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高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的传输同步达标检测题
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这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的传输同步达标检测题，共6页。
A．电压表V2、V3的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大
B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大
C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变
D．线路损耗功率增大
2．图(a)是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站．白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图(b)所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时( )
A．A2示数增大，A1示数减小
B．V1、V2示数都减小
C．输电线上的功率损失增大
D．V1、A1示数的乘积等于V2、A2示数的乘积
3．如图所示为某小型发电站高压输电示意图．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4，升压、降压变压器均为理想变压器．在输电线路的起始端接入两个理想交流互感器，图中甲、乙均为理想电表．则下列说法正确的是( )
A．甲为电流表，乙为电压表
B．若电压互感器的读数为220V，电流互感器的读数为5A，则输送功率为1100W
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，则U3将增大
D．若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加
4．(多选)如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝100eq \r(2)sin100πtV，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电．输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机内阻为8.8Ω，电动机的机械效率恒为80%，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则( )
A．该发电机的电流方向每秒钟改变50次，图示位置线圈的磁通量变化率为0
B．不计摩擦，线框转动一圈过程中，克服安培力做功24J
C．保持线框转速不变，若电动机突然卡住，输电线上的损耗功率将增加
D．升压变压器原副线圈匝数比为2∶5，降压变压器原副线圈匝数比为6∶1
5．(多选)如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为r＝10Ω，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动．已知用户端正常工作的额定电压为U0＝220V，降压变压器原副线圈的匝数比为T2＝50，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为P0＝110kW时，下列说法正确的是( )
A．发电厂的输出功率为120kW
B．升压变压器原副线圈的匝数比为T1＝eq \f(2,111)
C．用户增加时，用户得到的电压升高
D．用户增加时，输电线消耗功率增加
6．(多选)2021年9月东北地区的高峰拉闸限电事件让我们清醒地认识到，随着人类能源消耗的迅速增加，如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务．如图是远距离输电示意图，变压器T1、T2均为理想变压器，变压器T2原、副线圈的匝数之比为11∶5，n4两端的电压u4随时间t变化规律为：u4＝220eq \r(2)sin (100πt)V，假设负载是电阻为48.4Ω电水壶，下列说法正确的是( )
A.交流电源输出的交流电周期为50s
B．变压器T1副线圈n2两端的电压为484V
C．经过1分钟电水壶产生的焦耳热是6×104J
D．为了减少输电线r上的电能损失，变压器T1应该使用升压变压器
7．一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向某场馆中的一万个额定电压为220V、额定功率为11W的LED灯供电．当发电机输出如图乙所示的电压时，场馆中的LED灯全部正常工作．已知输电线上损失的功率为场馆获得的总功率的4%，输电线的等效电阻为R＝11Ω，变压器可视为理想变压器．下列说法正确的是( )
A．发电机的转速为50rad/min
B．发电机1h内输出的电能为110kW·h
C．降压变压器原、副线圈匝数之比为25∶1
D．升压变压器副线圈输出的电压的最大值为5720V
专项8 远距离输电的综合问题
1．答案：BCD
解析：根据变压器的变压规律有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)在高压传输电路上，有U2＝U3＋I2R0＝U3＋eq \f(n4I3,n3)R0＝U3＋eq \f(n4U4,n3R)R0＝U3＋eq \f(n eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) U3,n eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) R)R0，因为发电厂输出的电压一定，所以U2不变，在用电高峰，R变小，所以U3、U4减小，所有电流表示数均增大，A错误，B正确；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变，C正确；线路电流变大，所以根据P＝I2R可知，输电线损耗的功率变大，D正确．
