届高考物理一轮复习PPT课时作业102.docx
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届高考物理一轮复习PPT课时作业102
开卷速查 规范特训
课时作业 实效精练
开卷速查(三十五) 变压器 电能的输送
A组 基础巩固
1.(多选题)如图35-1所示,在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P,线圈P与电流表构成闭合回路.若在t1至t2这段时间内,观察到通过电流表的电流方向自上向下(即由c经电流表至d),则可以判断出线圈M两端的电势差uab随时间t的变化情况可能是图35-2中的( )
图35-1
A B C D
图35-2
解析:
对A图uab不变,A表中无电流,对B图uab均匀增大,由安培定则知,M中有向上增强的磁场,P中有向下增加的磁通量,又由楞次定律和安培定则知,A表中电流方向由d经电流表至c,故A、B错,同理分析得C、D正确.
答案:
CD
2.(多选题)图35-3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( )
图35-3
A.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
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:
依据输电原理,电路中的功率损耗ΔP=I2R线,而R线=ρ
,增大输电线的横截面积,输电线的电阻减小,则能够减小输电线上的功率损耗,A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,输电电流越小,则功率损耗越小,B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错误;在输电过程中,输电电压越高,对于安全和技术的要求越高,因此并不是输电电压越高越好,D正确.
答案:
ABD
3.(多选题)[2012·山东卷]图35-4甲是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图35-4乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,V为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是( )
甲 乙
图35-4
A.电压表的示数等于5V
B.电压表的示数等于
V
C.实现点火的条件是
>1000
D.实现点火的条件是
<1000
解析:
电压表示数为电压有效值,由题图乙可得U=
=
V,选项A错误,B正确;副线圈电压峰值为5000V时,
=
=1000,由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5000V,故
>1000,选项C正确,D错误.
答案:
BC
图35-5
4.(多选题)如图35-5所示,当导线MN沿无电阻的导轨做切割磁感线的运动时,电容器C被充电,上极板电势高,MN的电阻为R,其他电阻不计,由此可推知导体MN的运动情况是( )
A.向右匀速 B.向右加速
C.向右减速D.向左加速
解析:
当MN向右匀速运动时,产生恒定电流,穿过左边线圈的磁通量不变,不会产生感应电动势,电容器C不会被充电.若MN向右减速,产生变弱的电流,由右手定则知,电流方向为M→N,由安培定则知,在右边线圈中有向下方向的磁场,在左边线圈中有向上的磁通量且减弱,由楞次定律知,在左边线圈中产生感应电动势,使C上极板带正电,所以C项正确,同理B项错,D项对.
答案:
CD
5.如图35-6所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同,且都是“220V 40W”.当灯泡所消耗的功率都调至20W时,哪种台灯消耗的功率最小( )
A B
C D
图35-6
解析:
台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率.由A、B、C、D四选项分析可知:
C选项中理想变压器功率损耗为零,电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20W,而其他选项中,不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法,滑动变阻器上总有功率损耗,台灯的消耗功率都大于20W.故C选项正确.
答案:
C
图35-7
6.[2013·四川自贡一诊]如图35-7所示,M是一个小型理想变压器,原、副线圈匝数之比n1∶n2=10∶1,接线柱a、b接一正弦交变电源,电压u=311sin100πtV.变压器右侧部分为一火警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小),R1为一定值电阻.下列说法正确的是( )
A.当R2所在处出现火警时,电阻R1的功率变小
B.当R2所在处出现火警时,电压表V2的示数变大
C.当R2所在处出现火警时,电流表A的示数变小
D.电压表V1示数为22V
解析:
当R2所在处出现火警时,阻值减小,变压器输出电流增大,输出功率增大,电阻R1两端电压增大,电阻R1的功率变大,电压表V2的示数变小,选项A、B错误;由输入功率等于输出功率可知,当R2所在处出现火警时,电流表A的示数变大,选项C错误;由变压器变压公式,变压器输出电压为22V,电压表V1示数为22V,选项D正确.
答案:
D
B组 能力提升
7.(多选题)如图35-8所示,导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上,圆环通过电刷与导线c、d相接.c、d两个端点接在匝数比n1∶n2=10∶1的变压器原线圈两端,变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,导体棒ab长为l(电阻不计),绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动.如果滑动变阻器的阻值为R时,通过电流表的电流为I,则( )
图35-8
A.滑动变阻器上消耗的功率为P=100I2R
B.变压器原线圈两端的电压U1=10IR
C.取ab在环的最低端时t=0,则导体棒ab中感应电流的表达式是i=
Isinωt
D.ab沿环转动过程中受到的最大安培力F=
BIl
解析:
由于电流表示数为有效值,由
=
可知I2=10I,故P=100I2R,选项A正确;变压器原线圈两端电压为U1=
×10IR=100IR,选项B错误;从最低点开始计时,则导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i=
Icosωt,选项C错误;导体棒中电流最大值为
I,所以F=
BIl,选项D正确.
