第三章 交变电流 第3~4节综合拔高练（Word版含答案）

第三章 第3~4节综合拔高练
一、单选题
1．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下（　　）
A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗
D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流
2．某理想变压器原线圈a的匝数匝，副线圈b的匝数匝，原线圈接在的交流电源上，副线圈中“12V，6W”的灯泡L恰好正常发光，电阻。则下列结论正确的是（　　）
A．电阻的阻值为
B．灯泡L中电流方向每秒钟改变100次
C．流过电阻的电流为1A
D．穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为
3．如图所示，一自耦变压器接在交流电源上，Vl、V2为理想电压表．下列说法正确的是（　　）
A．若P不动，滑片F向下滑动时，V1示数不变，V2示数变小
B．若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大
C．若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，V2示数变大
D．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
4．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=3∶1，正弦交流电压有效值为U0恒定，电路中四个电阻R1=R2=R3=R4，理想电压表示数为U，则下列说法正确的是（　　）
A．R1与R2的电流之比为1∶1
B．R1与R2的电压之比为3∶1
C．R1与R2的功率之比为1∶3
D．R1与R2的功率之比为1∶9
5．发电厂发电机的输出功率为P，输送电压为U，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，下面说法中错误的是（　　）
A．通过输电线上的电流为
B．输电线路损耗的功率为
C．学校在变压器降压前得到的电压为
D．若输送电压提高到原来的k倍，则输电线路损耗的功率减为原来的
6．如图甲为一火灾报警系统。其中 R0为定值电阻，R 为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为 5 ：1，副线圈输出电压如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．原线圈输入电压有效值为 220V
B．副线圈输出电压瞬时值表达式 u=44cos80π t（V）
C．R 处出现火情时原线圈电流减小
D．R 处出现火情时电阻 R 功率可能减小
7．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流与输送电压成正比
B．输电线上损失的电压与输送电压成正比
C．输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比
D．输电线上损失的功率与输电线上的电流成正比
8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，两变压器均为理想变压器，发电机的输出电压及输电线的电阻均不变．在用电高峰期，随着用 户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，下列说法正确的是（）
A．用户总电阻变大
B．降压变压器的输入电压变小
C．输电线上损耗的功率变小
D．通过升压变压器原线圈的电流变小
9．如图所示，理想变压器的原线圈两端接在u＝220sin100πt（V）的交流电源上，副线圈两端接R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是（）
A．原线圈中电流表的读数为1A
B．原线圈中的输入功率为
C．副线圈中电压表的读数为110V
D．副线圈中输出交流电的周期为0.01s
10．如图所示为远距离输电的原理图，下列关系正确的是：
A．
B．U2=U3
C．I1U1= I2U2=I3U3=I4U4
D．P损= I2U2-I4U4
11．如图所示，间接有一电压稳定的正弦交流电，交流电流表和交流电压表均为理想电表，开始时开关S处于断开状态，下列说法正确的是（　　）
A．若仅将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动，电压表的示数将增大
B．若仅将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动，电流表的示数将增大
C．若仅将开关S闭合，电压表的示数将减小
D．若仅将开关S闭合，电流表的示数将减小
12．图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，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。当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则（　　）
A．工作时电压表的示数为5V
B．工作时电压表的示数为
C．要实现点火应满足条件
D．若，则变压器副线圈输出电压的有效值为7500V
二、多选题
13．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n:1，原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R．当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时电流表的示数为I，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．电动机两端电压为IR
B．原线圈中的电流为nI
C．电动机消耗的电功率为
D．重物匀速上升的速度为
14．2020年12月30日，青海送河南800kV特高压直流输电工程正式投入运行。高压直流输电工程是在输电环节使用直流，在送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为直流，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。下列选项正确的（　　）
A．利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失
B．采用直流输电时，用两台发电机给同一电路供电，它们必须同步运行，即同时达正的最大值，同时达负的最大值
C．为降低输电线路中的损耗，可利用变压器对整流后的直流电进行升压
D．在输送总电功率一定的情况下，若把输电压从500kV超高压提升到800kV特高压，线路上损失功率将减小为原来的
15．一交流发电机组为某用户区供电的示意图如图所示，发电机组能输出稳定的电压。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1：n2=1：10.线圈两端的电压分别为Ul、U2.输电线的总电阻为r，降压变压器的原、副线圈匝数之比为n3：n4=10：1，线圈两端电压分别为U3、U4.，L是用户区里一常亮的灯泡，三个回路的干路电流分别为I1、I2、I3，随着用电高峰的到来，用户区开启了大量的用电器，下列说法正确的是（　　）
A．电压U4不变，始终等于Ul
B．电流Il始终等于I3
C．L变暗
D．输电线的电阻消耗的功率减小
16．在图示电路中，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为4Ω。已知通过R4的电流i4=2sin100πtA，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两端电压的频率可能为100Hz
B．a、b两端电压的有效值为56V
C．若a、b两端电压保持不变，仪减小R2的阻值，则R1消耗的电功率减小
D．若a、b两端电压保持不变，仪减小R1的阻值，则R2两端电压增大
