第三章 本章达标检测3

第3~4节综合拔高练

五年高考练

考点1　变压器原理应用

1.(2019江苏单科,1,3分,)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10,当输入电压增加20 V时,输出电压(　　)

A.降低2 V　　　B.增加2 V

C.降低200 V　　　D.增加200 V

2.(2021广东,7,4分,)某同学设计了一个充电装置,如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为0.2 s,电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是              (　　)

A.交流电的频率为10 Hz

B.副线圈两端电压最大值为3 V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

考点2　交变电流的产生、描述与变压器的综合

3.(2021河北,8,6分,)(多选)如图,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I。不计线圈电阻,下列说法正确的是              (　　)

A.通过电阻R2的电流为

B.电阻R2两端的电压为

C.n0与n1的比值为

D.发电机的功率为

4.(2020山东,5,3分,)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3,输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω,额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为              (　　)

图甲

图乙

A.1 Ω　　　B.5 Ω　　　C.6 Ω　　　D.8 Ω

考点3　远距离输电问题

5.(2020课标Ⅱ,19,6分,)(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP,到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1 100 kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为ΔP',到达B处时电压下降了ΔU'。不考虑其他因素的影响,则              (　　)

A.ΔP'=ΔP　　　B.ΔP'=ΔP

C.ΔU'=ΔU　　　D.ΔU'=ΔU

6.(2020浙江7月选考,11,3分,)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW,发电机的电压U1=250 V,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻R线=8 Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW,假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是              (　　)

A.发电机输出的电流I1=40 A

B.输电线上的电流I线=625 A

C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11

D.用户得到的电流I4=455 A

三年模拟练

1.(2021吉林五校高二下期中,)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表,下列说法正确的是              (　　)

A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大

B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表V示数变大

C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大

D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大

2.(2021山东新泰第一中学高二下期中,)(多选)如图所示为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈上的电压,I1为通过原线圈的电流,则              (　　)

A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大

B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率将减小

C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大

D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大

3.(2020江苏扬州中学高二期中,)(多选)如图所示是远距离输电示意图,发电站的输出电压U1=250 V,输出功率P1=100 kW,输电线电阻R=8 Ω。则进行远距离输电时,下列说法中正确的是              (　易错　)

A.若发电站的输出功率突然增大,则降压变压器的输出电压减小

B.若发电站的输出功率突然增大,则升压变压器的输出电压增大

C.输电线损耗比例为5%时,所用升压变压器的原、副线圈匝数比为=

D.用10 000 V高压输电,输电线损耗功率为8 000 W

4.(2021浙江宁波高二期末,)如图所示是三峡电站向浙江地区送电的简化模型。两变压器均为理想变压器,升压变压器原、副线圈匝数比为k1∶1,降压变压器原、副线圈匝数比为k2∶1,用户端得到的是电压为u=Um sin ωt、功率为P的正弦式交变电流,输电线总电阻为2r,不考虑其他影响,下列说法正确的是              (　　)

A.升压变压器输出端的电压为

B.降压变压器的输入端的电压为k2Um

C.输电线上的电流为

D.输电线上损失的功率为

5.(2021江苏淮安高二期末,)为应对新型冠状病毒疫情冬季可能爆发的流行态势,某医疗组织准备筹建方舱医院。为做好疫情防控供电准备,供电部门为医院设计的供电系统输电电路简图如图所示,发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.25 m2,匝数n=100匝,电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以一定的角速度匀速转动,并与升压变压器的原线圈相连,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶20,降压变压器的副线圈接入到医院供电,两变压器间的输电线等效电阻R=40 Ω,变压器均为理想变压器。当发电机输出功率P=5×104 W时,电压表的示数为250 V,额定电压为220 V的医疗设备正常工作。求:

(1)线圈转动角速度大小;

(2)降压变压器原、副线圈匝数比。

答案全解全析

第3~4节综合拔高练

五年高考练

1.D　依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知,=,则ΔU2=ΔU1,得ΔU2=200 V,选项D正确。

