人教版选修3-2 第五章 交变电流 单元测试3

第五章交变电流(建议用时：45分钟)一、选择题1．理想变压器正常工作时，在其两侧的原、副线圈中不一定相同的物理量是()A．交流电的频率B．输入、输出功率C．磁通量的变化率D．电压的最大值【解析】理想变压器原、副线圈中交流电的频率相同，磁通量的变化率相同，电压不一定相同，功率相同，故选D.【答案】 D2．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()图1A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A【解析】灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12 V，副线圈电流I2＝2×612A＝1 A，根据匝数比得原线圈电流I1＝120I2＝0.05 A，原线圈电压U1＝20U2＝240V，选项D正确，其他选项错误．【答案】 D3．(多选)(2015·海南高考)如图2所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，○V是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0 V，则( )图2A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V【解析】 电压表测的是电阻R 两端的电压，根据u 2＝I 2(R 0＋R )得u 2＝6.0 V ．由u 1u 2＝n 1n 2得u 1＝24 V ，由于电压表的读数为有效值，故变压器原线圈两端的电压的有效值为24 V ，其最大值u m ＝2u 1≈34 V ，A 正确B 错误；由于变压器输入电流不变，所以副线圈电流也不变，负载电阻原为12R 0，现为6R 0，因此原电压应是现在的两倍，故原线圈两端原来的电压有效值约为48 V ，D 正确，C 错误，所以选A 、D.【答案】 AD4．(2016·银川高二检测)某变电站用11 kV 的交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R ，现若用变压器将电压升高到440 kV 送电，下面选项正确的是( )A ．由I ＝UR ，所以输电线上的电流变为原来的20倍 B ．由I ＝P U ，所以输电线上的电流变为原来的120C ．由P ＝U 2R ，所以输电线上损失的功率变为原来的1 600倍 D ．由P ＝I 2R ，所以输电线上损失的功率变为原来的11 600【解析】 根据P ＝UI 得，I ＝PU .输送功率一定，输送电压变为原来的40倍，则输送电流变为原来的140.故A 、B 错误；根据P 损＝I 2R 得，输送电流变为原来的140，则损失的功率变为原来的11 600，故C 错误，D 正确．【答案】 D5．(多选)(2016·兰州高二检测)如图3为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是()【导学号：94530083】图3A．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小电路的发热损耗的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】电路中的功率损耗ΔP＝I2R线，而R线＝ρlS，增大输电线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A项正确；由P ＝UI来看，在输送功率一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C项错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D项正确．【答案】ABD6．如图4所示，图甲中是两根不平行导轨，图乙中是两根平行导轨，其他物理条件都相同，金属棒MN都在导轨上向右匀速平动，在棒的运动过程中，将观察到()甲乙图4A．两个小灯泡都不发光B．L1不发光，L2发光C．L2不发光，L1发光D．两个小灯泡都发光，只是亮度不同【解析】金属棒匀速向右做切割磁感线运动时，由I＝ER＝Bl vR知乙变压器输入端为恒定电流，穿过乙变压器副线圈的磁通量不变．因此，乙变压器副线圈中不会产生感应电动势，故L2不发光．甲变压器输入端为逐渐增大的电流，穿过甲变压器副线圈的磁通量不断增大．因此，甲副线圈中产生感应电动势，L1中有电流通过，L1发光，C正确；A、B、D错误．【答案】 C7．甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上110 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为55 V．若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为()图5A．220 V,220 V B．220 V,110 VC．110 V,110 V D．220 V,0【解析】当a、b两端接110 V电压时，c、d间获得的电压为55 V，说明c、d间线圈的匝数为原线圈a、b间匝数的一半；反过来，当c、d两端接110 V 电压时，由电压与匝数的关系知，a、b间电压应为220 V．当e、f两端接110 V 电压时，g、h间电压为55 V，说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当g、h 两端接110 V电压时，其等效电路如图所示．e、g间没有电流，e、g间电压为零，所以e、f间电压与g、h间电压相等，为110 V，故B正确．8．在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( ) A ．输电线路上损失的电压与输送的电流成反比 B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比【解析】 输电线路上损失的电压ΔU ＝IR ，在R 一定时，ΔU 和I 成正比．U 越高，根据I ＝PU 可知，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2R ，当P 一定时，I ＝P U ，所以ΔP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比．故C 正确．【答案】 C9．(多选)(2016·德州高二检测)某小型水电站的电能输送示意图如图6所示，发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图6A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C ．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，则有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n 2n 1>n 3n 4，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 项也对．10.(2015·广东高考)图7为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ．调节前后( )图7A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2【解析】 根据欧姆定律I ＝UR ，U 2由220 V 降至110 V ，副线圈上的电流变为原来的12，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A 错误；根据P ＝UI 知，U 、I 均变为原来的12时，副线圈上输出的功率变为原来的14，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B 错误；根据理想变压器电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2，当U 2由220 V 降至110 V 时，n 2变为原来的12，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C 正确；根据理想变压器P 入＝P 出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D 错误．【答案】 C 二、非选择题11．在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2 000 V ，输出功率是10 kW ，输电线电阻是20 Ω，求：【导学号：94530084】(1)输电线上损失的功率和损失的电压； (2)用户能得到的功率和电压．【解析】 本题考查高压输电线路中的电压损失和功率损失，解题的关键是利用输电线损失功率的公式P 损＝I 2R ，求出输送电流．(1)由P 出＝I 线U 出，得I 线＝P 出U 出＝10×1032 000 A ＝5 A ，则输电线上损失的功率P 损＝I 2线R ＝52×20 W ＝500 W ，损失的电压ΔU ＝I 线R ＝5×20 V ＝100 V . (2)用户得到的电压和功率分别为U 用＝U 出－ΔU ＝2 000 V －100 V ＝1 900 V ， P 用＝P 出－P 损＝10×103 W －500 W ＝9 500 W. 【答案】 (1)P 损＝500 W ΔU ＝100 V (2)P 用＝9 500 W U 用＝1 900 V12．如图8所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r ＝1 Ω，升压变压器匝数比为n 1∶n 2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n 3∶n 4＝4∶1，输电线总电阻为R 线＝4 Ω，全校有22间教室，每间教室安装“220 V 40 W ”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图8(1)输电线上损耗的电功率P 损为多大？ (2)发电机的电动势E 为多大？【解析】 (1)所有电灯正常发光时消耗的功率为 P 灯＝40×22×6 W ＝5 280 W ＝P 4由于电灯正常发光时降压变压器副线圈两端电压 U 4＝220 V所以降压变压器原线圈两端电压 U 3＝n 3n 4U 4＝41×220 V ＝880 V两变压器之间输电线上的电流为I 线＝P 3U 3＝P 4U 3＝5 280880 A ＝6 A输电线上损失的功率P 损＝I 2线R 线＝62×4 W ＝144 W.(2)输电线上损失的电压 U 损＝I 线R 线＝6×4 V ＝24 V 升压变压器副线圈两端电压 U 2＝U 3＋U 损＝(880＋24) V ＝904 V 升压变压器原线圈两端电压 U 1＝n 1n 2U 2＝14×904 V ＝226 V升压变压器原线圈中的电流 I 1＝n 2n 1I 线＝41×6 A ＝24 A发电机内阻上的电压：U r ＝I 1r ＝24 V 发电机的电动势E ＝U 1＋U r ＝226 V ＋24 V ＝250 V . 【答案】 (1)144 W (2)250 V。