高二物理下册电能的输送课时练习题(有答案)

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5.5 电能的输送 每课一练2(人教版选修3-2)
一、基础练
1.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下(  )
A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率
B.提高输电电压,能减小电流,提高输电效率
C.提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗
D.提高输电电压势必增大输电导线上的电流
2.理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,原线圈两端接通交流电源,则(  )
A.原、副线圈中电流频率之比f1∶f2=10∶1
B.原、副线圈两端电压之比为U1∶U2=10∶1
C.原、副线圈内交变电流之比I1∶I2=1∶10
D.变压器输入和输出功率之比P1∶P2=10∶1[来源:学科网ZXXK]
3.如图1所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n∶1,原线圈接正弦交流电压U,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是(  )
图1
A.电动机两端电压为IR
B.电动机消耗的功率为I2R
C.原线圈中的电流为nI
D.变压器的输入功率为UIn
4.如图2所示,一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成.当此变压器工作时,初级、次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出.则下列几组关系式中正确的是(  )
图2
A.U1U2=n1n2,U1U3=n1n3 B.I1I2=n1n2,I1I3=n3n1
C.n1I1=n2I2+n3I3 D.I1I2+I3=n2+n3n1
5.有条河,流量Q=2 m3/s,落差h=5 m,现利用其发电,若发电机总效率为50%,输出电压为240 V,输电线总电阻R=30 Ω,允许损失功率为输出功率的6%,为满足用电的需求,则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光?(g取10 m/s2)
二、提升练
6.“西电东输”工程中为减少输电损耗,必须提高输电电压,从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW,输电电压为1 000 kV,输电线电阻为100 Ω.若改用超导材料作为输电线,则可减少电损耗的功率为(  )
A.105 kW B.104 kW
C.106 kW D.103 kW
7.关于电能输送的分析,正确的是(  )
A.由公式P=U2R得到,输电电压越高,输电导线上的功率损失越大
B.由公式P=U2R得到,输电导线的电阻越大,功率损失越少
C.由公式P=I2R得到,输电电流越大,输电导线上的功率损失越大
D.由公式P=IU得到,输电导线上的功率损失与电流强度成正比
8.如图3所示,当图中ab两端与ef两端分别加上220 V的交流电压时,测得cd间与gh间电压均为110 V;若分别在cd间与gh间两端加上110 V的交流电压,则ab与ef间电压为(  )
图3
A.220 V,220 V B.220 V,110 V
C.110 V,110 V D.220 V,0 V
9.调压变压器是一种自耦变压器,它的 构造如图4所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,AB间加上正弦交流电压U,移动滑动触头P的位置,就可以调节输出电压.在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表,变阻器的滑动触头为Q,则(  )
图4
A.保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的读数变大
B.保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的读数变小
C.保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大
D.保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变小
10.理想变压器的原线圈接入表达式为i=Imsin ωt的交变电流,一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端,读数为0.4 A,当t=38T时,原线圈的电流i=30 mA,由此可知,此变压器的原副线圈匝数之比为(  )
A.4∶30 B.40∶3
C.3∶40 2 D.40 2∶3
11.如图5所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成.用I1和U1表示输入 电流和电压,I2和U2表示输出电流和电压.在下列四种连接法中,符合关系U1U2=n1n2,I1I2=n2n1的有(  )
图5
①b与c相连,以a、d为输入端;f与g相连,以e、h为输出端
②b与c相连,以a、d为输入端;e与g相连,以f、h为输出端
③a与c相连,以b与d相连作为输入端;f与g相连,以e、h为输出端
④a 与c相连,b与d相连作为输入 端;e与g相连,f与h相连作为输出端
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
12.如图6所示,电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1、I2分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是(  )
图6
A.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则R上消耗的功率减小
B.保持P的位置及U1不变,S由a切换到b,则I2减小
C.保持P的位置及U1不变,S由b切换到a,则I1增大
D.保持U1不变,S接在b端,将P向上滑动,则I1减小
题 号12 346789101112[
答 案
13.风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图7所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:
图7
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比.
(2)画出此输电线路的示意图.
(3)用户得到的电功率是多少.
