高中物理魯科版2第四章遠距離輸電單元測試 2023版章末綜合測評4

章末綜合測評(四)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共10個小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．一臺理想變壓器，原線圈和副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，正常工作時輸入和輸出的電壓、電流、功率分別為U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1>n2，則()A．U1>U2，P1<P2 B．P1＝P2，I1<I2C．I1＝I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2【解析】因為是理想變壓器，故有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P1＝P2，已知n1>n2則U1>U2，又I1U1＝I2U2，則I1<I2，故正確答案為B.【答案】B2．如圖1所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路．當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速向右做切割磁感線運動時，安培表A1的讀數(shù)為12mA，那么安培表A2的讀數(shù)為()【導學號：05002120】圖1A．0 B．3mAC．48mA D．與R的大小有關【解析】當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速向右做切割磁感線運動時，原線圈中產生的是恒定電流，而變壓器只能改變交變電流，不能改變恒定電流，所以副線圈中沒有電流，故選A.【答案】A3．如圖2所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，和?均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB端電壓u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)．下列說法正確的是()【導學號：05002121】圖2A．電流頻率為100HzB.的讀數(shù)為24VC．?的讀數(shù)為0.5AD．變壓器輸入功率為6W【解析】根據(jù)u＝Umsinωt及U＝eq\f(Um,\r(2))、理想變壓器的規(guī)律、歐姆定律和電功率公式解決問題．根據(jù)u1＝12eq\r(2)sin100πt(V)及U＝eq\f(Um,\r(2))知U1＝12V，f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，選項A錯誤；根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×12V＝6V，即的讀數(shù)為6V，選項B錯誤；根據(jù)I2＝eq\f(U2,R)L＝eq\f(6,6)A＝1A，即?的讀數(shù)為1A，選項C錯誤；根據(jù)P1＝P2及P2＝eq\f(U\o\al(2,2),RL)＝eq\f(62,6)W＝6W，選項D正確．【答案】D4.圖3如圖3所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1，兩個標有“12V,6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端．當兩燈泡都正常工作時，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想的)的示數(shù)分別是()A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A【解析】副線圈電壓U2＝12V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得U1＝240V，副線圈中電流I2＝2·eq\f(P,U)＝1A，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝0.05A.【答案】D5．為了解決農村電價居高不下的問題，有效地減輕農民負擔，在我國廣大農村普遍實施了“農網(wǎng)改造”工程，工程包括兩項主要內容：(1)更新變電設備，提高輸電電壓；(2)更新電纜，減小輸電線電阻．若某輸電線路改造后輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，線路電阻變?yōu)樵瓉淼谋?，在輸送的總功率不變的條件下，線路損耗功率將變?yōu)樵瓉淼?)A．倍B．倍C．倍 D．倍【解析】設輸送功率為P，輸送電壓為U，輸電線電阻為r，依據(jù)ΔP＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))eq\s\up12(2)r，若某輸電線路改造后輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，線路電阻變?yōu)樵瓉淼谋?，線路損耗功率將變?yōu)樵瓉淼谋?，C對．【答案】C6．用220V的正弦交流電通過理想變壓器對一負載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負載的電流圖像如圖4所示，則()圖4【導學號：05002122】A．變壓器輸入功率約為WB．輸出電壓的最大值是110VC．變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1∶2D．負載電流的函數(shù)表達式i＝(100πt＋eq\f(π,2))A【解析】根據(jù)i－t圖像，負載電流的函數(shù)表達式i＝100πt(A)且Im＝0.05A，通過負載的電流的有效值I2＝eq\f(Im,\r(2))，輸出電壓的最大值Um＝eq\r(2)U2＝110eq\r(2)V，變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2≈W，變壓器原、副線圈匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(2,1).選項A正確，選項B、C、D錯誤．【答案】A7．如圖5甲為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為3∶2，在原線圈上通入正弦交流電如圖5乙所示，設電流從原線圈a端流入b端流出時為電流正方向，副線圈中電流由c端流出d端流入時為副線圈中電流正方向，那么副線圈中電流的有效值以及在一個周期內副線圈電流達到正方向最大值對應于乙圖中的時刻應是()甲乙圖5A．1A0 B．1.5A×10－2sC．