2．答案：C
解析：当用户功率增大时，降压变压器次级电流会变大，A2示数增大；此时发电机输出功率增大，线路中电流增大，A1示数增大，A项错误；发电厂输出的电压恒定，则电压表V1的示数不变，由于输电线上电流变大，则输电线上损失的电压变大，则降压变压器原线圈两端电压变小，次级电压也会减小，即电压表V2的示数减小，B项错误；由于A1示数I1增大，则根据P损＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) R，可知输电线上损失的功率P损增大，C项正确；根据输电线上有功率损失，可知V1、A1示数乘积U1I1＝P1大于V2、A2示数乘积U2I2＝P2，选项D项错误．
3．答案：D
解析：电表甲所在互感器原线圈比副线圈匝数多，且原线圈并联在输电线路两端，所以该互感器是将输电的高电压降低至电表甲可测量的范围内，是电压互感器，即电表甲为电压表；电表乙所在互感器原线圈比副线圈匝数少，且原线圈串联在输电线路中，所以该互感器是将输电的高电流降低至电表乙可测量的范围内，是电流互感器，即电表乙为电流表，故A错误；电压互感器和电流互感器的读数并不等于升压变压器副线圈两端电压和输电电流，需要根据互感器原、副线圈匝数比才能计算出输送功率，所以输送功率不等于1100W，故B错误；对升压变压器有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，设负载总电阻为R，输电线路电阻为r，对降压变压器，可知eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，其中U3＝U2－I3r，U4＝I4R，联立以上五式可得U3＝eq \f(\f(n2,n1)U1,1＋（\f(n4,n3)）2\f(r,R))，I3＝eq \f(\f(n2,n1)U1,（\f(n3,n4)）2R＋r)，若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，即R减小，则U3将减小；若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则n2增大，则I3将增大，根据ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) r可知输电线损耗功率增加，故C错误，D正确．
4．答案：BC
解析：依题意，可知交变电流的频率为f＝eq \f(ω,2π)＝50Hz，线圈每转一圈，电流方向改变两次，所以该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置为垂直于中性面，线圈的磁通量变化率为最大，故A错误；电动机的机械效率恒为80%，有η＝eq \f(UI－I2R,UI)＝80%，可知，流过电动机的电流为I＝5A，回路中消耗的总电功率为P总＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R线＋UI＝1200W，根据能量守恒，线框转动一周过程中，克服安培力做功W＝P总t＝24J，t＝eq \f(1,50)s＝0.02s，故B正确；若电动机突然卡住，电动机变成纯电阻电路，流过电路的电流增加，设降压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，则根据降压变压器eq \f(I,I线)＝eq \f(n1,n2)，所以输电线的电流也增加，输电线上的损耗功率增加，故C正确；对于降压变压器，原副线圈匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(I,I线)＝eq \f(5,2)，降压变压器原线圈电压为U1＝eq \f(n1,n2)U，U＝eq \f(100\r(2),\r(2))V＝220V，线路上的压降为U线＝I线R线＝50V，升压变压器副线圈电压为U4＝U1＋U线＝600V，所以升压变压器原副线圈匝数比为eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(1,6)，U3＝eq \f(100\r(2),\r(2))V＝100V，故D错误．
5．答案：BD
解析：当用户端正常工作消耗的总功率为P0＝110kW时，用户端电流为I0＝eq \f(P0,U0)＝500A，输电线路的电流为Ir＝eq \f(I0,T2)＝10A，输电线路上损耗的功率为Pr＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(r)) r＝1kW，发电厂的输出功率P＝P0＋Pr＝111kW，故A错误；由题图乙可知原线圈两端电压为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝200V，原线圈电流为I1＝eq \f(P,U1)＝555A，所以升压变压器原副线圈的匝数比为T1＝eq \f(Ir,I1)＝eq \f(2,111)，故B正确；用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线路上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，故C错误，D正确．故选BD.
6．答案：CD
解析：变压器改变电压和电流，不改变频率，故电源的频率与u4的频率相同，则交流电源输出的交流电周期为T＝eq \f(2π,ω)＝0.02s，A错误；由题意可知，降压变压器T2副线圈两端电压的有效值为U4＝220V，原线圈两端电压的有效值为U3＝eq \f(n3,n4)U4＝484V，由于输电线上一定有电压损失，故变压器T1副线圈n2两端的电压大于484V，B错误；电水壶中的电流为I4＝eq \f(U4,R)＝eq \f(50,11)A，经过1分钟电水壶产生的焦耳热为Q＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) Rt＝6×104J，C正确；变压器T1原副线圈满足U1I1＝U2I2，输电线上损失的功率可表示为ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) r，变压器T1使用升压变压器，可减小电流I2，减小功率损失ΔP，D正确．故选CD.
