2017_2018学年高中物理第3章电路与电能传输3电能的传输4电能的转化及应用学业分层测评

3 电能的传输
4 电能的转化及应用
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．(多选)关于输电技术，下列说法中正确的是( )
A．减小输电导线的电阻可以减小损失的功率
B．提高输送电压从而减小输送电流，可以减小损失的功率
C．提高输送电压可减小损失的功率，因此可以无限提高输电电压
D．采用电网供电可减小损失的功率
【解析】减小损失的功率可以通过减小输电线的电阻和输电电流来实现．减小输电电流即提高输电电压，但不能无限提高．采用电网供电可以减少重复建设，保障供电质量，合理调度电力．
【答案】AB
2．(多选)下列关于理想变压器的说法中，正确的是( )
A．输入功率等于输出功率
B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能
C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能
D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输出去
【解析】从能量的转化来看，由于过程中有电磁感应现象出现，所以会存在“磁生电”的过程，这里的“磁”就是指原线圈中产生的变化磁场，这样在副线圈中就产生了电磁感应现象，从而副线圈可以产生电能．所以A、B正确．
【答案】AB
3．理想变压器原线圈1 400 匝，副线圈700匝，并接有电阻R，当变压器工作时原、副线圈中( )
A．电流频率之比为2∶1
B．功率之比为2∶1
C．电流之比为2∶1
D．电压之比为2∶1
【解析】理想变压器不改变电流频率和功率，故A、B错误，电压与匝数成正比，故D正确．
根据电功率不变可知U1I1＝U2I2
则I1∶I2＝U2∶U1电流比为1∶2，故C错误．
【答案】 D
4．(多选)远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是( )
【导学号：18792038】
A ．输电线上的电功率损失是原来的1
n
B ．输电线上的电功率损失是原来的1
n
2 C ．输电线上的电压损失是原来的1
n
D ．输电线上的电压损失是原来的1
n
2
【解析】 根据P ＝IU 知I ＝P U ，导线上损失功率P 损＝I 2
R ＝P 2U
2R .因输送功率一定，P
损
跟输送电压的平方成反比；U 损＝P U
R ，跟输送电压成反比，所以正确答案为B 、C.
【答案】 BC
5．关于变压器，下列说法正确的是( ) A ．变压器是根据电磁感应的原理制成的 B ．变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多 C ．变压器只能改变直流电的电压 D ．变压器只能有一个原线圈和一个副线圈
【解析】 变压器是根据电磁感应的原理制成的，故A 对；变压器只能改变交流电的电压，故C 错；变压器原、副线圈匝数的多少，根据实际需要而定，而且副线圈可以有多个，故B 错，D 错．
【答案】 A
6．下列说法不正确的是( ) A ．变压器也可以改变恒定电压
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芯上的若干线圈构成
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】 变压器的工作原理是电磁感应现象，只有当电流为变化电流时，变压器才起作用，对于恒定电压，变压器不发挥作用，A 错，B 对；变压器由绕在同一闭合铁芯上的线圈构成，线圈至少有两个，一为原线圈，一为副线圈，C 对；在有变压器构成的电路中，原线圈与电源相连，起负载的作用，副线圈与用电器相连，起电源的作用，D 对．
【答案】 A
7．发电厂给某工厂的功率限额为500 kW ，用100 kV 高压送电，当该工厂由于调整，现在只需要50 kW 的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路上的电流为( )
A ．0.5 A
B ．5 A
C ．50 A
D ．不知线路电阻，无法计算
【解析】 工厂需要多少电能，发电厂输出多少电能，由公式P ＝IU 得选项A 对． 【答案】 A
8．一理想变压器，其原线圈为2 200匝，副线圈为440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图3­3­3所示．
图3­3­3
(1)当原线圈接在44 V 直流电源上时，电压表示数为________V ，电流表示数为________A.
(2)当原线圈接在220 V 交流电源上时，电压表示数为________V ，电流表示数为________A ．此时输入功率为________W.
【解析】 (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．
(2)由U 2U 1＝n 2
n 1
得
U 2＝U 1n 2n 1＝220×4402 200 V ＝44 V(电压表读数)
I 2＝U 2R ＝44
100 A ＝0.44 A(电流表读数)
P 入＝P 出＝I 2U 2＝0.44×44 W＝19.36 W.
【答案】 (1)0 0 (2)44 0.44 19.36
[能力提升]
9．(多选)发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校的输入电压为U 2，下列计算线路损耗功率的式子中正确的是( )
A ．U 21
R
B ． U 1－U 2 2
R
C ．I 2
R
D ．I (U 1－U 2)
【解析】 P 损＝I 2
R ＝(P U 1)2R ＝ΔU 2R ＝ U 1－U 2 2
R
＝I (U 1－U 2)．
【答案】 BCD
10．如图3­3­4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A 1的示数是12 mA ，则电流表A 2的示数为( )
【导学号：18792039】
图3­3­4
A ．3 mA
B ．0
C ．48 mA
D ．与负载R 的值有关
【解析】 变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n 1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n 2的磁通量变化，在副线圈n 2上无感应电动势出现，所以A 2中无电流通过．
【答案】 B
11．一交流电压随时间变化的图象如图3­3­5所示，则此交流电的频率是________Hz ，若将该电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________ V ；若将该电压加在一阻值为1 k Ω的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于________A.
图3­3­5
【解析】 由图像可知周期T ＝0.02 s ，频率f ＝1
T
＝50 Hz 电容器耐压值不小于峰值200
V ，保险丝融断是因为电流的热效应引起的所以应不低于有效值I ＝
U 0
2R
＝0.14 A.
【答案】 50 200 0.14
12．某变电站用220 V 的电压送电，导线损失功率为输送功率的20%，若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%，则输送电压应为多少？
【解析】 设输送功率为P ，输电线路电阻为R .
导线损失功率P 损＝I 2
R ＝P 2U 2R ，可知在输送功率为P 及输电线路一定的情况下，有P 损∝1U
2
则有：U 2
U 1＝
P 损1
P 损2＝20%5%
＝2
所以输送电压U2＝2U1＝440 V. 【答案】440 V。