17．如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100kW，输出电压U1=500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=1：20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4=220V，变压器均为理想变压器，则（　　）
A．输电线上的输送电流为10A
B．输电线上损失的电压为280V
C．输电线上损失的电功率为4kW
D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3：n4=960：11
18．一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计。则下列说法正确的是（　　）
A．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小
B．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小
C．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小
D．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小
19．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数之比。电阻，L1、L2、L3为三个完全相同的小灯泡，S1、S2为开关，变压器原线圈输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1闭合，S2断开，此时L1正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．输入电压u的瞬时值表达式为
B．R消耗的电功率为0.1W
C．若S1、S2均闭合，三个小灯泡均正常发光
D．若S1、S2均断开，三个小灯泡均正常发光
20．日常生活中，我们常用微波炉来加热食品，它是利用微波来工作的。接通电源后，220V的交流经过变压器后，在次级产生2000V高压交流，加到磁控管两极之间，使磁控管产生微波。下列说法中正确的是（　　）
A．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为11∶100
B．微波炉的变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11
C．微波炉的输出功率是由输入功率决定的
D．微波炉的输入功率是由输出功率决定的
三、解答题
21．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：
（1）升压变压器副线圈两端的电压；
（2）输电线上损耗的电功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比．
22．某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为B=的水平匀强磁场中，线框面积为S=0.25m2，匝数为100匝，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO 以角速度ω=100πrad/s匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比1：20 ，降压变压器的副线圈接入若干“220V，100W”的灯泡，两变压器间的输电线总电阻R=20Ω，变压器均为理想变压器．当发电机输出功率为时，灯泡正常发光.
(1)从线框平面与磁感线垂直时开始计时，写出线框中感应电动势随时间变化的关系式.
(2)求降压变压器原、副线圈的匝数之比.
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
在输出功率一定时，由P＝UI知，当U增大时，I减小，输电导线损耗的功率P损＝I2R将变小，当输电线上的电阻减小时，输电线线损耗的功率P损＝I2R将变小，输电效率增加。
故选B。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
B．由交流电的表达式可得
一个周期电流方向改变2次，故灯泡L中电流方向每秒钟改变50次，B错误；
C．副线圈中的电流为
由
可得，原线圈中的电流为
即流过电阻的电流为0.25A，C错误；
A．灯泡的电阻为
副线圈两端电压有效值为
由
可得，原线圈两端电压有效值为
电源电压有效值为100V，则电阻R1两端电压有效值为40V，可得R1阻值为
A正确；
D．原线圈两端电压的最大值为
解得
故穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为，D错误。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式，由于n2减小，故输出电压U2也减小；故灯泡消耗的功率减小，V2的示数也变小；故A正确，B错误；若F不动，根据变压比公式，输入电压U1不变，则输出电压U2也不变；滑片P向上滑动时，电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流增大，小灯泡中电流电压都增大，灯泡消耗的功率变大；由U=U2-UL可知电压表V2读数减小；故CD错误；故选A．
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．设通过的电流为，则变压器输出端电流为，根据匝数比与电流比
则输入端电流为
所以流过R1与R2的电流之比为1∶1，故A正确；
B．根据欧姆定律
可知
所以R1与R2的电压之比为1∶1，故B错误；
CD．根据
可得R1与R2的功率之比为1∶1，故CD错误。
故选A。
5．B
【解析】
【详解】
A．根据
P=UI
可得通过输电线上的电流为，故A正确，不符合题意；
B．因U为输送电压，而不是输电导线损失的电压，故输电线路损耗的功率不等于，故B错误，符合题意；
C．输电导线损失的电压为
故学校在变压器降压前得到的电压为
故C正确，不符合题意；
D．输电线路损耗的功率为
若输送电压提高到原来的k倍，则输电线路损耗的功率为
故D正确，不符合题意。
故选B。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知副线圈电压最大值Um=44V，则副线圈的有效值为U2=44V，根据
所以
U1=220V
选项A错误；
B．由图可知副线圈电压最大值
Um=44V
周期T=0.016秒
所以
u=44cos（125πt）V
选项B错误；
C．R处出现火情时电阻变小，则副线圈电流变大，线圈匝数比不变，所以原线圈电流增大，选项C错误；
D．R处出现火情时电阻变小，则副线圈电流变大，根据P=I2R，可知电阻R的电功率可能减小，选项D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【分析】
根据P=UI得出输送功率与输送电压、电流的关系，结合P损=I2R判断输电线路上功率的损失．
【详解】
根据P=UI可知输电线上的电流与输送电压成反比，故A错误；输电电压越高，根据P=UI知，输送的电流越小，则输电线上损失的电压△U=IR就越小，而输电线上的电流与输送电压成反比，所以输电线上损失的电压与输送电压成反比，故B错误；根据P=UI知，则输电线上损失的功率，知输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比，故C正确；根据P损=I2R知，输电线上损失的功率与输电线上的电流平方成正比，故D错误．所以C正确，ABD错误．
【点睛】
解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系，以及知道损失的功率P损=I2R．
8．B
【解析】
【分析】
用户增多，由于是并联，根据串并联特点求得总电阻的变化，在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2-U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，根据P损＝I2R求得损失的功率变化.