7．答案：C
解析：由题图乙可知，交流电的周期为0.02s，所以发电机的转速为n＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,0.02)rad/s＝50rad/s，故A错误；发电机的输出功率为P＝(1＋4%)PL＝1.144×105W＝114.4kW，则发电机1h内输出的电能为W＝Pt＝114.4kW·h，故B错误；输电线上损失的功率ΔP＝4%PL＝4400W，由ΔP＝I2R可得，输电线上的电流I＝20A，降压变压器副线圈中的电流I′＝eq \f(104×11W,220V)＝500A，根据理想变压器原、副线圈匝数与电流的关系可知，降压变压器原、副线圈匝数比为n3∶n4＝I′∶I＝25∶1，故C正确；由n3∶n4＝U3∶U4，可得U3＝5500V，则U2＝U3＋IR＝5720V，则升压变压器副线圈输出的电压的最大值为U2m＝eq \r(2)U2＝5720eq \r(2)V，故D错误．
核心素养提升
1．答案：C
解析：发电机线圈的转速为每秒nz，输出交变电流的频率为f＝eq \f(ω,2π)＝nz，B错误；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为Em＝NBS·2π·nz，输出电压的有效值为E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \r(2)πNBSnz，A错误；变压器原、副线圈的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(E,U)＝eq \f(\r(2)πNBSnz,U)，C正确；发电机产生的瞬时电动势为e＝Emsinωt＝2πNBSnzsin (2πnz)t，D错误．故选C.
2．答案：BD
解析：若电网的电压为220kV，则变电所的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝8∶1，若电网的电压为110kV，则变电所的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，故A错误，B正确；若高铁机车的功率为8000kW，根据P＝IU，U＝25kV，得电流I＝320A，自牵引变电所至机车间的等效电阻R＝eq \f(U2－U,I)≈7.8Ω，故C错误，D正确．
3．答案：CD
解析：根据题图2得到原线圈输入电压的峰值为U1m＝5V，由正弦式交变电压峰值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值为U1＝eq \f(U1m,\r(2))＝eq \f(5,2)eq \r(2)V，则电压表的示数为eq \f(5,2)eq \r(2)V，故A错误；若没有转换器，则穿过变压器原、副线圈的磁通量恒定，不会发生电磁感应现象，变压器副线圈无电流，故B错误；变压器副线圈两端电压的瞬时值达到5000V时，就会在钢针和金属板间引起电火花，即副线圈输出电压峰值最小为U2m＝5000V，若要实现点火，则应满足eq \f(U1m,U2m)≥eq \f(N1,N2)，得eq \f(N1,N2)≤eq \f(1,1000)，故C正确；当副线圈的最大电压为5000V时，副线圈在一个周期内有两次可以达到最大电压，则钢针在交变电流一个周期内可以点火2次，当副线圈的最大电压大于5000V时，副线圈在一个周期内不止两次达到5000V，因此钢针在交变电流一个周期内至少可以点火2次，故D正确．
4．答案：D
解析：对送电线圈有220V＝I1R＋U1，对受电线圈有U2＝I2R＋5V，由原、副线圈电流和匝数的关系得eq \f(I2,I1)＝eq \f(5,1)，eq \f(U1,U2)＝eq \f(5,1)，联立解得U1＝212.5V，U2＝42.5V，R＝18.75Ω，故A、B、C错误；变压器原、副线圈的功率相等，则送电线圈的输入功率P1＝P2＝U2I2＝42.5×2W＝85W，故D正确．
5．答案：B
解析：设用户端理想变压器原、副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点，有U1I1＝U2I2，U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝eq \f(n1,n2)U2，I1＝eq \f(n2,n1)I2，对原线圈电路有U＝I1R1＋U1＝eq \f(n2,n1)I2R1＋eq \f(n1,n2)U2，整理得U2＝－(eq \f(n2,n1))2R1·I2＋eq \f(n2,n1)U，可得eq \f(ΔU,ΔI)＝|eq \f(ΔU2,ΔI2)|＝(eq \f(n2,n1))2R1，故A错误，B正确；由U1＝I1R′，结合U1＝eq \f(n1,n2)U2，I1＝eq \f(n2,n1)I2，联立可得R′＝(eq \f(n1,n2))2(R2＋R)，故C错误；虚线框所圈部分的等效电阻为R′，则输电线路上损耗的功率为P损＝eq \f(R1,R1＋R′)P＝eq \f(R1,R1＋（\f(n1,n2)）2（R2＋R）)P，故D错误．
A．电压表V2、V3的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大
B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大
C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变
D．线路损耗功率增大
