（新課標）2020高考物理一輪復習 課時作業(yè)51 電能的輸送（含解析）新人教版

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1、電能的輸送 一、選擇題 1．(2018·江蘇)采用220 kV高壓向遠方的城市輸電．當輸送功率一定時，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應變?yōu)?　　) A．55 kV　　　　　　　　 B．110 kV C．440 kV D．880 kV 答案　C 解析　輸送電流I＝，輸電線上損失的功率ΔP＝I2R＝()2R；為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應變原來的2倍，即輸電電壓增大為440 kV.故C項正確，A、B、D三項錯誤． 2．(2018·太原三模)汽油發(fā)動機內(nèi)，經(jīng)過壓縮達到一定溫度和壓力的汽油，需要火花塞點燃從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，而火花塞需要高達10 kV的電壓

2、才能點火．某同學設計了如圖甲、乙的點火電路，已知直流電源的電壓為12 V，升壓變壓器的輸出端接到火花塞上，開關是自動控制的，下列說法正確的是(　　) A．兩電路都不可能使火花塞點火，因為變壓器不能改變直流電壓 B．圖甲、乙的電路中，保持開關閉合，輸出端都會獲得持續(xù)的高壓 C．圖甲的電路中，只有在開關閉合或斷開瞬間，輸出端才會有高壓產(chǎn)生 D．圖乙的電路中，在開關斷開或閉合瞬間．輸出端都會有高壓產(chǎn)生 答案　C 解析　變壓器是改變交流電的電壓的設備，由圖可知，當甲圖中的開關接通與斷開的瞬間，左側(cè)的電流發(fā)生變化，變化的電流引起左側(cè)的線圈內(nèi)磁通量的變化，進而引起右側(cè)的線圈內(nèi)磁通量的變化，

3、則在右側(cè)的線圈內(nèi)產(chǎn)生感應電動勢，該電動勢以高壓的形式對外輸出，即可使火花塞產(chǎn)生高壓點火．而圖乙中，右側(cè)沒有電流，所以右側(cè)的開關的接通與斷開不能引起電流的變化，所以圖乙不能使火花塞點火．故C項正確，A、B、D三項錯誤． 3.(2018·江蘇二模)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sinπt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．下列說法正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為220 V B．電流表的示數(shù)為2 A C．原線圈的輸入功率為440 W D．副線圈輸出交流電的周期為2 s 答案　D 解析　A項，由題意

4、知，原線圈電壓有效值為220 V，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，由變壓器原理可得：U2＝U1＝110 V，電壓表的示數(shù)為110 V，故A項錯誤； B項，副線圈的電流為I2＝＝ A＝2 A，由n1I1＝n2I2可得，I1＝1 A，即電流表的讀數(shù)為1 A，故B項錯誤； C項，輸入功率和輸出功率相等可得，原線圈中的輸入功率為P入＝P出＝U2I2＝220 W，故C項錯誤； D項，由u＝220sinπt(V)可知，ω＝π，又由ω＝，解得：T＝2 s，理想變壓器不改變周期，故D項正確． 4．(2018·山西四模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈回路接有內(nèi)阻不計的交流電流表A

5、，副線圈回路接有定值電阻R＝2 Ω，現(xiàn)在a、b間和c、d間分別接上示波器，同時監(jiān)測得a、b間，c、d間電壓隨時間變化的圖像如圖所示，則下列說法中錯誤的是(　　) A．T＝0.02 s B．n1∶n2＝55∶1 C．電流表A的示數(shù)I≈36.4 mA D．當原線圈電壓瞬時值最大時，副線圈兩端電壓瞬時值為0 答案　D 解析　A項，因為變壓器不改變交變電流的周期，輸入電壓的周期T＝0.02 s，輸出電壓的周期T＝0.02 s，故A項正確；B項，原線圈電壓的有效值U1＝ V＝220 V，副線圈電壓的有效值U2＝ V＝4 V．根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，有＝＝＝，故B項正確；C項，輸出功率P2＝

