2016-2017学年高二物理鲁科版选修3-2章末检测：第4章 远距离输电（含解析）

(时间：90分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．关于三相交流电，下列说法正确的是(　　)
A．三相交流发电机输出的三相交变电流的有效值不一定是相同的
B．三相交流发电机输出的三相交变电流的频率可以不同
C．若三相电源采用星形接法，一定要采用三相四线制对外输电
D．生活照明用电一定采用三相四线制供电
解析：选D．三相交流发电机的三相绕组完全相同，产生的交变电流的有效值一定相同，频率一定相同，瞬时值、最大值依次落后三分之一个周期，A、B错．电源的星形接法对外供电时可以是三相四线制，也可以是三相三线制，在生活用电中，很难做到三相负载完全对称，一定要用三相四线制供电，C错，D对．
2．如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11
000sin
100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6
Ω的导线对“220
V　880
W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知(　　)
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100
HzC．副线圈中电流的有效值为4
A
D．变压器的输入功率为880
W
解析：选C.由交变电压的表达式可知，该交流电的电压的有效值U1＝11
000
V，交流电的频率f＝＝
Hz＝50
Hz，B错误；由于电器RL正常工作，则由P＝U0I可知，副线圈中电流I＝＝
A＝4
A，C正确；由于理想变压器的变压比等于匝数比，则原、副线圈的匝数比＝＝＝，A错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出＝880
W＋I2r＝976
W，D错误．
3．理想变压器的原、副线圈匝数之比为n∶1,
副线圈的负载电阻为R，如图所示，当变压器正常工作时，a、b间的等效电阻是(　　)
A．nR
B．
C．n2R
D．
解析：选C.由电阻的定义知R＝
a、b间的等效电阻Rab＝
因为＝＝n，＝＝
所以Rab＝＝＝n2＝n2R.
4．水电站向小山村输电，输送电功率为50
kW，若以1
100
V送电，则线路损失为10
kW，若以3
300
V送电，则线路损失可降为(　　)
A．3.3
kW
B．1.1
kWC．30
kW
D．11
kW
解析：选B．由P＝UI，ΔP＝I2R可得ΔP＝R，所以当输送电压增大为原来3倍时，线路损失变为原来的，即ΔP＝1.1
kW.
5．用220
V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110
V，通过负载的电流图象如图所示，则(　　)
A．变压器输入功率约为3.9
W
B．输出电压的最大值是110
V
C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2
D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin
A
解析：选A.根据i t图象，负载电流的函数表达式i＝0.05sin
100πt(A)且Im＝0.05
A，通过负载的电流的有效值I2＝，输出电压的最大值Um＝U2＝110
V，变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2≈3.9
W，变压器原、副线圈匝数比＝＝.综上知选项A正确，选项B、C、D错误．
6．如图所示，a、b为输入端，接交流电源，c、d为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是(　　)
解析：选C.选项A、B中为分压器，A项中滑片P与c间的电阻没有分得电压，所以输出电压等于输入电压，而B项中的输出电压为滑动变阻器的部分电阻分得的电压，所以小于输入电压．要注意分压器是不可能升压的．
7．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．但是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为此时(　　)
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流
解析：选C.在用电高峰期，总负载较重，负载等效电阻较小，线路中的电流过大，线路上损失电压过大，造成用户灯两端的电压减小，所以变暗了．
二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意)
8.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220
V，电流表的示数为10
A，则(　　)
A．a为电流表，b为电压表
B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是2
200
W
D．线路输送电功率是2.2×106
W
解析：选BD．电压互感器并联到电路里，电流互感器串联到电路里，所以a是电压表，b是电流表，故B正确；电压表和电流表的示数不是线路中的电压和电流，电表的示数是副线圈两端的电压或电流，线路中的还要通过变比进行计算，所以，线路电压为22
000
V，电流为100
A，输送功率为2
200
kW，所以D正确，选项B、D正确．
9．如图为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连，P为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止．用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是(　　)
解析：选BC.当滑动头P匀速上滑时，副线圈匝数均匀增大，由＝知，U2＝U1，U2随时间均匀增大，C项正确；由于灯泡的电阻随温度的升高而增大，所以当电压均匀增加时，由欧姆定律I＝知灯泡中电流并非均匀增加，而是增加的越来越慢，其I2－t图线的斜率逐渐减小，B项正确；灯泡消耗的功率N2＝U2I2，N2随时间并不是均匀增加的，D项错误；变压器的输入功率与输出功率相等，当灯泡功率增大时，输入功率也在增大，原线圈中电流增大，A项错误．
10．如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有(　　)
A．向下滑动PB．增大交流电源的电压
C．增大交流电源的频率
D．减小电容器C的电容
