2019高中物理 第三章 電能的輸送與變壓器 3.2-3.3 電能的開發(fā)與利用練習(xí)（含解析）滬科選修3-2.docx

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電能的開發(fā)與利用 課時(shí)演練促提升 A組 1.(多選)一理想變壓器的原線圈A、B兩端接入電壓為u=32sin 314t V的交變電流。原線圈匝數(shù)n1=100匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,則(　　) A.將擊穿電壓為6 V的電容器接在C、D兩端,能正常工作 B.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在C、D兩端,打點(diǎn)周期為0.02 s C.把額定電壓為6 V的小燈泡接在C、D兩端,小燈泡能正常工作 D.把交變電壓表接在C、D兩端時(shí),電壓表讀數(shù)為8.48 V 解析:交變電流的周期T=2πω=0.02s,有效值U1=3V,變壓器不改變交變電流的頻率,故選項(xiàng)B正確;由U1U2=n1n2,得U2=n2n1U1=6V,變壓器輸出電壓的峰值為62V,故大于電容器的擊穿電壓,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。 答案:BC 2.(多選)理想變壓器原、副線圈兩側(cè)一定相同的物理量有 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.交變電流的頻率 B.交變電流的功率 C.磁通量的變化率 D.交變電流的最大值 答案:ABC 3.關(guān)于理想變壓器特點(diǎn)的下列說法中正確的是(　　) A.理想變壓器能夠使電壓升高,同時(shí)電流變大 B.原副線圈具有相同的磁通量及變化率,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也相同 C.原副線圈沒有電阻,鐵心中不會(huì)產(chǎn)生渦流 D.原線圈往往匝數(shù)少,繞線粗,電流大 解析:理想變壓器原副線圈功率相等,即U1I1=U2I2,不可能同時(shí)使電壓升高,電流增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原副線圈匝數(shù)不同,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;理想變壓器不考慮繞線銅損,鐵心的熱損,當(dāng)然要求線圈無電阻,鐵心不產(chǎn)生渦流,選項(xiàng)C正確;原副線圈中匝數(shù)少的一邊,電流大,繞線粗,但不一定作為原線圈使用,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:C 4.(多選)如圖所示的理想變壓器,原線圈接交變電流源,副線圈有中心抽頭,副線圈回路接負(fù)載電阻R,當(dāng)把開關(guān)S由1撥到2后(　　) A.副線圈中電流將增大 B.副線圈中電流將減小 C.原線圈中電流將增大 D.原線圈中電流將減小 解析:變壓器原線圈中的電壓不變,當(dāng)開關(guān)接1時(shí),副線圈匝數(shù)多,負(fù)載兩端電壓高,原副線圈中的電流都大;當(dāng)開關(guān)接2時(shí),副線圈的匝數(shù)少,負(fù)載兩端的電壓低,原副線圈中的電流都小。 答案:BD 5.(多選)理想變壓器正常工作時(shí),原、副線圈中的電流為I1、I2,電壓為U1、U2,功率為P1、P2,關(guān)于它們之間的關(guān)系,下列說法中正確的是(　　) A.I1由I2決定 B.U2與負(fù)載有關(guān) C.P1由P2決定 D.以上說法都不正確 解析:對(duì)理想變壓器的電流關(guān)系可寫成I1=n2n1I2,原線圈中的電流與副線圈中的電流成正比,所以原線圈中的電流由副線圈中的電流決定;功率關(guān)系為:負(fù)載用多少,原線圈端就輸入多少,因此選項(xiàng)A、C正確。 答案:AC 6.如圖所示,一理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,把原線圈接入u=2202sin 100πt V交流電源,那么(　　) A.用交變電壓表測(cè)量輸出電壓為222 V B.副線圈交變電流的頻率為100 Hz C.副線圈接入R=22 Ω的電阻,則原線圈的電流為1 A D.