【详解】
用电高峰期，用户用电器的个数变多，用电器是并联接入电路，所以总电阻变小，选项A错误；在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2-U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，选项B正确；对输电线路的电压损失变大，输电线的电阻不变，导致线路中损失的功率变大，选项C错误；发电厂的输出功率增大，升压变压器的输出电压不变，所以通过升压变压器原线圈的电流变大，选项D错误；故选B．
【点睛】
理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损．输电线上的损失功率与其电流的平方成正比，而与输电线两端的电压的平方成反比．
9．A
【解析】
【详解】
A．原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可得，副线圈中电压的有效值为110V，因为电阻R=55Ω，故副线圈中的电流为2A，则原线圈中的电流为1A，电流表的示数为1A，故A正确；
B．由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
P=I2R=（2A）2×55Ω=220W
故B错误；
C．电压表的读数为电压的有效值，由A的分析可知，副线圈的有效值为110V，所以电压表的读数为110V，故C错误；
D．原线圈中交流电的周期为
则副线圈中输出交流电的周期也为0.02s，故D错误。
故选A。
10．D
【解析】
【详解】
根据变压器电压与匝数的关系可知：，选项A错误；U2=I2R线+U3，选项B错误；由于变压器为理想变压器则输出功率等于输入功率，则I1U1= I2U2；I3U3=I4U4；由于导线上有功率损失，即P损= I2U2-I3U3 =I2U2-I4U4，选项C错误，D正确；故选D.
点睛：理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以要搞清能量转化的关系.
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．当滑动变阻器的滑动触头P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻将增大，副线圈中的电流将减小，电压表的示数为
可知示数将减小，A项错误；
B．由
可知原线圈中的电流减小即电流表的示数减小，B项错误；
D．若将开关S闭合，副线圈所接负载电阻的总阻值减小，副线圈中的电流增大，则由
可知电流表的示数增大，D项错误；
C．电流表的示数增大，原线圈两端的电压为
可知电压减小，由
可知副线圈两端的电压减小，电压表的示数为
示数也减小，C项正确；
故选C。
12．C
【解析】
【分析】
根据图乙得到原线圈电压的最大值，根据有效值与最大值的关系求出电压表的示数，当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会点火，根据电压与线圈匝数比的关系即可求解。
【详解】
AB．根据图乙得到原线圈电压的最大值为5V，所以电压表的示数为
故AB错误；
C．根据，且，得实现点火的条件是
故C正确；
D．根据，且输入线圈最大值为
若
带入数据解得副线圈最大值为
则变压器副线圈输出电压的有效值为
故D错误。
故选C。
13．CD
【解析】
【详解】
A．变压器原线圈输入电压为
副线圈输出电压为
即电动机两端电压为，电动机不是纯电阻电路，则两端的电压不等于IR ，选项A错误；
B．根据变压器原副线圈电流关系得，原线圈中电流为，B错误；
C．电动机消耗电功率为
选项C正确；
D．电动机输出功率为mgv，线圈发热功率为I2R，电动机消耗电功率等于输出机械功率与线圈热功率之和，即
可得重物上升速度为
D正确．
故选CD。
14．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．直流线路没有感抗和容抗，所以利用直流输电，可以消除输电线的电感、电容造成的电能损失，选项A正确；
B．用两台发电机给同一交流电路供电才必须满足同步运行，而给直流电路供电则不要同步运行，选项B错误；
CD．输电总功率一定，则有
则升压后输电线上的电流变小，根据可知利用变压器对整流后的直流电进行升压可降低输电线路中的损耗，选项C正确；
D．根据可得
损失功率为
选项D正确。
故选ACD。
15．BC
【解析】
【详解】
将远距离输电的电路转化为等效电路
其中
，
由闭合电路的欧姆定律
故随着用电高峰的到来用户区开启了大量的用电器，减小，导致变小，则输电电流变大。
A．由变压器的变压比可知
