高中物理 第3章 电能的输送与变压器单元测试 沪科版选

第3章电能的输送与变压器
本章测评
(分值：100分时间：90分钟)
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、选择题(共10个小题，每小题4分，共40分)
1一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。

设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时( )
A．I1减小，P1增大 B．I1减小，P1减小
C．I2增大，P2减小 D．I2增大，P2增大
2如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。

V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。

现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是( )
A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大
C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大
3如图是一个理想变压器的示意图，S是单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则( )
A．若保持P的位置及U1不变，S由a合到b处，则I1将减小
B．若保持P的位置及U1不变，S由b合到a处，则R上消耗的功率将增大
C．若保持U1不变，S置于b处，将P向上滑动，则I1减小
D ．若保持P 的位置不变，S 置于a 处，将U 1增大，则I 1减小
4图甲电路中，R ＝100 Ω，在ab 之间加上如乙图所示的正弦交流电，则( )
A ．电流表的示数为3.1 A
B ．该交流电压的有效值为310 V
C ．产生该交流电的发电机转速提高一倍，电流表的示数不变
D ．将电阻换成200 Ω，则电流表示数变为原来的一半
5(2009山东济宁高二期末，12)2008年春天，低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害，其中高压输电线因结冰而损坏严重。

为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。

若在正常供电时，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热消耗功率为ΔP ；除冰时，输电线上的热消耗功率需变为9ΔP ，则除冰时(认为发电机输出电压、输出功率和输电线电阻不变)( )
A ．输电电流为3I
B ．输电电压为3U
C ．升压变压器的匝数比n 1n 2
变大 D ．降压变压器的匝数比n 3n 4
变大 6如图所示，线圈A 接交流电源，其电流表达式为i ＝I m sin 2πT
t 。

设交流电为正半周时线圈A 的上端电势高于下端电势，副线圈接光滑导轨及光滑金属棒ab ，导轨间的磁场方向如图，据此可知，在0～T 时间内ab 具有向右加速度的时间是( )
A. 0～T 4
B.T 4～T 2
C.T 2～3T 4
D.3T 4
～T 7在家用交流变压器中，变压器的原、副线圈都有滑动头，如图所示，当变压器输入电压发生变化时，可上下调节滑动头P 1、P 2的位置，使输出电压稳定在220 V 上。

若输出电压低于220 V ，要使输出电压恢复到220 V ，下列措施正确的是( )
①将P 1向下移 ②P 2向下移 ③P 1向上移同时P 2向下移 ④P 1向下移同时P 2向上移
A ．①③
B ．②④
C ．①④
D ．③④
8如图所示的四个图中，a 、b 为输入端，接交流电源，cd 为输出端，下列说法中错误的是( )
A ．甲图中U ab <U cd
B ．乙图中U ab >U cd
C ．丙图中U ab <U cd
D ．丁图中U ab >U cd
9如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab 和cd(匝数都为n 1)、ef 和gh(匝数都为n 2)组成。

用I 1和U 1表示输入电流和电压，I 2和U 2表示输出电流和电压。

在下列四种连接法中，符合关系U 1/U 2＝n 1/n 2，I 1/I 2＝n 2/n 1的有( )
A．b与c相连，以a、d为输入端，f与g相连，以e、h为输出端
B．b与c相连，以a、d为输入端，e与g相连、f与h相连作为输出端
C．a与c相连、b与d相连作为输入端，f与g相连，以e、h为输出端
D．a与c相连、b与d相连作为输入端，e与g相连、f与h相连作为输出端
10长江三峡水利枢纽是当今世界上最大的水利工程，它的装机总功率为2×107kW，是西部开发的特大重点工程，也是西电东送的能源基地之一，若用总电阻为10 Ω的输电线将5×105kW功率的电能从三峡输送到用电区域，输电电压为5×102kV，输电导线上损失的功率为( )
A．1×104 kW B．1×105 kW
C．2.5×104 kW D．2.5×105 kW
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、填空题(共2个小题，共10分)
11(4分)一个理想变压器，原线圈上加220 V的交变电压，副线圈两端的电压是12 V，现从副线圈上拆下24匝后，副线圈两端的电压降为8 V，则原线圈的匝数为______。