1.5A1×10－2s \f(\r(2),2)A1×10－2s【解析】由題圖乙知，原線圈中電流有效值I1＝eq\f(\r(2),\r(2))A＝1A，所以由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得副線圈中電流的有效值I2＝eq\f(n1I1,n2)＝eq\f(3,2)×1A＝1.5A．副線圈中電流達最大值時，即為鐵芯中磁通量變化最快的時刻，對應題圖乙所示i－t圖象斜率最大的時刻，因此，只有t＝0，t＝1×10－2s和t＝2×10－2s三個時刻，綜上所述正確的選項只可能是C項．【答案】C8．如圖6所示，有一矩形線圈的面積為S，匝數(shù)為N，繞OO′軸在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω勻速轉動．滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓，副線圈接有定值電阻R，從圖示位置開始計時，下列判斷正確的是()圖6A．電流表測得的是電流最大值B．感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSω·sinωtC．P向上移動時，電流表示數(shù)變大D．P向上移動時，電流表示數(shù)變小【解析】電流表測得的是電流有效值，選項A錯誤；從圖示位置開始計時，感應電動勢的瞬時值表達式為e＝NBSω·sinωt，選項B正確；P向上移動時，輸出電壓降低，電流表示數(shù)變小，選項C錯誤，D正確．【答案】BD9．有5個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中，如圖7所示．若將該線路與交流電源接通，且開關S接在位置1時，5個燈泡發(fā)光亮度相同；若將開關S接在位置2時，燈泡均未燒壞．則下列可能的是()【導學號：05002123】圖7A．該變壓器是降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為4∶1B．該變壓器是升壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為1∶4C．副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是更亮些D．副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是亮度變暗【解析】若S接1時，五個燈泡亮度相同，說明通過各個燈泡的電流相同，則通過副線圈的電流是通過原線圈的4倍．由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，故eq\f(n1,n2)＝eq\f(4,1)，此變壓器是降壓變壓器，所以選項A正確；若S接2時，原線圈的輸入電壓增大，副線圈的輸出電壓隨之增大，則接于副線圈的燈泡均比原來更亮些，所以選項C正確．故選A、C.【答案】AC10．如圖8所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表?接正弦交流電源，一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端．假設該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大．用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()圖8A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大負載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小C．負載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍【解析】根據(jù)變壓器的工作原理、交流電的有效值解題．變壓器的變壓比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，其中U1、U2是變壓器原、副線圈兩端的電壓．U1＝Uab，由于二極管的單向導電特性，Ucd≠U2，選項A錯誤．增大負載電阻R的阻值，負載的電功率減小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原線圈上的電流I1減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項B正確．c、d端的電壓由輸入電壓Uab決定，負載電阻R的阻值變小時，Ucd不變，選項C錯誤．根據(jù)變壓器上的能量關系有E輸入＝E輸出，在一個周期T的時間內，二極管未短路時有UabI1T＝eq\f(U2,R)·eq\f(T,2)＋0(U為副線圈兩端的電壓)，二極管短路時有UabI2T＝eq\f(U2,R)T，由以上兩式得I2＝2I1，選項D正確．【答案】BD二、非選擇題(本題共3個小題，共40分．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．)11.(12分)如圖9所示，變壓器原線圈輸入電壓為220V，副線圈輸出電壓為36V，兩只燈泡的額定電壓均為36V，L1額定功率為12W，L2額定功率為6W．試求：圖9(1)該變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比；(2)兩燈均正常工作時原線圈中的電流以及只有L1工作時原線圈中的電流．【導學號：05002124】【解析】(1)由變壓比公式得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)eq\f(n1,n2)＝eq\f(220,36)＝eq\f(55,9).(2)兩燈均正常工作時，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燈工作時，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)一臺交流發(fā)電機的額定輸出功率P＝×103kW，以400V電壓將其接在升壓變壓器上向遠方輸電．若輸電導線的總電阻為10Ω，允許輸電線損失的功率為輸出功率的10%，問：(1)升壓變壓器的變壓比應為多大？(2)為了使遠方用電器能得到220V的工作電壓，降壓變壓器的變壓比應為多大？【解析】(1)由P損＝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)如圖10所示為演示遠距離輸電的裝置，理想變壓器B1、B2的變壓比分別為1∶4和5∶1，交流電源的內阻r＝1Ω，三只燈泡的規(guī)格均為“6V1W”，輸電線總電阻為10Ω.若三只燈泡都正常發(fā)光，則交變電源的電動勢E為多大？圖10【解析】設變壓器B1的原線圈電壓為U1，副線圈電壓為U2，變壓器B2的原線圈電壓為U3，副線圈電壓為U4.通過B1原線