2．图(a)是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站．白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图(b)所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时( )
A．A2示数增大，A1示数减小
B．V1、V2示数都减小
C．输电线上的功率损失增大
D．V1、A1示数的乘积等于V2、A2示数的乘积
3．如图所示为某小型发电站高压输电示意图．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4，升压、降压变压器均为理想变压器．在输电线路的起始端接入两个理想交流互感器，图中甲、乙均为理想电表．则下列说法正确的是( )
A．甲为电流表，乙为电压表
B．若电压互感器的读数为220V，电流互感器的读数为5A，则输送功率为1100W
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，则U3将增大
D．若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加
4．(多选)如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝100eq \r(2)sin100πtV，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电．输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机内阻为8.8Ω，电动机的机械效率恒为80%，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则( )
A．该发电机的电流方向每秒钟改变50次，图示位置线圈的磁通量变化率为0
B．不计摩擦，线框转动一圈过程中，克服安培力做功24J
C．保持线框转速不变，若电动机突然卡住，输电线上的损耗功率将增加
D．升压变压器原副线圈匝数比为2∶5，降压变压器原副线圈匝数比为6∶1
5．(多选)如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为r＝10Ω，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动．已知用户端正常工作的额定电压为U0＝220V，降压变压器原副线圈的匝数比为T2＝50，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为P0＝110kW时，下列说法正确的是( )
A．发电厂的输出功率为120kW
B．升压变压器原副线圈的匝数比为T1＝eq \f(2,111)
C．用户增加时，用户得到的电压升高
D．用户增加时，输电线消耗功率增加
6．(多选)2021年9月东北地区的高峰拉闸限电事件让我们清醒地认识到，随着人类能源消耗的迅速增加，如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务．如图是远距离输电示意图，变压器T1、T2均为理想变压器，变压器T2原、副线圈的匝数之比为11∶5，n4两端的电压u4随时间t变化规律为：u4＝220eq \r(2)sin (100πt)V，假设负载是电阻为48.4Ω电水壶，下列说法正确的是( )
A.交流电源输出的交流电周期为50s
B．变压器T1副线圈n2两端的电压为484V
C．经过1分钟电水壶产生的焦耳热是6×104J
D．为了减少输电线r上的电能损失，变压器T1应该使用升压变压器
7．一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向某场馆中的一万个额定电压为220V、额定功率为11W的LED灯供电．当发电机输出如图乙所示的电压时，场馆中的LED灯全部正常工作．已知输电线上损失的功率为场馆获得的总功率的4%，输电线的等效电阻为R＝11Ω，变压器可视为理想变压器．下列说法正确的是( )
A．发电机的转速为50rad/min
B．发电机1h内输出的电能为110kW·h
C．降压变压器原、副线圈匝数之比为25∶1
D．升压变压器副线圈输出的电压的最大值为5720V
专项8 远距离输电的综合问题
1．答案：BCD
解析：根据变压器的变压规律有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)在高压传输电路上，有U2＝U3＋I2R0＝U3＋eq \f(n4I3,n3)R0＝U3＋eq \f(n4U4,n3R)R0＝U3＋eq \f(n eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) U3,n eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) R)R0，因为发电厂输出的电压一定，所以U2不变，在用电高峰，R变小，所以U3、U4减小，所有电流表示数均增大，A错误，B正确；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变，C正确；线路电流变大，所以根据P＝I2R可知，输电线损耗的功率变大，D正确．
2．答案：C
解析：当用户功率增大时，降压变压器次级电流会变大，A2示数增大；此时发电机输出功率增大，线路中电流增大，A1示数增大，A项错误；发电厂输出的电压恒定，则电压表V1的示数不变，由于输电线上电流变大，则输电线上损失的电压变大，则降压变压器原线圈两端电压变小，次级电压也会减小，即电压表V2的示数减小，B项错误；由于A1示数I1增大，则根据P损＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) R，可知输电线上损失的功率P损增大，C项正确；根据输电线上有功率损失，可知V1、A1示数乘积U1I1＝P1大于V2、A2示数乘积U2I2＝P2，选项D项错误．