2.B　由题知T=0.2 s,则f==5 Hz,A项错误;=,其中Um1=0.05 V,=,可得Um2=3 V,B项正确;变压器的输入电压产生的原理是永磁铁插入线圈产生感应电动势,其大小与磁场强弱有关,C项错误;对于理想变压器,在输电过程中满足输入功率等于输出功率,题中充电电路消耗的功率即变压器的输出功率,其与变压器的输入功率相等,D项错误。故选B。

3.BC　由原线圈与副线圈的电压关系可知==,则U2==,I2==,B正确,A错误。U0=E有==NBL2ω,U1=IR1,则==,C正确。发电机的功率P=U0I0,I0=,可得P=,D错误。

4.A　由题意可知,输入端a、b所接电压的有效值U1==220 V,由=知变压器输出端电压U2=30 V。为使灯L正常发光,UL=24 V,IL== A=1.6 A,由电路可知UR1=U2-UL=6 V,IR1==0.6 A,则R2和R串联支路电流IR2=IL-IR1=1 A,R串=R2+R==6 Ω,故R=6 Ω-5 Ω=1 Ω,选项A正确。

5.AD　设输送功率为P,输电线电阻为R,则采用超高压输电时输电线上损失电压为ΔU=R∝,损失的电功率ΔP=R∝,而==2,所以ΔU'=ΔU,ΔP'=ΔP,故A、D选项正确。

6.C　对发电机,由P=IU可知发电机的输出电流I1==400 A,A项错误。对输电线,由P线=R线可得I线==25 A,B项错误。由能量守恒可知用户获得的功率为P用=P-P线=95 kW,故对用户,由P用=I4U4得I4== A,故降压变压器的匝数比为==,C项正确,D项错误。

三年模拟练

1.B　当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,回路总电阻变大,总电流减小,R1消耗的功率减小,原线圈中的电流也减小;原线圈电压不变,副线圈电压也不变,加在R1两端的电压减小,因此电压表V示数增大,A、C错误,B正确;若闭合开关S,回路总电阻减小,总电流增大,R1两端电压增大,R2两端电压降低,流过R2的电流减小,即A2的示数减小,D错误。

2.ABD　保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,n1减小,由=可知,副线圈上的电压增大,流过负载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,K由b合到a时,P2减小,B项正确;P上滑时,负载电阻R连入电路中的阻值增大,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,C项错误;当U1增大时,由=可知U2也增大,I2=,I2增大,再由=可知I1将增大,D项正确。

3.AC　由于发电站的输出电压不变,升压变压器原、副线圈的匝数不变,所以升压变压器的输出电压U2不变;若发电站的输出功率增大,则升压变压器的输出功率P2增大,根据P=UI可知升压变压器的输出电流I2增大,即输电线上的电流I线增大,根据U线=I线R,可知输电线上的电压损失U线增大,降压变压器的输入电压U3=U2-U线,可得降压变压器的输入电压U3减小,降压变压器原、副线圈的匝数不变,所以降压变压器的输出电压U4减小,选项A正确,B错误。输电线损耗的功率为ΔP=5%P1=5 000 W,根据ΔP=R,解得I2=I线== A=25 A,升压变压器原线圈中的电流为I1== A=400 A,升压变压器原、副线圈的匝数比为===,选项C正确;用10 000 V高压输电,输送电流为I'2== A=10 A,输电线损耗的功率为ΔP=I'22 R=102×8 W=800 W,选项D错误。

易混易错

对于远距离输电问题,一定要明确整个过程中的功率、电压关系,尤其注意输电线上损失的电压和功率与哪些因素有关。

4.A　设降压变压器原、副线圈两端电压的有效值分别为U3、U4,则有U4=,=k2,P=U3I3;设输电线上损失的电压为ΔU,则ΔU=I3·2r,U2=U3+ΔU,联立解得U2=,故A正确;由=k2得U3=,故B错误;输电线上的电流为I3==,故C错误;输电线上损失的功率为ΔP=·2r=·2r=,故D错误。

5.答案　(1)100π rad/s　(2)

解析　(1)发电机输出的最大电压为Um=nBSω=250 V

代入数据解得ω=100π rad/s

(2)升压变压器的输出电压为U2=U1=5 000 V

输送电流为I==10 A

降压变压器的输入电压为U3=U4,输出电压U4=220 V

在输电线路上有U2=U3+IR

联立解得=