压损失用△U=IR ，功率
损失△P ＝I 2R ，难度不大，属于基础题．
10．热效应 100 安培
【详解】
输电过程中，电能的损失主要是有电流的热效应造成的；我国电网的交变电流周期为0.02s ，一周期内电流的方向改变2次，因此电流方向在1s 内改变100次．用安培定则判定直线电流的磁感线方向．
11．108 9：95
【详解】
[1]由于原线圈的电压为380V ，副线圈的电压为36V ，则原副线圈的匝数之比为
1122
n U n U = 可得
2211361140108380
U n n U ==⨯=匝 [2]根据原副线圈电流与匝数成反比，而电压与匝数成正比，则有
1222111089114095
I n U I n U ==== 12．10:3 10
【解析】
(1)因a 正常发光，根据公式P a =
U 2R 得U a =√p a R a
副线圈电压U 2=U a =3V
故n 1n 2=U 1U 2=103
(2)a 正常发光时，根据公式P a =U a I a
得I a ═0.1A
因b 灯与a 灯并联，则U b =U a =3V
根据公式I 1I 2=n
2n 1得 副线圈总电流I 2=n
1n 2I 1=103×0.09=0.3A 又因b 灯与a 灯并联副线圈总电流I 2=I a +I b
故流过灯泡b 的电流 I b =I 2﹣I a =0.2A
【点睛】合理选择功率计算公式，联系理想变压器的匝数比与电流比、电压比关系，可快速求解．
13．（1）12:5:1n n = （2）10.04I A =
【解析】
试题分析：根据电压与匝数成正比求原、副线圈的匝数比；根据输入功率等于输出功率求电流表示数．
（1）根据电压与匝数成正比，有1122
n U n U = 代入数据解得：1251
n n = （2）根据输入功率等于输出功率，有P 1=P 2=44w 可得：111440.041100
P I A A U === 点睛：本题主要考查了变压器的基本原理，要注意明确理想变压器线圈匝数之比等于电压之比，同时明确灯泡正常发光时，电压为灯泡的额定电压．
14．（1）2500V
（2）6000W
（3）10：1
（4）1100盏
【详解】
试题分析：（1）根据理想变压器的电压比与匝数比的关系有：1122
=U n U n ，所以2211
2500?n U U V n ==． （2）P 2＝P 1＝50 kW ．输电线中电流：22250000
20?2500P I A A U === 则ΔP ＝IR 线＝202×
15 W ＝6000W ． （3）根据能量守恒，用户得到功率为：P 4＝P 1－ΔP ＝44000W ．
所以降压变压器副线圈电流：44444000
200220P I A A U === 故
34443220010====201n I I n I I （4）n=4110040
P = 考点：远距离输电
【名师点睛】
考查了远距离输电、理想变压器的特点，理解理想变压器功率关系是输出功率决定输入功率；原、副线圈的匝数比等于电压比，与电流成反比；降压变压器初级电压等于升压变压器次级电压与导线上上的电压损失的差值．
15．升压变压器和降压变压器的匝数比1分别为：1：16 190：11
【解析】
(1)发电机输出功率是100kW ，电路上损耗的电功率为输出功率的5％，所以输电线功率为100kW×5％=5000J ，由，输电线电流为25A 升压变压器输出功率也是100kW ，由
P=UI ，所以升压变压器输出电压为4000V ，
，升压变压器匝数比为1/16；降压变压器输入电压为U2-IR=3800V ，=190：11。