副線圈接入R=22 Ω的負(fù)載,則變壓器的輸出功率為22 W 解析:從瞬時(shí)值方程得知:交變電流的頻率為50Hz,原線圈電壓有效值為220V,根據(jù)變壓比公式可計(jì)算得副線圈兩端的電壓為22V,選項(xiàng)D正確。 答案:D 7.將輸入電壓為220 V、輸出電壓為6 V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30 V的變壓器,副線圈原來是30匝,原線圈匝數(shù)不變,則副線圈新增匝數(shù)為(　　) A.120匝 B.150匝 C.180匝 D.220匝 解析:由變壓比U1U2=n1n2,知2206=n130,所以n1=1100匝,當(dāng)U2=30V時(shí),22030=n1n2,所以n2=150匝,故Δn2=n2-n2=120匝。 答案:A 8.如圖所示,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1,副線圈接三個(gè)相同的燈泡,均能正常發(fā)光,若在原線圈所在電路上再串聯(lián)一相同燈泡L,則(設(shè)電源有效值不變)(　　) A.燈L與三燈亮度相同 B.燈L比三燈都暗 C.燈L將會(huì)被燒壞 D.無法判斷其亮度情況 解析:由于電源有效值不變,設(shè)為U,當(dāng)在原線圈所在電路上再串聯(lián)一相同燈泡L時(shí),燈L與線圈分壓,設(shè)原線圈兩端的電壓為U1,則U1=U-UL,其中UL為燈泡L兩端電壓,UL=I1RL,設(shè)此時(shí)接入副線圈的每只燈泡中的電流為I,則副線圈輸出電流I2=3I,據(jù)電流與匝數(shù)關(guān)系I1I2=n2n1=13得I1=n2n1I2=I,即四只燈泡中的電流相同,故亮度相同。 答案:A 9.實(shí)驗(yàn)室中一只小發(fā)電機(jī)可輸出交變電壓u=112sin 100πt V,為使規(guī)格為“220 V 60 W”的白熾燈正常發(fā)光,必須接上一只變壓器,試求這只變壓器原副線圈的匝數(shù)比及原線圈中的電流;在繞制這只變壓器時(shí)使用的導(dǎo)線有粗、細(xì)兩種不同的規(guī)格,原線圈應(yīng)該用哪一種導(dǎo)線? 解析:由交變電壓的瞬時(shí)值知,U1=11V,根據(jù)變壓器的電壓關(guān)系U1U2=n1n2得n1n2=120,在原線圈中由功率知P=U1I1,得I1=PU1=6011A=5.5A,原線圈中的電流大,使用粗導(dǎo)線。 答案:1∶20　5.5 A　粗導(dǎo)線 B組 1.(2014上海檢測(cè))鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖(a)所示,圖(a)中電流表的讀數(shù)為1.2 A,圖(b)中用同一電纜線繞了3匝,則(　　) A.這種電流表能測(cè)直流電流,圖(b)的讀數(shù)為2.4 A B.這種電流表能測(cè)交流電流,圖(b)的讀數(shù)為0.4 A C.這種電流表能測(cè)交流電流,圖(b)的讀數(shù)為3.6 A D.這種電流表既能測(cè)直流電流,又能測(cè)交流電流,圖(b)的讀數(shù)為3.6 A 解析:該鉗形電流表的工作原理為電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以只能測(cè)交流電流,且磁感應(yīng)強(qiáng)度與匝數(shù)成正比,選項(xiàng)C正確。 答案:C 2.(2014江蘇徐州檢測(cè))在變電所,經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流,使用的儀器是電流互感器。如圖所示的四個(gè)圖中,能正確反映其工作原理的是(　　) 解析:電流互感器是測(cè)電流的,應(yīng)串聯(lián)在火線上,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤;由變壓器電流關(guān)系n1I1=n2I2,要使I2n1,選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案:A 3.(多選)(2014浙江金華檢測(cè))如圖所示,某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié),原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦式交變電流,在其他條件不變的情況下,為了使變壓器輸入功率增大,可使(　　) A.原線圈匝數(shù)n1增加 B.