3．答案：D
解析：电表甲所在互感器原线圈比副线圈匝数多，且原线圈并联在输电线路两端，所以该互感器是将输电的高电压降低至电表甲可测量的范围内，是电压互感器，即电表甲为电压表；电表乙所在互感器原线圈比副线圈匝数少，且原线圈串联在输电线路中，所以该互感器是将输电的高电流降低至电表乙可测量的范围内，是电流互感器，即电表乙为电流表，故A错误；电压互感器和电流互感器的读数并不等于升压变压器副线圈两端电压和输电电流，需要根据互感器原、副线圈匝数比才能计算出输送功率，所以输送功率不等于1100W，故B错误；对升压变压器有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，设负载总电阻为R，输电线路电阻为r，对降压变压器，可知eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，其中U3＝U2－I3r，U4＝I4R，联立以上五式可得U3＝eq \f(\f(n2,n1)U1,1＋（\f(n4,n3)）2\f(r,R))，I3＝eq \f(\f(n2,n1)U1,（\f(n3,n4)）2R＋r)，若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，即R减小，则U3将减小；若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则n2增大，则I3将增大，根据ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) r可知输电线损耗功率增加，故C错误，D正确．
4．答案：BC
解析：依题意，可知交变电流的频率为f＝eq \f(ω,2π)＝50Hz，线圈每转一圈，电流方向改变两次，所以该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置为垂直于中性面，线圈的磁通量变化率为最大，故A错误；电动机的机械效率恒为80%，有η＝eq \f(UI－I2R,UI)＝80%，可知，流过电动机的电流为I＝5A，回路中消耗的总电功率为P总＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R线＋UI＝1200W，根据能量守恒，线框转动一周过程中，克服安培力做功W＝P总t＝24J，t＝eq \f(1,50)s＝0.02s，故B正确；若电动机突然卡住，电动机变成纯电阻电路，流过电路的电流增加，设降压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，则根据降压变压器eq \f(I,I线)＝eq \f(n1,n2)，所以输电线的电流也增加，输电线上的损耗功率增加，故C正确；对于降压变压器，原副线圈匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(I,I线)＝eq \f(5,2)，降压变压器原线圈电压为U1＝eq \f(n1,n2)U，U＝eq \f(100\r(2),\r(2))V＝220V，线路上的压降为U线＝I线R线＝50V，升压变压器副线圈电压为U4＝U1＋U线＝600V，所以升压变压器原副线圈匝数比为eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(1,6)，U3＝eq \f(100\r(2),\r(2))V＝100V，故D错误．
5．答案：BD
解析：当用户端正常工作消耗的总功率为P0＝110kW时，用户端电流为I0＝eq \f(P0,U0)＝500A，输电线路的电流为Ir＝eq \f(I0,T2)＝10A，输电线路上损耗的功率为Pr＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(r)) r＝1kW，发电厂的输出功率P＝P0＋Pr＝111kW，故A错误；由题图乙可知原线圈两端电压为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝200V，原线圈电流为I1＝eq \f(P,U1)＝555A，所以升压变压器原副线圈的匝数比为T1＝eq \f(Ir,I1)＝eq \f(2,111)，故B正确；用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线路上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，故C错误，D正确．故选BD.
6．答案：CD
解析：变压器改变电压和电流，不改变频率，故电源的频率与u4的频率相同，则交流电源输出的交流电周期为T＝eq \f(2π,ω)＝0.02s，A错误；由题意可知，降压变压器T2副线圈两端电压的有效值为U4＝220V，原线圈两端电压的有效值为U3＝eq \f(n3,n4)U4＝484V，由于输电线上一定有电压损失，故变压器T1副线圈n2两端的电压大于484V，B错误；电水壶中的电流为I4＝eq \f(U4,R)＝eq \f(50,11)A，经过1分钟电水壶产生的焦耳热为Q＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) Rt＝6×104J，C正确；变压器T1原副线圈满足U1I1＝U2I2，输电线上损失的功率可表示为ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) r，变压器T1使用升压变压器，可减小电流I2，减小功率损失ΔP，D正确．故选CD.
