2013-2014学年高中物理(选修3-2)同步训练滚动检测4

滚动检测4变压器及电能输送(时间：60分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可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，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流答案C2．关于电能输送的分析，正确的是()．A．由公式P＝U2/R知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B．由公式P＝U2/R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比答案C3．如图1为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述不正确的是()．图1A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好解析根据P＝I2R可知，在电流I一定的情况下，减小电阻R可以减少电路上的电能损失，而R＝ρlS，所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失，A正确；由公式P＝I2R可得，若设输送的电功率P′，则P＝P′2U2R，可见，在输送电压U一定时，输送的电功率P′越大，输电过程中的电能损失越大，C错误．答案C4．中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为()．A.P4B.P2C．2PD．4P解析设输送功率为P，输送电流为I，输送电压为U，则P＝UI，I＝PU，P损＝I2R.输送电压升为原来的2倍，则输送电流降为原来的一半，P损降为原来的四分之一，故选A.答案A5．一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图2所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()．图2A．1100，360B．1100，180C．2200，180D．2200，360解析根据U1U2＝n1n2得2201＝n15，可知n1＝1100，排除C、D两项．再由22036＝n1n2可知n2＝180，故A错、B对．答案B二、多项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分．每小题选对但不全的得4分，有选错的或不选的得0分)6．某发电厂原来用电压为U1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高后输电，输送的电功率保持不变．若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是()．A．由公式I＝PU可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的150B．由公式I＝UR可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C．由公式P＝I2R可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的12500D．由公式P＝U2R可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2500倍答案AC7．某小型水电站的电能输送示意图如图3所示，发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220V的用电器正常工作，则()．图3A.n2n1＞n3n4B.n2n1＜n3n4C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n2n1＞n3n4，故A项对，B、C项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D项也正确．答案AD8．(2011·江苏苏北四市调研)如图4甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，R1＝10Ω，R2＝20Ω，电容器电容C＝100μF.已知电阻R1两端的正弦交流电压如图4乙所示，则()．图4A．原线圈输入电压的最大值为400VB．交流电的频率为100HzC．电容器所带电荷量恒为2×10－3CD．电阻R1消耗的电功率为20W解析由题图乙可知变压器输出的电压最大值为20V，变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，所以原线圈输入电压的最大值为400V，A选项正确；副线圈交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，原、副线圈交流电的频率一致，B选项不正确；电容器所带电荷量为CU＝1.414×10－3C，C选项不正确；R1消耗的电功率P＝U2R1＝20W，D选项正确．答案AD9．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图5所示，副线圈所接电路如图6所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是()．图5图6A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31.1VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加解析由题图5知，原线圈两端输入电压的最大值为Um＝311V，有效值为U1＝Um2＝220V，周期为T＝2×10－2s，频率为f＝1T＝50Hz，变压器不改变电压的频率，A项正确；由U1U2＝n1n2知，U2＝n2n1U1＝22V，B项错误；变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比，由于匝数未变，所以原、副线圈的电流比不变，C项错误；P向右移动时，滑动变阻器的有效值减小，副线圈中电流增大，由P2＝U2I2知变压器的输出功率增加，D项正确．答案AD三、非选择题(38分)10．(10分)发电机端电压为220V，输送功率110kW，为保证用户至少获得100kW的功率，则输电线的电阻不得大于______Ω；若用一个理想变压器升压至5500V后再输电，则输电线的电阻不得大于________Ω.解析I1＝PU1＝110×103220A＝500AP损＝P－100kW＝10kW又P损＝I21·R1得R1＝0.04Ω.当升压至5500V时，I2＝PU2＝110×1035500A＝20A故R2＝P损I22＝10×103202Ω＝25Ω.答案0.042511．(12分)某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处用户供电．已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%.求：(1)升压变压器的输出电压．(2)输电线路上的电压损失．解析(1)导线电阻r＝ρ2lS＝2.4×10－8×2×80×1031.5×10－4Ω＝25.6Ω输电线路损失功率为输出功率的4%，则4%P＝I2r代入数据得I＝125A由理想变压器P入＝P出及P＝UI得输出电压U＝PI＝107125V＝8×104V(2)输电线路上电压损失U′＝Ir＝125×25.6V＝3.2×103V.答案(1)8×104V(2)3.2×103V12．(16分)一座小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以1m/s的速度流出．流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为1m3/s.如果水流能量的75%供给发电机，20%使水温度升高．求：(1)水温升高多少？(2)若发电机效率为80%，则发电机的输出功率多大？(3)若发电机的输出电压为240V，输电线路总电阻为503Ω，允许损失的电功率为输出功率的5%，用户所需电压为220V，则在送电过程中所用的升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？[变压器为理想变压器，g取10m/s2，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]解析(1)每秒水流机械能损失为ΔE＝12m(v21－v22)＋mgΔh＝2×104J其中有20%能量使水温升高，则cmΔt＝20%ΔE所以Δt＝20%ΔEcm＝9.5×10－4℃.(2)发电机的输出功率为P出＝75%ΔEt×80%，代入数据得P出＝12kW.(3)发电机经变压器到用户的供电线路示意图如下图所示P线＝5%P出＝600W因为P线＝I2线R线，所以I线＝6A又因为I2＝I线＝6A，I1＝P出U1＝50A所以对升压变压器有I1I2＝n2n1，即n1n2＝I2I1＝325又因为I3＝I线＝6A，I4＝P出－P线U4＝57011A所以，对降压变压器有n3n4＝I4I3＝9511.答案(1)9.5×10－4℃(2)12kW(3)3259511