高中物理鲁科版2第四章远距离输电 本章高效整合

第4章一、选择题1．变压器的工作原理是()A．电磁感应 B．电流的磁效应C．磁场对通电导线的作用 D．磁场对运动电荷的作用答案：A2．如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是()A．V B．VC．V D．V解析：根据上线圈所加电压的表达式可得，最大值为51V，所以有效值U1＝eq\f(um,\r(2))＝36V．若变压器为理想变压器：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得：U2＝V．但由于铁芯不闭合，考虑到磁漏的存在，应有U2<V，所以A正确．答案：A3．如图为远距离输电线路的示意图：若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析：变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误．用户的总电阻减小，根据P＝eq\f(U2,R)，消耗的功率增大，输电线电流增大，线路损失功率增大，C项正确，升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器输入电压，D项错误．答案：C4．如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()A．U＝110V，I＝0.2A B．U＝110V，IC．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2A D．U＝110eq\r(2)V，I＝0.2eq\r(2)A解析：在副线圈电路中，I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(22W,220V)＝0.1A，再根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)及eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，得U1＝110V，I1＝0.2A，故B、C、D错，A正确．答案：A5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示数为()A．3mA B．0C．48mA D．与负载R的值有关解析：变压器只能工作于交流电路中，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路中，导体棒l向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过．答案：B6．如图所示为一理想变压器和负载电阻R，下列哪些做法可增加变压器的输入功率()A．只减少副线圈匝数 B．只减少原线圈匝数C．只增加副线圈匝数 D．只减小R的阻值解析：减少原线圈匝数，相当于增加副线圈匝数，改变了电压比．增加副线圈匝数，也是改变了匝数比，相当于提高了输出电压，增大了输出功率，而输入功率等于输出功率．减小电阻R，增大了变压器的输入功率．答案：BCD7．如图甲所示，两个相同的灯泡串联，并和电压表、电流表和起连接在正弦交变电源上，每只灯泡的电阻R＝110Ω.如图乙是交变电源输出电压随时间t变化的图象，则()A．电压表读数是311VB．电流表读数是eq\r(2)AC．每只小灯泡两端电压随时间变化的规律是UR＝311cos100πtVD．通过每只灯泡的电流随时间变化的规律是i＝eq\r(2)cos100πtA答案：D8．原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有()A．只增加原线圈的匝数n1 B．只减少副线圈的匝数n2C．只减少负载电阻R的阻值 D．只增大负载电阻R的阻值解析：由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)知，当n1增大时，U2减小，当减小n2时，U2也减小，又根据P入＝P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R)知，A、B两项均错，C项对，D项错．答案：C9．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻R＝44Ω，电流表A1的示数为0.20A．A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1.0D．电流表A2的示数为0.4答案：BC10．如图甲、乙所示电路中，当A、B接10V交变电压时，C、D间电压为4V；M、N接10V直流电压时，P、Q间电压也为4V．现把C、D接4V交流，P、Q接4V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压()A．10V,10V B．10V,4VC．4V,10V D．10V,0解析：甲图是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4V交流时，A、B间将得到10V交流．乙图是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比．但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4V直流时，M、N两端的电压也是4V.顺便指出，如果M、N或P、Q换成交变电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用．答案：B二、非选择题11．有一个阻值为R的电阻，若将它接在电压为20V的直流电源上时，消耗的电功率为P；若将它接在图中的理想变压器的次级线圈两端时，消耗的电功率为eq\f(P,2).已知变压器输入的是正弦交流电，其电压的最大值为200V，不计电阻阻值随温度的变化，求：(1)理想变压器次级线圈两端电压的有效值．(2)此变压器的原、副线圈的匝数之比．解析：(1)直流电源的电压U0＝20V，设变压器次级线圈两端的电压的有效值为U2，根据题意有P＝eq\f(U\o\al(2,0),R)，eq\f(P,2)＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，解得U2＝eq\f(\r(2),2)U0＝10eq\r(2)V.(2)变压器输入的交流电压有效值为U1＝eq\f(\r(2),2)U1m＝100eq\r(2)V根据变压器电压比关系，可得n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1.答案：(1)10eq\r(2)V(2)10∶112．一理想变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220eq\r(2)sinωtV，原线圈电路中接入一熔断电流I0＝1A的保险丝，副线圈中接入一可变电阻R，如上图所示，为了使保险丝不致熔断，调节R时，其阻值的最小值为多少？解析：当原线圈电流I1＝I0时，副线圈中的电流(即副线圈中电流的有效值)为I2＝eq\f(n1,n2)I1＝eq\f(n1,n2)I0＝eq\f(1,2)A．副线圈的输出电压有效值为U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(n2U1m,n1\r(2))＝440V.因此副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin＝eq\f(U2,I2)＝880Ω答案：880Ω13．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝eq\f(\r(2),π)T．为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220V11kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示．(1)发电机的输出电压为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？解析：(1)根据Em＝nBSω＝1100eq\r(2)V，得输出电压的有效值为U1＝eq\f(Em,\r(2))＝1100V.(2)根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(5,1).(3)根据P入＝P出＝×104W，再根据P入＝U1I1，解得I1＝20A答案：(1)1100V(2)5∶1(3)2014．家庭电路的引线均有一定电阻(约几欧姆)．因此当家中大功率用电器如空调、电炉工作时，家中原来开着的电灯会变暗，下面通过一个简单的测试，可以估算出家庭电路引线部分的电阻，如图所示，用r表示家庭电路引线部分的总电阻，为两表笔插入插座的交流电压表，M为一个额定功率为P额定电压为U额的空调(P较大)．测试时，先断开所有家电电路，测得电压为U1，再闭合电键S，测得电压为U2.(1)试推导估算r的表达式(设电源两端电压保持恒定)；(2)若P＝kW，U额＝220V，测得U1＝220V，U