6、＝＝8 W，輸入功率為8 W，電流表的示數(shù)I1＝ A＝0.036 4 A＝36.4 mA，故C項正確；D項，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，知當原線圈電壓瞬時值最大時，副線圈兩端電壓的瞬時值最大，故D項錯誤． 5.(2018·揭陽一模)一含有理想自耦變壓器的電路如圖所示，變壓器副線圈匝數(shù)可調(diào)，原線圈串聯(lián)定值電阻r后接在有效值為220V的正弦式交流電源上，定值電阻R＝4r.當副線圈匝數(shù)調(diào)至某位置時，R和r的功率恰好相等．則此時原副線圈匝數(shù)比為(　　) A．2∶1 B．4∶1 C．1∶2 D．1∶4 答案　C 解析　由電功率P＝I2R，當二者的電功率相等的，則：I12·r＝I22·4r

7、所以：I2＝I1 又：＝ 聯(lián)立得：＝.故A、B、D三項錯誤，C項正確． 6.如圖所示，有一自耦變壓器接在穩(wěn)定的交流電源上，V1、V2為理想電壓表．下列說法中正確的是(　　) A．若F不動，滑片P向上滑動時，V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變小 B．若F不動，滑片P向上滑動時，燈泡消耗的功率變小 C．若P不動，滑片F(xiàn)向下移動時，V1示數(shù)不變，V2示數(shù)增大 D．若P不動，滑片F(xiàn)向下移動時，燈泡消耗的功率變小 答案　D 解析　電壓表V1的示數(shù)由交流電源決定，與其他因素無關，A項錯誤；F不動，變壓器輸出電壓不變，滑片P上滑，副線圈電路總電阻減小，由歐姆定律可知，電流增大，燈泡L功率增大，B

8、項錯誤；若滑片P不動，F(xiàn)下移，副線圈匝數(shù)n2減小，由變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2減小，由歐姆定律可知，電路總電流減小，故燈泡消耗功率減小、滑動變阻器兩端電壓減小，C項錯誤，D項正確． 7．如下圖所示，為四種亮度可調(diào)的臺燈的電路示意圖，它們所用白熾燈泡相同，且都是“220 V，40 W”，當燈泡所消耗的功率都調(diào)于20 W時，哪種臺燈消耗的功率最小)(　　) 答案　C 解析　C圖為理想變壓器調(diào)節(jié)，而理想變壓器不消耗能量，A、B、D三圖中均利用電阻來調(diào)節(jié)燈泡上的電壓，故一定要消耗能量．C項消耗功率最?。? 8．(2018·安徽模擬)(多選)圖1所示是調(diào)壓變壓器的原理圖，線圈AB繞在一個圓形

9、的鐵芯上，總匝數(shù)為1000匝．AB間加上如圖2所示的正弦交流電壓，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓．在輸出端連接了滑動變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為Q.已知開始時滑動觸頭位于變阻器的最下端，且BP間線圈匝數(shù)剛好是500匝，變阻器的最大阻值等于72歐姆．則下列判斷中正確的是(　　) A．開始時，安培表示數(shù)為0.25 A B．開始時，流過R的交流電頻率25 Hz C．保持P的位置不動，將Q向上移動時，R消耗的功率變大 D．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向轉(zhuǎn)動少許，R消耗的功率變大 答案　CD 解析　A項，開始時，原副線圈的匝數(shù)比為2∶1，所以副線圈上的輸出電

10、壓的有效值為U2＝U1＝18 V，安培表讀數(shù)為I＝＝0.25 A．A項錯誤． B項，變壓器不變頻，所以周期為0.02 s，頻率等于50 Hz.B項錯誤． C項，保持P的位置不動，副線圈上的輸出電壓不變．將Q向上移動時，R上的有效阻值減小，故消耗的功率變大．C項正確． D項，保持Q的位置不動，R上的有效阻值不變，將P沿逆時針方向移動少許時，副線圈的匝數(shù)增大，輸出電壓增大，故R消耗的功率變大．D項正確． 9.(2018·百色三模)如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路．線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，磁感應強度大小為B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，匝數(shù)為N，線