12(6分)一理想变压器，原线圈匝数n1＝1 100，接在电压为220 V的交流电源上。

当它对11只并联的“36 V 60 W”灯泡供电时，灯泡正常发光。

由此可知该变压器副线圈的匝数n2＝______，通过原线圈的电流I1＝______A。

三、计算与论证(共4个小题，共50分，解答中要有必须的解析过程，直接写结果不得分)
13(12分)某电站输送的电功率是500 kW，当采用6 kV电压输电时，安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表的昼夜读数相差4 800 kW·h(即4 800度)，试求：
(1)输电线的电阻；
(2)若要使输电线上损失的功率降到输送功率的2.304%，应采用多高的电压向外输电？
14(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1.80×104V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？
15(13分)(2009杭州学军中学第二学期期中考试，13)某小型实验水电站输出功率是38 kW ，输电线路总电阻是6 Ω。

(1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率。

(2)若改用5 000 V 高压输电，求输电线路损耗的功率。

(3)若改用5 000 V 高压输电，到用户端再利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。

16(13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。

若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
(1)画出此输电线路的示意图。

(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比。

(3)用户得到的电功率是多少？
参考答案
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～T 4
时间内，原线圈中电流增加，产生的磁通量在铁心中逆时针增加，由楞次定律知金属棒中的电流方向为ba ，由左手定则判断金属棒受的安培力方向向右，加速度向右；同理可分析以后的三个时间阶段。

答案：AD
7解析：可通过减少原线圈的匝数，让P 1向下滑动，提升副线圈的电压；也可通过增加副线圈的匝数，让P 2向上滑动，来提升副线圈的电压；也可以两者同时进行。

选项C 正确。

答案：C
8答案：A
9解析：同一个铁心上的任意两个线圈都遵守电压关系，而只有一对一线圈的理想变压器才遵守电流关系，选项AD 正确。

答案：AD
10解析：ΔP ＝(P U )2R ＝(5×1055×102)2×10 W＝1×104 kW 。

答案：A
11解析：利用变压比公式得：22012＝n 1n 2，2208＝n 1n 2－24
，解得：n 1＝1 320匝，n 2＝72匝。

答案：1 320匝
12解析：由题意，副线圈两端电压为36 V ，根据变压器的电压关系得：22036＝1 100n 2
，解得n 2＝180匝；根据功率关系得：I 1×220＝11×60 A，得：I 1＝3 A 。

答案：180匝 3
13解析：在输送功率一定的情况下，可以求出送电电流，由损失功率可求出输电线中的电阻。

根据题目要求，由损失功率计算出输送电压。

(1)P 输＝UI 线，所以I 线＝P 输U ＝5006 A ，P 损＝4 80024
kW ＝200 kW 因P 损＝I 2线R 线 故R 线＝P 损I 2线
＝28.8 Ω。

(2)若P 损＝500 kW×2.304%＝11.52 kW
故送电电流I 线＝P 损R 线＝20 A ，送电电压U ＝P 送I 线
＝2.5×104 V 。

答案：(1)28.8 Ω (2)2.5×104 V
14解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U 1、U 2、I 1、I 2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率有：U 1I 1＝U 2I 2，当I 2＝12 mA 时，I 1即为熔断电流，代入数据得：I 1＝0.98 A 。

(2)设副线圈中电流为I 2′＝10 mA 时，变压器的输入功率为P 1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P 1＝I 1′U 2代入数据得：P 1＝180 W 。

答案：(1)0.98 A (2)180 W
15解析：(1)输电线上电流强度为I ＝P U ＝38×103380
A ＝100 A 输电线上损失功率为：P 线＝I 2R ＝1002×6 W＝60 kW 。

(2)改用高压输电后，输电线上电流强度为I′＝P U′＝38×1035 000
A ＝7.6 A 输电线上损失功率为：P 线＝I 2R ＝7.62×6 W＝0.347 kW 。

(3)用户端在变压器降压前的电压为U 1＝U －I′R＝5 000 V －7.6×6 V＝4 954.4 V ，再由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝122
×4 954.4 V＝225.2 V 。

答案：见解析
16点拨：本题的突破口是通过输电线损耗功率求得输电线电流，这个电流既是升压变压器副线圈的电流，又是降压变压器上原线圈上的电流。

解析：(1)输电线路的示意图如图所示。

(2)输电线损耗功率P 线＝100×4% kW＝4 kW
又P 线＝I 22R 线
输电线电流I 2＝I 3＝20 A
原线圈中输入电流I 1＝P U 1＝100 000250
A ＝400 A 所以n 1n 2＝I 2I 1＝20400＝120
这样U 2＝U 1n 2n 1
＝250×20 V＝5 000 V U 3＝U 2－U 线＝5 000－20×10 V＝4 800 V
所以n 3n 4＝U 3U 4＝4 800220＝24011。

(3)用户得到的电功率P 出＝100×96% kW＝96 kW 。

答案：见解析。