副線圈匝數(shù)n2增加 C.負(fù)載電阻R的阻值增大 D.負(fù)載電阻R的阻值減小 解析:由U1U2=n1n2,P出=U22R,可得P出=U12n22n12R,又因?yàn)镻入=P出,所以P入=U12n22n12R,分析可得選項(xiàng)B、D正確。 答案:BD 4.如圖所示,理想變壓器的原線圈接入u=11 0002sin 100πt V的交變電壓,副線圈通過電阻r=6 Ω的導(dǎo)線對(duì)“220 V　880 W”的電器RL供電,該電器正常工作。由此可知(　　) A.原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1 B.交變電壓的頻率為100 Hz C.副線圈中電流的有效值為4 A D.變壓器的輸入功率為880 W 解析:根據(jù)接入電壓u=110002sin100πt,輸入電壓有效值為11000V,要使“220V/880W”的電器正常工作,則通過用電器的電流為I=PU=4A,副線圈輸出電壓為U出=Ir+U=46V+220V=244V,原副線圈匝數(shù)比等于輸入電壓與輸出電壓之比,為2750∶61,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)C正確;交變電流的頻率f=ω2π=100π2π=50Hz,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;變壓器的輸出功率P出=PRL+Pr=880W+426W=976W,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:C 5.(2014福建漳州檢測(cè))如圖所示,降壓變壓器的變壓系數(shù)是3,即初級(jí)線圈的匝數(shù)與次級(jí)線圈的匝數(shù)之比是3∶1。初級(jí)線圈的輸入電壓是660 V,次級(jí)線圈的電阻為0.2 Ω,用這臺(tái)變壓器供給100盞標(biāo)有“220 V　60 W”的電燈用電。求: (1)空載時(shí)次級(jí)線圈的端電壓和輸出功率; (2)接通時(shí)次級(jí)線圈的端電壓; (3)每盞燈的實(shí)際功率。 解析:(1)將變壓器視為理想變壓器。設(shè)空載時(shí)次級(jí)線圈的輸出電壓為U2,由n2n1=U2U1,得到U2=n2n1U1=220V,因?yàn)榭蛰d,次級(jí)線圈的負(fù)載電阻R2→∞,次級(jí)線圈中的電流為零,所以I2=0,P=I2U2=0。 (2)接通電路后,100盞燈并聯(lián)的總電阻為 R外=R100=U額2P額100≈8.07Ω, 次級(jí)線圈中的電流I2=U2R外+R線=2208.07+0.2A, 電燈兩端電壓:U2=I2R外≈214.68V。 (3)每盞燈的實(shí)際功率 P=I2100U2=220214.688.27100W=57.1W。 答案:(1)220 V　0　(2)214.68 V　(3)57.1 W 6.(2014河南濮陽檢測(cè))某發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出功率P=100 kW,發(fā)電機(jī)端電壓U=250 V,向遠(yuǎn)處送電的輸電線的總電阻R=8 Ω。要使傳輸電線上的功率損失不超過輸送功率的5%,用戶得到的電壓又正好是220 V,那么: (1)應(yīng)該怎樣安裝變壓器?畫出輸電線路的示意圖; (2)求出所用的變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比。 解析:(1)只要安裝一臺(tái)升壓變壓器和一臺(tái)降壓變壓器,輸電線路示意圖如圖所示。 (2)按題意,P損=5%P=0.05100103W=5103W。 設(shè)輸電線路中的電流為I,P損=I2R,I=P損R=51038A=25A。 輸送電壓U2=PI=10010325V=4000V, 對(duì)升壓變壓器n1n2=U1U2=2504000=116, 輸電線路上損失電壓U損=IR=258V=200V, 降壓變壓器原線圈n3兩端電壓 U3=U2-U損=(4000-200)V=3800V, 用戶在副線圈n4兩端得到電壓U4=220V, 所以n3n4=U3U4=3800220=19011。 即升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶16; 降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為190∶11。 答案:見解析