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【精品】教科版高中物理选修3-2练习:第二章 交变电流 习题课2

【精品】教科版高中物理选修3-2练习:第二章 交变电流 习题课2

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习题课
一、基础练

变压器及电能的输送

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 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 UI D.变压器的输入功率为 n 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( )

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图2 U1 n1 U1 n1 A. = , = U2 n2 U3 n3 C.n1I1=n2I2+n3I3 I1 n1 I1 n3 B. = , = I2 n2 I3 n1 n2+n3 I1 D. = n1 I2+I3

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 C.106 kW B.104 kW D.103 kW )

7.关于电能输送的分析,正确的是(

U2 A.由公式 P= 得到,输电电压越高,输电导线上的功率损失越大 R U2 B.由公式 P= 得到,输电导线的电阻越大,功率损失越少 R 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 精品小初高学习文件

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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 C.110 V,110 V B.220 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 3 串联后接在副线圈两端,读数为 0.4 A,当 t= T 时,原线圈的电流 i=30 mA,由此可知, 8 此变压器的原副线圈匝数之比为( A.4∶30 C.3∶40 2 ) B.40∶3 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 U1 n1 I1 n2 下列四种连接法中,符合关系 = , = 的有( ) U2 n2 I2 n1

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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 C.③④ B.②③ 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 答 案 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12

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 精品小初高学习文件

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=I2R 将变小.] U1 n1 I1 n2 2.BC [根据变压器的电压比 = 和电流比 = 可知选项 B、C 是正确的.对于理想 U2 n2 I2 n1

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.] U IU [电动机两端电压为 ,故电动机消耗的功率为 ,即为变压器的输入功率,原线 n n I 圈中的电流 I0= .] n 3.D 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 mgh 电源端:P 输出= ×50%=Qρgh×0.5=2×1×103×10×5×0.5 W=5×104 W t 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 5×104×0.06 A=10 A 30

P输送 5×104 则送电电压为 U 送= = V=5×103 V 10 I送 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 P输-P损 5×104-5×104×0.06 N= = 盏=470 盏 100 P灯 精品小初高学习文件

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6.A

P ?2 P 5 [输电电流 I= ,输电线路损失的电功率 P 损=I2R=? ?U? R=1×10 kW,当改用 U

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 nab Uab 2 8.B [对变压器有: = = ncd Ucd 1 Ucd′=110 V 时,Uab′=220 V. 当分压器 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

3 2π 3 3π 2 Im 流的表达式为 i=Imsin ωt,当 t= T 时,i=Imsin ωt=Imsin( · T)=Imsin = Im= =30 8 T 8 4 2 2 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 U1 2n1 n1 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 = = ,且 U2 2n2 n2 I1 n2 有 I1U1=I2U2,所以 = ,即①正确;当 e,g 相连时,副线圈相当于双线绕法,副线圈内 I2 n1 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.]

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