2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 交變電流 習(xí)題課2 變壓器及電能的輸送練習(xí) 教科版選修3-2.doc

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習(xí)題課　變壓器及電能的輸送 一、基礎(chǔ)練 1．遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，在輸送電功率不變的條件下(　　) A．只有增大導(dǎo)線的電阻，才能減小電流，提高輸電效率 B．提高輸電電壓，能減小電流，提高輸電效率 C．提高輸電電壓勢(shì)必增大輸電導(dǎo)線上能量損耗 D．提高輸電電壓勢(shì)必增大輸電導(dǎo)線上的電流 2．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，原線圈兩端接通交流電源，則(　　) A．原、副線圈中電流頻率之比f(wàn)1∶f2＝10∶1 B．原、副線圈兩端電壓之比為U1∶U2＝10∶1 C．原、副線圈內(nèi)交變電流之比I1∶I2＝1∶10 D．變壓器輸入和輸出功率之比P1∶P2＝10∶1 3．如圖1所示，有一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為n∶1，原線圈接正弦交流電壓U，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)．電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R.當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物勻速上升．下列判斷正確的是(　　) 圖1 A．電動(dòng)機(jī)兩端電壓為IR B．電動(dòng)機(jī)消耗的功率為I2R C．原線圈中的電流為nI D．變壓器的輸入功率為 4．如圖2所示，一理想變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈組成．當(dāng)此變壓器工作時(shí)，初級(jí)、次級(jí)線圈的匝數(shù)、電流、電壓均在圖中標(biāo)出．則下列幾組關(guān)系式中正確的是(　　) 圖2 A.＝，＝B.＝，＝ C．n1I1＝n2I2＋n3I3D.＝ 5．有條河，流量Q＝2m3/s，落差h＝5 m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機(jī)總效率為50%，輸出電壓為240 V，輸電線總電阻R＝30 Ω，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電的需求，則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220 V，100 W”的電燈正常發(fā)光？(g取10 m/s2) 二、提升練 6．“西電東輸”工程中為減少輸電損耗，必須提高輸電電壓，從西部某電站向華東某地區(qū)輸送的電功率為106kW，輸電電壓為1000kV，輸電線電阻為100Ω.若改用超導(dǎo)材料作為輸電線，則可減少電損耗的功率為(　　) A．105 kW B．104 kW C．106 kW D．103 kW 7．關(guān)于電能輸送的分析，正確的是(　　) A．由公式P＝得到，輸電電壓越高，輸電導(dǎo)線上的功率損失越大 B．由公式P＝得到，輸電導(dǎo)線的電阻越大，功率損失越少 C．由公式P＝I2R得到，輸電電流越大，輸電導(dǎo)線上的功率損失越大 D．由公式P＝IU得到，輸電導(dǎo)線上的功率損失與電流強(qiáng)度成正比 8．如圖3所示，當(dāng)圖中ab兩端與ef兩端分別加上220V的交流電壓時(shí)，測(cè)得cd間與gh間電壓均為110V；若分別在cd間與gh間兩端加上110V的交流電壓，則ab與ef間電壓為(　　) 圖3 A．220V,220VB．220V,110V C．110V,110VD．220V,0V 9．調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖4所示．線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，AB間加上正弦交流電壓U，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓．在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q，則(　　) 圖4 A．保持P的位置不動(dòng)，將Q向下移動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大 B．保持P的位置不動(dòng)，將Q向下移動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小 C．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大 D．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小 10．理想變壓器的原線圈接入表達(dá)式為i＝Imsinωt的交變電流，一只燈泡和交流電流表串聯(lián)后接在副線圈兩端，讀數(shù)為0.4A，當(dāng)t＝T時(shí)，原線圈的電流i＝30mA，由此可知，此變壓器的原副線圈匝數(shù)之比為(　　) A．