高中物理阶段验收评估四远距离输电鲁科版选修

1、阶段验收评估（四）远距离输电( 时间： 50 分钟满分： 100 分 )一、选择题 ( 共 8 小题，每小题6 分，共 48 分，第 1 5 题只有一项符合题目要求，第6 8 题有多项符合题目要求，全都选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分 )1关于电能输送的分析，下列说法正确的是()U2A由公式P R知，输电电压越高，输电线上功率损失越大U2B由公式 P R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C由公式 P I 2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大D由公式P UI 知，输电线上的功率损失与电流成正比2U损2解析：选 C 输电线上损失的功率P 损IR线 R线 ，公式中

2、的U损 指输电线上 ( 即电阻 R线 ) 的分压，而不是输电电压，A、 B 两项错；公式PUI 是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率， D 项错。2理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1 n2 10 1，原线圈两端接通交流电源，则下列判断错误的是 ()A原、副线圈中电流频率之比f 1 f 2 10 1B原、副线圈两端电压之比为12 10 1UUC原、副线圈内交变电流之比I I 11012D变压器输入和输出的功率之比P P 1112解析：选 A 根据变压器的电压比U1n1和电流比I 1n2UnIn可知选项 B、 C 是正确的。对于2122理想变压器，输入与输出的功率应相等，即P1 P2

3、，所以选项 D 是正确的。变压器不改变电流频率， A 错误。3. 如图 1 所示为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管。视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变。调节触头P，使输出电压有效值由 220 V 降至 110 V ，调节前后 ()图 1A副线圈中的电流比为1 21 / 7B副线圈输出功率比为2 1C副线圈的接入匝数比为2 1D原线圈输入功率比为1 2解析：选 C 设原线圈输入电压为 U1，原线圈的匝数为 n1，副线圈输出电压为U2，副线圈的匝数为 n2，则U1n1Un，当副线圈的输出电压降为原来的一半时，副线圈的匝数减为原来221IU2A 项错误；由

4、U2的 ， C 项正确；由2 ，可知副线圈的电流减为原来的一半，可知2RPR1副线圈输出的功率减为原来的4，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，因此原线圈的1输入功率也减为原来的4， B、D 项错误。624如图 2 所示，匝数为 100 匝的矩形线圈abcd 处于磁感应强度 B25 T 的水平匀强磁场中，线圈面积S 0.5 m 2，内阻不计。线圈绕垂直于磁场的轴以角速度10 rad/s匀速转动。 线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“ 12 V,12W”灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是()图 2A通过灯泡的交变电流的频率是50 HzB变压器原、副线圈匝数之比为

5、10 1C矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 VD若将灯泡更换为“ 12 V,24 W ”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速解析：选 B 由 2 f 可得通过灯泡的交变电流的频率是5 Hz ，选项 A 错误；矩形62线圈在水平匀强磁场中转动产生感应电动势最大值为NBS100× 25 ×0.5 ×10 V 120 2 V ，变压器输入电压为 120 V ，由变压器变压公式可知，变压器原、副线圈匝数之比为 10 1，选项 B 正确， C 错误；若将灯泡更换为“ 12 V, 24 W ”且保证其正常发光，不需要增大矩形线圈的转速，选项D错误。5如图 3 所示，

6、 T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和 cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时 ()2 / 7图 3A交流电压表V2 和 V3 的示数一定都变小B交流电压表V3 的示数变小C交流电流表A1、A2 和 A3 的示数一定变大D只有 A1 的示数变大解析：选 B在理想变压器中， 因为 U不变，故 V 示数不变； 闭合 S 时，负载电阻变小，2副线圈中电流I2 增大， A2 示数增大，由P入P出，即1 1 2 2 可知 A1 示数增大，因为ab和IU IUcd 导线的电阻不可忽略， V3 测 R2 两端电压，故V3 示数变小。 R1 两端电压减小，故流过R1 处的电流

7、I 3 变小， A3 示数变小，故B 正确。6图 4 甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交V变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是()图 4A电压表的示数等于5 V5B电压表的示数等于V2n2C. 实现点火的条件是>1 000n1n2D实现点火的条件是<1 000n1解析：选 BC交流电压表测的是交流电的有效值，Um，对正弦交流电， 其电压有效值 U2所以 B 正确 A 错误；根据题意，副