7．答案：C
解析：由题图乙可知，交流电的周期为0.02s，所以发电机的转速为n＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,0.02)rad/s＝50rad/s，故A错误；发电机的输出功率为P＝(1＋4%)PL＝1.144×105W＝114.4kW，则发电机1h内输出的电能为W＝Pt＝114.4kW·h，故B错误；输电线上损失的功率ΔP＝4%PL＝4400W，由ΔP＝I2R可得，输电线上的电流I＝20A，降压变压器副线圈中的电流I′＝eq \f(104×11W,220V)＝500A，根据理想变压器原、副线圈匝数与电流的关系可知，降压变压器原、副线圈匝数比为n3∶n4＝I′∶I＝25∶1，故C正确；由n3∶n4＝U3∶U4，可得U3＝5500V，则U2＝U3＋IR＝5720V，则升压变压器副线圈输出的电压的最大值为U2m＝eq \r(2)U2＝5720eq \r(2)V，故D错误．
核心素养提升
1．答案：C
解析：发电机线圈的转速为每秒nz，输出交变电流的频率为f＝eq \f(ω,2π)＝nz，B错误；线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的为正弦交流电，最大值为Em＝NBS·2π·nz，输出电压的有效值为E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \r(2)πNBSnz，A错误；变压器原、副线圈的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(E,U)＝eq \f(\r(2)πNBSnz,U)，C正确；发电机产生的瞬时电动势为e＝Emsinωt＝2πNBSnzsin (2πnz)t，D错误．故选C.
2．答案：BD
解析：若电网的电压为220kV，则变电所的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝8∶1，若电网的电压为110kV，则变电所的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，故A错误，B正确；若高铁机车的功率为8000kW，根据P＝IU，U＝25kV，得电流I＝320A，自牵引变电所至机车间的等效电阻R＝eq \f(U2－U,I)≈7.8Ω，故C错误，D正确．
3．答案：CD
解析：根据题图2得到原线圈输入电压的峰值为U1m＝5V，由正弦式交变电压峰值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值为U1＝eq \f(U1m,\r(2))＝eq \f(5,2)eq \r(2)V，则电压表的示数为eq \f(5,2)eq \r(2)V，故A错误；若没有转换器，则穿过变压器原、副线圈的磁通量恒定，不会发生电磁感应现象，变压器副线圈无电流，故B错误；变压器副线圈两端电压的瞬时值达到5000V时，就会在钢针和金属板间引起电火花，即副线圈输出电压峰值最小为U2m＝5000V，若要实现点火，则应满足eq \f(U1m,U2m)≥eq \f(N1,N2)，得eq \f(N1,N2)≤eq \f(1,1000)，故C正确；当副线圈的最大电压为5000V时，副线圈在一个周期内有两次可以达到最大电压，则钢针在交变电流一个周期内可以点火2次，当副线圈的最大电压大于5000V时，副线圈在一个周期内不止两次达到5000V，因此钢针在交变电流一个周期内至少可以点火2次，故D正确．
4．答案：D
解析：对送电线圈有220V＝I1R＋U1，对受电线圈有U2＝I2R＋5V，由原、副线圈电流和匝数的关系得eq \f(I2,I1)＝eq \f(5,1)，eq \f(U1,U2)＝eq \f(5,1)，联立解得U1＝212.5V，U2＝42.5V，R＝18.75Ω，故A、B、C错误；变压器原、副线圈的功率相等，则送电线圈的输入功率P1＝P2＝U2I2＝42.5×2W＝85W，故D正确．
5．答案：B
解析：设用户端理想变压器原、副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点，有U1I1＝U2I2，U1∶U2＝n1∶n2，得U1＝eq \f(n1,n2)U2，I1＝eq \f(n2,n1)I2，对原线圈电路有U＝I1R1＋U1＝eq \f(n2,n1)I2R1＋eq \f(n1,n2)U2，整理得U2＝－(eq \f(n2,n1))2R1·I2＋eq \f(n2,n1)U，可得eq \f(ΔU,ΔI)＝|eq \f(ΔU2,ΔI2)|＝(eq \f(n2,n1))2R1，故A错误，B正确；由U1＝I1R′，结合U1＝eq \f(n1,n2)U2，I1＝eq \f(n2,n1)I2，联立可得R′＝(eq \f(n1,n2))2(R2＋R)，故C错误；虚线框所圈部分的等效电阻为R′，则输电线路上损耗的功率为P损＝eq \f(R1,R1＋R′)P＝eq \f(R1,R1＋（\f(n1,n2)）2（R2＋R）)P，故D错误．
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