习题课 变压器及电能的输送 答案
1.B [在输出功率一定时, 由P=UI知,当U增大时,I减小,输电导线损耗的功率P损=I2R将变小.]
2.BC [根据变压器的电压比U1U2=n1n2和电流比I1I2=n2n1可知选项B、C是正确的.对于理想变压器,输入与输出的功率应相等,即P1=P2,所以选项D是错误的.]
3.D [电动机两端电压为Un,故电动机消耗的功率为IUn,即为变压器的输入功率,原线圈中的电流I0=In.]
4.AC [电压与匝数成正比,故A正确,能量守恒 ,故C正确.]
5.6∶125 235∶11 470盏
解析 设ρ为水的密度
电源端:P输出=mght×50%=Qρgh×0.5=2×1×103×10×5×0.5 W=5×104 W
输出电压U0=240 V,输送电路如 下图所示[
为满足输电要求,据P损=I2送R,有
I送= P损R= P输出×6%R= 5×104×0.0630 A=10 A
则送电电压为U送=P输送I送=5×10410 V=5×103 V
所以升压变压器的匝数比为
n1∶n2=U0∶U送=240∶(5×103)=6∶125
输电线电压损失U损=I送R=10×30 V=300 V
用户端:U1=U送-U损=5 ×103 V-300 V=4 700 V
据题意可知,U2=220 V,所以降压变压器的匝数比为
n1′∶n2′=U1∶U2=4 700∶220=235∶11
因为理想变压器没有能量损失,可正常发光的电灯盏数为
N=P输-P损P灯=5×104-5×104×0.06100盏=470盏
6.A [输电电流I=PU,输电线路损失的电功率P损=I2R=PU2R=1×105 kW,当改用超导输电时,不损失电能,因此减少的输电损耗就等于P损,故A正确.]
7.C[
8.B [对变压器nabncd=UabUcd=21
Ucd′=110 V时,Uab′=220 V.
对分压器gh间接110 V时,Uef′=Ugh′=110 V.]
9.BC [保持P的位置不动,U2不变,将Q向下移动时,R变大,故电流表的读数变小;保持Q的位置不动,R不变,将P沿逆时针方向移动时,n2变大,U2变大,故电流表的读数变大.]
10.B [交流电流表的读数为0.4 A,说明副线圈中电流的有效值为0.4 A,原线圈中电流的表达式为i=Imsin ωt,当t=38T时,i=Imsin ωt=Imsin2πT?38T=Imsin3π4=22Im=Im2=30 mA,所以原线圈中电流的有效值为30 mA,电流之比是3∶40,所以匝数之比为40∶3.]
11.D [图中双线圈ab,cd,ef,gh的绕法相同,当bc相连,fg相连时,相当于两组原线圈串联,两组副线圈串联,原、副线圈匝数都增大一倍,对理想变压器U1U2=2n12n2=n1n2,且有I1U1=I 2U2,所以I1I2=n2n1,即①正确;当e,g相连时,副线圈相当于双线绕法,副线圈内感应电动势相互抵消,没有输出,②错误;③中原线圈ab和cd两个线圈并联,副线圈中ef和gh两个线圈串联,显然③错误;④中的a与c相连,e与g相连,原、副线圈中的两个线圈都并联,电压、电流符合题意,④正确.故正确选项为D.]
12.BC [改变开关的位置就是改 变副线圈匝数的多少,当副线圈匝数减少时,副线圈两端电压减小,R上消耗的功率减小,电流也减小;当电压和副线圈都不发生变化时,调节滑动变阻器向上滑动,则电阻减小,输出电流增大,输入电流也增大.]
13.(1)1∶20 240∶11 (2)见解析图 (3)96 kW
解析 (1)输电线损失的功率
P损=P×4%=100 kW×4%=4 kW
输电线电流I2=P损R线=4×10310 A=20 A
升压变压器输出电压U2=PI2=100×10320 V=5 000 V
升压变压器原、副线圈匝数比:n1n2=U1U2=2505 000=120
电压损失U损=I2R线=20×10 V=200 V
降压变压器原线圈端电压U3=U2-U损=4 800 V
降压变压器原、副线圈匝数比 n3n4=U3U4=4 800220=24011
(2)如图所示
(3)用户得到的电功率即降压变压器的 输出功率为


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