8、线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气体，对理想变压器n2U2m5 000 1 000 ，C 正确 D错误。>nU511m7图 5 为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1 n4n2 n3，四根模拟3 / 7输电线的电阻R1、 R2、 R3、 R4 的阻值均为R，A1、 A2 为相同的理想交流电流表，L1、L2 为相同的小灯泡，灯丝电阻RL 2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、 B 端接入低压交流电源时()图 5A A1、 A2 两表的示数相同B L1、 L2 两灯泡的亮度相同C R1 消耗的功率小于R3 消耗的功率D R2 两端的电压小于R4 两端的电压解析：选CD

9、远距离输电过程中，应用高压输电能够减小输电线上的功率损失，R1 上消耗的功率小于R3 上消耗的功率，C 项正确；而比较两个不同输电回路，输电线电阻相同，由 P 损I 2·2R 可知， A1 示数小于A2 示数， A 项错；根据欧姆定律可知，R2 两端电压小于R4两端电压， D 项正确；由于输电线上损失电压不同，故两灯泡两端电压不同，故亮度不同，B 项错。8某同学设计的家庭电路保护装置如图6 所示，铁芯左侧线圈L1 由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2 中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1 在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图 6

10、A家庭电路正常工作时，L2 中的磁通量为零B家庭电路中使用的电器增多时，L2 中的磁通量不变C家庭电路发生短路时，开关K 将被电磁铁吸起D地面上的人接触火线发生触电时，开关K 将被电磁铁吸起解析：选 ABD 当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工作时， 火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，A 正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即L2 中的磁通量4 / 7不变， B 正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大

11、，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，L2 不产生感应电流，开关K 不会被电磁铁吸起， C 错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁芯内产生的磁通量不为零，L2 中产生感应电流，开关K 被电磁铁吸起，D正确。二、计算题 ( 共 3 小题，共52 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(16 分 ) 如图 7 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 ×10 4 V 的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原

12、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。图 7(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？解析： (1) 根据理想变压器的特点，有I 1U1 I 2U2 。当 I 2 12 mA 时， I 1 即为熔断电流，代入数据得I 10.98 A 。(2) 设副线圈中电流为I 2 10 mA，变压器的输入功率为P1，则有 P1 I 2 U2。代入数据得 P1 180 W。答案：见解析10(18 分 ) 如图 8 所示，理想降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3 1，初级线圈的输入电压是66

13、0 V 。用这台变压器给100 个标有“ 220 V60 W”的灯泡供电，假设灯泡电阻恒定，变压器到灯泡间的输电线总电阻约0.2 。 ( 计算结果保留两位小数) 求：图 8(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；(2)接通时灯泡两端的电压；(3)每个灯泡的实际功率。解析： (1) 设空载时次级线圈的输出电压为U2，由 n222 U得 U2n U1 220 V 。n1U1n15 / 7因为空载，次级线圈的负载电阻R2，次级线圈中的电流为零，所以I 2 0， P I 2U20。U2额(2) 接通电路后，100 个灯泡并联的总电阻为R外RP额8.067，1001002220次级线圈中的电流I 2UA

14、R R 0.28.067外线灯泡两端的电压U2 I 2R外214.68 V 。(3) 每个灯泡的实际功率PI 2U2220×214.68W 57.13 W 。1008.267 ×100答案： (1)220 V0(2)214.68 V(3)57.13 W11 (18 分) 如图9 所示是交流发电机模型示意图，n 100匝的矩形闭合导线框 ABCD22处于磁感应强度大小为B 10 T 的水平匀强磁场中，线框面积S 0.48 m。线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度100 rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连，升压变压器的原、副线圈匝数比为25，理想降压变压器副线圈接入一只“12 V30 ”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计。图 9(1) 将图示时刻记为 t 0，指出此刻线圈中的电流方向，并写出该正弦交流电的瞬时表达式；(2) 求降压变压器的原、副线圈匝数比；(3) 求灯泡正常发光时，电流表的读数。解析： (1) 利用右手定则判断得到，电流方向为 DCBAD。该正弦交流电的瞬时表达式为enBS sin( t 0) ，代入相关数据得e 4802sin(100 t 2 ) V 。(2) 发电机的电动势有效值是480 V ，升压变压器的原、副线圈匝