答案:
AD
8.[2014·湖南高三联考]如图35-9所示,水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连,该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1,变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连,则( )
图35-9
A.变压器原线圈两端的电压为
B.若R1不变时,通过负载R2的电流强度为零
C.若R1不变时,变压器的副线圈磁通量为零
D.若R1变化时,通过负载R2的电流强度为通过R1电流的
解析:
水平铜盘做匀速圆周运动,半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源.当R1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压,副线圈中的磁通量一定,磁通量的变化量为零,故其输出电压为零,分析可知A、C错,B对;当R1变化时,原线圈所加的不是交流电压,其原、副线圈的电流关系不确定,故D错.
答案:
B
9.理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1=10匝和n2=100匝,副线圈接有1000Ω的电阻,原线圈与电阻不计的导线构成闭合回路,其中圆形区域的面积为S=
m2.在该圆形区域内有如图35-10所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过,则内阻不计的电流表的示数为(提示:
B=B0sinωt,则
=B0ωcosωt)( )
图35-10
A.14.1AB.0.14A
C.1.41AD.2.00A
解析:
U1=
·S=B0ωcosωt·
,由图象中读出B0和ω,代入得U1=20cosωtV,副线圈中U2的有效值为100
V,I2=
=0.1·
A.根据
=
得I1=
A.
答案:
C
图35-11
10.(多选题)[2013·江苏常州模拟]如图35-11所示,理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1,原线圈输入交变电压u=100
sin50πt(V),在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R,电容器并联在电阻R两端,电阻阻值R=10Ω,关于电路分析,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数是1A
B.电流表示数是
A
C.电阻R消耗的电功率为10W
D.电容器的耐压值至少是10
V
解析:
由变压公式,副线圈输出电压为10V,由于交变电流可以通过并联在电阻R两端的电容器,所以不能应用欧姆定律计算电流表示数,选项A、B错误;电阻R消耗的电功率为P=100/10W=10W,选项C正确;副线圈输出电压最大值为10
V,电容器的耐压值至少是10
V,选项D正确.
答案:
CD
11.发电机的端电压为220V,输出功率为44kW,输电导线的电阻为0.2Ω,如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户.
(1)画出全过程的线路示意图;
(2)求用户得到的电压和功率;
(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压.
解析:
(1)线路图如图35-12所示.
图35-12
(2)升压变压器副线圈的输出电压为
U2=
U1=
×220V=2200V.
升压变压器副线圈输出电流为I2=
I1,
升压变压器原线圈输入电流由P=I1U1,
得I1=
=
A=200A,
所以I2=
I1=20A.
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR=I2R=20×0.2V=4V,
PR=I
R=202×0.2W=80W=0.08kW.
加到降压变压器的原线圈上的输入电流和电压为
I3=I2=20A,U3=U2-UR=2200V-4V=2196V.
降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为
U4=
=
×2196V=219.6V,
I4=
I3=10×20A=200A,
用户得到的功率P4=U4I4=43.92kW.
(3)若不采用高压输电,线路损失电压为
UR′=I1R=200×0.2V=40V.
用户得到的电压
U′=U1-UR′=220V-40V=180V.
用户得到的功率为P′=I1U′=200×180W=36kW.
答案:
(1)如图35-11所示
(2)219.6V 43.92kW
(3)36kW 180V
12.三峡水利电力枢纽工程是长江流域治理开发的一项重大举措,又是全世界已建、在建的最大规模的水利枢纽工程.枢纽控制流域面积1.0×106km2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量为Q=4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面.在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量(指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P=1.82×107kW,年平均发电量约为W=8.40×1010kW·h.该工程已于2009年全部竣工,成为“西电东送”的中部通道,主要向华中、华东电网供电,以缓解这两个地区的用电紧张局面.
阅读上述材料,解答以下问题(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10m/s2):
(1)如果三峡电站上、下游水位差按H=100m计算,试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式,并计算效率η的数值;
(2)若26台发电机组全部建成并发电,要达到年发电量的要求,每台发电机组平均年发电时间为多少天?
(3)将该电站的电能输送到华中地区,输电功率为P1=4.5×106kW,采用超高压输电,输电电压为U=500kV,而发电机输出的电压为U0=18kV,要使输电线上损耗的功率为输电总功率的5%,求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻.
解析:
(1)电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式:
η=
=
=
代入数据,得η=
×100%≈67.1%.
(2)根据公式P=
得
t=
=
天≈192.3天.
(3)升压变压器的变压比
=
=
=
输电线中的电流I=
=
A=9.0×103A
输电线上损耗的电功率P损=50%P1=I2R线
输电线路的总电阻
R线=
=
Ω=2.78Ω.
答案:
(1)η=
67.1%
(2)192.3天 (3)9∶250 2.78Ω
C组 难点突破
13.如图35-13所示,T为理想变压器,副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略,其余输电线电阻可不计,则当开关S闭合时( )
图35-13
A.交流电压表V1和V2的示数一定都变小
B.交流电压表只有V2的示数变小
C.交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大
D.只有A1的示数变大
解析:
闭合S时,输出电路电阻减小,副线圈中电流增大,V1示数不变,A2示数变大,则A1示数也变大,由于V1示数不变,A2示数变大,则V2示数变小,A3示数变小.
答案:
B
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