解析：选BC.要使灯泡变亮，根据欧姆定律，一方面可使U2变大，另一方面可使电路对交流电的阻碍作用减小．由＝知，向下滑动P时，U2变小，选项A错误；增大交流电源的电压U1，U2变大，选项B正确；由XC＝知，增大交流电源的频率时，容抗XC变小，选项C正确；减小电容器C的电容，容抗XC变大，选项D错误．
11．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是(　　)
A．原线圈中的电流为nI
B．变压器的输入功率为
C．电动机输出的总功率为I2R
D．电动机两端电压为
解析：选BD．电流表的读数为副线圈电流，所以原线圈电流为，故A错误；原线圈的输入功率则为U，故B对；电动机上的热功率为I2R，电动机消耗功率为U，两端电压为，故C错误，D正确．
12．如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈的电压，则(　　)
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗功率将减小
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
解析：选ABD．S由a合到b时，n1减小而U1不变，由＝可知副线圈上电压U2增大，负载R的电流I2增大，P2增大；又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项正确．同理S由b合到a时，P2减小，B项正确．P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由＝可知I1将减小，故C项错误．当U1增大时，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故D项正确．
三、填空题(本题共1小题，共8分．按题目要求作答)
13.如图所示为一理想自耦变压器，当它的滑片P向b方向移动时，R和R′保持不变，则交流电压表的示数将________，交流电流表的示数将________；若P的位置不动，滑动变阻器滑片Q向上移动时，电压表示数将________，电流表示数将________．(填“增大”“减小”或“不变”)
解析：当P向b滑动时，原线圈匝数增多，两端电压不变，而副线圈匝数不变，故副线圈两端电压将减小，电流减小，输出功率减小，原线圈输入功率减小，电压不变，电流减小；若P不动，Q上移，副线圈的总电阻减小，原、副线圈电压不变，副线圈消耗的功率增大，原线圈输入功率增大，电流增大．
答案：减小　减小　不变　增大
四、计算题(本题共3小题，共34分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(8分)(2014·济南高二检测)发电机输出功率为40
kW，输出电压为400
V，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5
Ω，到达用户后再用变压器降为220
V，求：
(1)输电线上损失的电功率是多少？
(2)降压变压器的变压比是多少？
解析：(1)发电机输出的电压为400
V，经升压变压器后电压为U＝×400
V＝2.0×103
V(1分)
由P＝UI得输电线上的电流
I＝＝
A＝20
A(1分)
输电线上的功率损失
ΔP＝I2r＝202×5
W＝2.0×103
W(2分)
(2)输电线上的电压损失
ΔU＝Ir＝20×5
V＝100
V(1分)
加在降压变压器原线圈两端的电压
U1＝U－ΔU＝2.0×103
V－100
V＝1.9×103
V(1分)
降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)
U2＝220
V
降压变压器的变压比
＝＝＝(2分)
答案：(1)2.0×103
W　(2)95∶11
15．(12分)如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，交流电源电压U1＝220
V，F为熔断电流为I0＝1.0
A的保险丝，负载为一可变电阻．
(1)当电阻R＝100
Ω时，保险丝能否被熔断？
(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？
解析：(1)由＝得，副线圈两端的电压
U2＝U1＝×220
V＝110
V(2分)
当R＝100
Ω时，副线圈中电流
I2＝＝
A＝1.10
A(1分)
原线圈中的电流为
I1＝·I2＝×1.10
A＝0.55
A(2分)
由于I1(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好达到熔断电流I0，即I1＝1.0
A
则副线圈中的电流为
I2＝I1＝·I1＝2×1.0
A＝2.0
A(2分)
变阻器阻值为R0＝＝
Ω＝55
Ω(1分)
此时变压器的输出功率为
P2＝I2·U2＝2.0×110
W＝220
W．(2分)
可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55
Ω，输出的电功率不能大于220
W．(1分)
答案：(1)不会　(2)电阻R的阻值不能小于55
Ω，输出的电功率不能大于220
W
16．(14分)(2014·黄冈高二检测)三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3
m/s的速度流入水轮机后以v2＝1
m/s的速度流出，流出水位比流入水位低10
m，水流量为Q＝10
m3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，g＝10
m/s2.试问：
(1)发电机的输出功率是多少？
(2)如果发电机输出电压为240
V，用户所需电压为220
V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12
Ω，那么所需的升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少？
解析：(1)水轮机的输出功率即发电机的输入功率，为
P1＝
＝×75%＝7.8×105
W(5分)
发电机的输出功率为
P0＝P1×80%＝6.24×105
W．(2分)
(2)输电示意图如图所示，
发电机输出的电流
I1＝＝
A＝2
600
A．(1分)
输电导线中的热损耗
P耗＝P0×5%＝3.12×104
W．(1分)
输电线路中的电流
I2＝＝
A≈51
A，(1分)
所以升压变压器T1的原、副线圈匝数比
＝≈1∶51.(1分)
降压变压器T2的输出功率
P＝P0－P耗＝5.928×105
W．(1分)
T2的输出电流
I3＝＝
A≈2.7×103
A，(1分)
所以降压变压器T2的原、副线圈匝数比
＝＝≈53∶1.(1分)
答案：(1)6.24×105
W　(2)1∶51　53∶1