但输电线上有电阻r，产生损失电压，故有
即，且用电高峰U1不变，U4变小，故A错误；
B．根据变压器上的电流与匝数成反比，有
，
可得电流Il始终等于I3，故B正确；
C．则输电电流变大会导致损失电压变大，而U2不变，故U3减小，可得U4变小，即并联用户的电压减小，由可知L的功率变小，L变暗，故C正确；
D．由可知，输电电流变大会导致输电线的电阻消耗的功率增大，故D错误。
故选BC。
16．BD
【解析】
【详解】
A．通过的电流，则角速度
频率为
变压器不会改变交流电的频率，故、两端电压的频率为50Hz，故A错误；
B．通过的电流最大值为，则有效值为
根据并联电路的规律可知，通过的电流有效值为2A，副线圈的输出电流：
根据变流比可知，原线圈的输入电流
两端电压为
副线圈两端电压
根据变压比可知，原线圈的输入电压
则、两端电压
故B正确；
C．若、两端电压保持不变，仅减小的阻值，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈的输出电流增大，根据变流比可知，原线圈的输入电流增大，则消耗的电功率增大，故C错误；
D．若、两端电压保持不变，仅减小的阻值，则原线圈输入电压增大，根据变压比可知，副线圈输出电压增大，则两端的电压增大，故D正确；
故选BD。
17．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由
可得，升压变压器副线圈的电压U2=10000V，由
可得输电电流为I2=10A，A正确；
BC．损失的电压和损失的功率分别为
B错误，C正确；
D．降压变压器原线圈的电压为
由
可得
D错误。
故选AC。
18．BD
【解析】
【详解】
AB．滑动触头位置保持不变时，变压器原、副线圈的匝数比不变，因电源的电压不变，所以V1、V2的示数不变，R1与R0串联分得的总电压不变；当滑动变阻器滑片P下滑时，R0接入电路的阻值变小，分得的电压减小，所以V3的示数减小，故A错误，B正确；
CD．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，副线圈的匝数变小，由U1：U2=n1：n2可知，V2、V3的示数均减小，V1的示数不变，故C错误，D正确。
故选BD。
19．BC
【解析】
【详解】
A．由图可知周期
则有
所以输入电压u的表达式应为
故A错误；
B．将S1闭合，S2断开，此时原线圈两端电压为
根据变压器的电压与匝数关系，可知电阻R电压有效值为
R消耗的电功率为
故B正确；
CD．将S1闭合，S2断开时，小灯泡L2与L3短路，此时小灯泡L1两端电压等于
正常发光；若S1、S2均闭合，三个小灯泡并联，此时三个小灯泡两端电压都等于，正常发光；若S1、S2均断开，三个小灯泡串联，此时三个小灯泡两端电压都等于
不能正常发光，故C正确，D错误。
故选BC。
20．AD
【解析】
【详解】
AB．接通电源后，220V的交流电经过变压器后，在次级产生2000V高压交流电，根据电压与匝数成正比得微波炉的变压器原副线圈的匝数之比为11：100，故A正确，B错误；
CD．根据变压器的原理可知，微波炉的输入功率是由输出功率确定，故C错误，D正确。
故选AD。
21．（1） （2） （3）
【解析】
【分析】
（1）根据理想变压器原、副线圈的匝数比等于电压比即可求出；
（2）关键输入的电功率，求出输送电路中的电流，由P=I2R即可求出损耗的电功率；
（3）根据输电线上的电压损失，可知降压变压器的输入电压，再根据理想变压器原、副线圈的匝数比等于电压比即可求出降压变压器原、副线圈的匝数比．
【详解】
（1）因为，所以
（2），
输电线中电流：
则输电线损耗功率：
（3）输电线上损耗的电压：
降压变压器原线圈：
降压变压器匝数比：
【点睛】
考查了远距离输电、理想变压器的特点，理解功率关系输出决定输入是关键．
22．(1)；(2)240:11
【解析】
【详解】
（1）矩形闭合导线框ABCD在匀强磁场中转动时，产生的交流电的最大值为:
Em＝nBωS＝100××0.25×100πV＝250V
在图位置开始计时线圈应产生正弦交流电瞬时值：e＝Emsinωt＝250sin100πt（V）
（2）发电机输出的电压U1＝=250V
则升压变压器副线圈两端的电压U2＝=5000V
发电机输出的电功率P= 5×104 W，则输电电流为：I=P/U2=10A
输电线电压损失△U损=IR=10×20V=200V
降压变压器原线圈上的电压：U3=U2-△U损=5000V-200V=4800V
据题意灯泡正常发光可知：U4=220V，所以降压变压器的匝数比为：n3：n4=U3:U4=240：11
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