高中物理鲁科版2第四章远距离输电单元测试 2023版章末综合测评4

章末综合测评(四)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本大题共10个小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．一台理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1>n2，则()A．U1>U2，P1<P2 B．P1＝P2，I1<I2C．I1＝I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2【解析】因为是理想变压器，故有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝P2，已知n1>n2则U1>U2，又I1U1＝I2U2，则I1<I2，故正确答案为B.【答案】B2．如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12mA，那么安培表A2的读数为()【导学号：05002120】图1A．0 B．3mAC．48mA D．与R的大小有关【解析】当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生的是恒定电流，而变压器只能改变交变电流，不能改变恒定电流，所以副线圈中没有电流，故选A.【答案】A3．如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和Ⓐ均为理想电表，灯泡电阻RL＝6Ω，AB端电压u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)．下列说法正确的是()【导学号：05002121】图2A．电流频率为100HzB.的读数为24VC．Ⓐ的读数为0.5AD．变压器输入功率为6W【解析】根据u＝Umsinωt及U＝eq\f(Um,\r(2))、理想变压器的规律、欧姆定律和电功率公式解决问题．根据u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)及U＝eq\f(Um,\r(2))知U1＝12V，f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，选项A错误；根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×12V＝6V，即的读数为6V，选项B错误；根据I2＝eq\f(U2,R)L＝eq\f(6,6)A＝1A，即Ⓐ的读数为1A，选项C错误；根据P1＝P2及P2＝eq\f(U\o\al(2,2),RL)＝eq\f(62,6)W＝6W，选项D正确．【答案】D4.图3如图3所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V,6W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A【解析】副线圈电压U2＝12V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝240V，副线圈中电流I2＝2·eq\f(P,U)＝1A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝0.05A.【答案】D5．为了解决农村电价居高不下的问题，有效地减轻农民负担，在我国广大农村普遍实施了“农网改造”工程，工程包括两项主要内容：(1)更新变电设备，提高输电电压；(2)更新电缆，减小输电线电阻．若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的倍，在输送的总功率不变的条件下，线路损耗功率将变为原来的()A．倍B．倍C．倍 D．倍【解析】设输送功率为P，输送电压为U，输电线电阻为r，依据ΔP＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)r，若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的倍，线路损耗功率将变为原来的倍，C对．【答案】C6．用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流图像如图4所示，则()图4【导学号：05002122】A．变压器输入功率约为WB．输出电压的最大值是110VC．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D．负载电流的函数表达式i＝(100πt＋eq\f(π,2))A【解析】根据i－t图像，负载电流的函数表达式i＝100πt(A)且Im＝0.05A，通过负载的电流的有效值I2＝eq\f(Im,\r(2))，输出电压的最大值Um＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2≈W，变压器原、副线圈匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1).选项A正确，选项B、C、D错误．【答案】A7．如图5甲为理想变压器，原、副线圈的匝数比为3∶2，在原线圈上通入正弦交流电如图5乙所示，设电流从原线圈a端流入b端流出时为电流正方向，副线圈中电流由c端流出d端流入时为副线圈中电流正方向，那么副线圈中电流的有效值以及在一个周期内副线圈电流达到正方向最大值对应于乙图中的时刻应是()甲乙图5A．1A0 B．1.5A×10－2sC．1.5A1×10－2s \f(\r(2),2)A1×10－2s【解析】由题图乙知，原线圈中电流有效值I1＝eq\f(\r(2),\r(2))A＝1A，所以由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得副线圈中电流的有效值I2＝eq\f(n1I1,n2)＝eq\f(3,2)×1A＝1.5A．副线圈中电流达最大值时，即为铁芯中磁通量变化最快的时刻，对应题图乙所示i－t图象斜率最大的时刻，因此，只有t＝0，t＝1×10－2s和t＝2×10－2s三个时刻，综上所述正确的选项只可能是C项．【答案】C8．如图6所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有定值电阻R，从图示位置开始计时，下列判断正确的是()图6A．电流表测得的是电流最大值B．感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sinωtC．P向上移动时，电流表示数变大D．P向上移动时，电流表示数变小【解析】电流表测得的是电流有效值，选项A错误；从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSω·sinωt，选项B正确；P向上移动时，输出电压降低，电流表示数变小，选项C错误，D正确．【答案】BD9．有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，如图7所示．若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，5个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏．则下列可能的是()【导学号：05002123】图7A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1B．该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为1∶4C．副线圈中的灯泡仍能发光，只是更亮些D．副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗【解析】若S接1时，五个灯泡亮度相同，说明通过各个灯泡的电流相同，则通过副线圈的电流是通过原线圈的4倍．由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，故eq\f(n1,n2)＝eq\f(4,1)，此变压器是降压变压器，所以选项A正确；若S接2时，原线圈的输入电压增大，副线圈的输出电压随之增大，则接于副线圈的灯泡均比原来更亮些，所以选项C正确．故选A、C.【答案】AC10．如图8所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表Ⓐ接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()图8A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍【解析】根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题．变压器的变压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误．增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确．c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误．根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T的时间内，二极管未短路时有UabI1T＝eq\f(U2,R)·eq\f(T,2)＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝eq\f(U2,R)T，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．【答案】BD二、非选择题(本题共3个小题，共40分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11.(12分)如图9所示，变压器原线圈输入电压为220V，副线圈输出电压为36V，两只灯泡的额定电压均为36V，L1额定功率为12W，L2额定功率为6W．试求：图9(1)该变压器的原、副线圈的匝数比；(2)两灯均正常工作时原线圈中的电流以及只有L1工作时原线圈中的电流．【导学号：05002124】【解析】(1)由变压比公式得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)eq\f(n1,n2)＝eq\f(220,36)＝eq\f(55,9).(2)两灯均正常工作时，由能量守恒得P1＋P2＝U1I1I1＝eq\f(P1＋P2,U1)＝eq\f(12＋6,220)A＝0.082A，只有L1灯工作时，由能量守恒P1＝U1I′1解得I′1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(12,220)A＝0.055A.【答案】(1)55∶9(2)0.082A0.055A12．(14分)一台交流发电机的额定输出功率P＝×103kW，以400V电压将其接在升压变压器上向远方输电．若输电导线的总电阻为10Ω，允许输电线损失的功率为输出功率的10%，问：(1)升压变压器的变压比应为多大？(2)为了使远方用电器能得到220V的工作电压，降压变压器的变压比应为多大？【解析】(1)由P损＝P×10%＝Ieq\o\al(2,2)r，得I2＝200A由P＝U1I1得I1＝1×10所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,50).(2)U2＝U1eq\f(n2,n1)＝2×104V所以U3＝U2－I2r＝×104V又U4＝220V，所以eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(900,11).【答案】(1)1∶50(2)900∶1113．(14分)如图10所示为演示远距离输电的装置，理想变压器B1、B2的变压比分别为1∶4和5∶1，交流电源的内阻r＝1Ω，三只灯泡的规格均为“6V1W”，输电线总电阻为10Ω.若三只灯泡都正常发光，则交变电源的电动势E为多大？图10【解析】设变压器B1的原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，变压器B2的原线圈电压为U3，副线圈电压为U4.通过B1原线