4∶30B．40∶3 C．3∶40D．40∶3 11．如圖5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＝，＝的有(　　) 圖5 ①b與c相連，以a、d為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端 ②b與c相連，以a、d為輸入端；e與g相連，以f、h為輸出端 ③a與c相連，以b與d相連作為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端 ④a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 A．①②B．②③ C．③④D．①④ 12．如圖6所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)，P是滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖6 A．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小 B．保持P的位置及U1不變，S由a切換到b，則I2減小 C．保持P的位置及U1不變，S由b切換到a，則I1增大 D．保持U1不變，S接在b端，將P向上滑動(dòng)，則I1減小 題　號(hào) 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 答　案 習(xí)題課　變壓器及電能的輸送答案 1．B　[在輸出功率一定時(shí)，由P＝UI知，當(dāng)U增大時(shí)，I減小，輸電導(dǎo)線損耗的功率P損＝I2R將變?。甝 2．BC　[根據(jù)變壓器的電壓比＝和電流比＝可知選項(xiàng)B、C是正確的．對(duì)于理想變壓器，輸入與輸出的功率應(yīng)相等，即P1＝P2，所以選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的．] 3．D　[電動(dòng)機(jī)兩端電壓為，故電動(dòng)機(jī)消耗的功率為，即為變壓器的輸入功率，原線圈中的電流I0＝.] 4．AC　[電壓與匝數(shù)成正比，故A正確，能量守恒，故C正確．] 5．6∶125　235∶11　470盞 解析　設(shè)ρ為水的密度 電源端：P輸出＝50%＝Qρgh0.5＝211031050.5W＝5104W 輸出電壓U0＝240V，輸送電路如下圖所示 為滿足輸電要求，據(jù)P損＝IR，有 I送＝＝＝A＝10A 則送電電壓為U送＝＝V＝5103V 所以升壓變壓器的匝數(shù)比為 n1∶n2＝U0∶U送＝240∶(5103)＝6∶125 輸電線電壓損失U損＝I送R＝1030V＝300V 用戶端：U1＝U送－U損＝5103V－300V＝4700V 據(jù)題意可知，U2＝220V，所以降壓變壓器的匝數(shù)比為 n1′∶n2′＝U1∶U2＝4700∶220＝235∶11 因?yàn)槔硐胱儔浩鳑](méi)有能量損失，可正常發(fā)光的電燈盞數(shù)為 N＝＝盞＝470盞 6．A　[輸電電流I＝，輸電線路損失的電功率P損＝I2R＝2R＝1105kW，當(dāng)改用超導(dǎo)輸電時(shí)，不損失電能，因此減少的輸電損耗就等于P損，故A正確．] 7．C 8．B　[對(duì)變壓器有：＝＝ Ucd′＝110V時(shí)，Uab′＝220V. 當(dāng)分壓器gh間接110V時(shí)，Uef′＝Ugh′＝110V．] 9．BC　[保持P的位置不動(dòng)，U2不變，將Q向下移動(dòng)時(shí)，R變大，故電流表的讀數(shù)變??；保持Q的位置不動(dòng)，R不變，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，n2變大，U2變大，故電流表的讀數(shù)變大．] 10．B　[交流電流表的讀數(shù)為0.4A，說(shuō)明副線圈中電流的有效值為0.4A，原線圈中電流的表達(dá)式為i＝Imsinωt，當(dāng)t＝T時(shí)，i＝Imsinωt＝Imsin(T)＝Imsin＝Im＝＝30mA，所以原線圈中電流的有效值為30mA，電流之比是3∶40，所以匝數(shù)之比為40∶3.] 11．D　[圖中雙線圈ab，cd，ef，gh的繞法相同，當(dāng)bc相連，fg相連時(shí)，相當(dāng)于兩組原線圈串聯(lián)，兩組副線圈串聯(lián)，原、副線圈匝數(shù)都增大一倍，對(duì)理想變壓器＝＝，且有I1U1＝I2U2，所以＝，即①正確；當(dāng)e，g相連時(shí)，副線圈相當(dāng)于雙線繞法，副線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消，沒(méi)有輸出，②錯(cuò)誤；③中原線圈ab和cd兩個(gè)線圈并聯(lián)，副線圈中ef和gh兩個(gè)線圈串聯(lián)，顯然③錯(cuò)誤；④中的a與c相連，e與g相連，原、副線圈中的兩個(gè)線圈都并聯(lián)，電壓、電流符合題意，④正確．故正確選項(xiàng)為D.] 12．BC　[改變開關(guān)的位置就是改變副線圈匝數(shù)的多少，當(dāng)副線圈匝數(shù)減少時(shí)，副線圈兩端電壓減小，R上消耗的功率減小，電流也減小；當(dāng)電壓和副線圈都不發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器向上滑動(dòng)，則電阻減小，輸出電流增大，輸入電流也增大．]