11、圈電阻不計．下列說法正確的是(　　) A．電容器的電容C變小時，燈泡變亮 B．將原線圈抽頭P向下滑動時，燈泡變暗 C．若線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?ω，燈泡變亮 D．線圈處于圖示位置時，電壓表讀數(shù)為0 答案　C 解析　A項，電容器的電容C變小時，容抗增大，故干路電流減小，燈泡變暗，故A項錯誤； B項，矩形線圈abcd中產(chǎn)生交變電流；將原線圈抽頭P向下滑動時，原線圈匝數(shù)變小，根據(jù)變壓比公式＝可知，輸出電壓增大，故燈泡會變亮，故B項錯誤； C項，若線圈轉(zhuǎn)動角速度變?yōu)?ω，根據(jù)電動勢最大值公式Em＝NBSω，最大值增加為2倍；有效值E＝，也變?yōu)?倍；輸出電壓增大，故燈泡會變亮，故C項正

12、確； D項，線圈處于圖示位置時，是中性面位置，感應電動勢的瞬時值為零；但電壓表的示數(shù)為有效值，故電壓表示數(shù)不為零，故D項錯誤． 10．(2018·浙江模擬)智能手機無線充電器的原理類似于變壓器，由發(fā)射器和接收器組成，分別有一發(fā)射線圈和接收線圈，如圖甲所示．現(xiàn)將甲圖部分電路等效成乙圖所示的電路圖，發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶1，接收線圈右側(cè)連接有4個理想二極管，若AB端輸入電壓為u＝311sin200πt(V)，下列說法中正確的是(　　) A．C端永遠是負極 B．CD端輸出電壓的有效值為10 V C．CD端輸出電壓的頻率是100 Hz D．當AB端輸入恒定直流電時，CD

13、端輸出的也是直流電 答案　B 解析　A、C兩項，當AB端輸入交流電時，由于二極管的作用是只允許正向的電流通過，所以C端永遠是正極，D端永遠是負極，所以CD端輸出的是直流電，故A、C兩項錯誤． B項，當AB端輸入電壓為u＝311sin10πtV時，即原線圈的電壓有效值是220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得副線圈的電壓是10 V，副線圈右側(cè)連接有4個理想二極管，二極管具有單向?qū)щ娦裕瑘D中四個二極管左右兩側(cè)的正負極位置相反，所以不管交變電流方向怎樣，CD端就相當于接了副線圈兩端，所以CD端輸出電壓的有效值為10 V，故B項正確． D項，當AB端輸入恒定直流電時，變壓器不起作用，CD端無電流，故

14、D項錯誤． 11．(2018·上饒三模)(多選)如圖(a)所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝55∶4，原線圈接有交流電流表A1，副線圈電路接有交流電壓表V、交流電流表A2、滑動變阻器R等，所有電表都是理想電表，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡L的阻值恒定．原線圈接入的交變電流電壓的變化規(guī)律如圖(b)所示，則下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表V的讀數(shù)為32 V B．燈泡L兩端電壓的有效值為32 V C．當滑動變阻器的觸頭P向下滑動時，電流表A2示數(shù)增大，A1示數(shù)增大 D．由圖(b)可知交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的角速度為100 rad/s 答案　AC 解析　A項，由

15、圖(b)可知，原線圈輸入電壓有效值為440 V，根據(jù)＝，可得副線圈電壓為32 V，交流電壓表V的示數(shù)為有效值，即為32 V，故A項正確；B項，設燈泡L兩端電壓的有效值為U′，燈泡的阻值為r，交變電流的周期為T，根據(jù)交變電流有效值的定義有：·＝T，解得：U′＝22.6 V，故B項錯誤；C項，當滑動變阻器的觸頭P向下滑動時，滑動變阻器阻值減小，則由歐姆定律可知，電流表A2示數(shù)增大，因為理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，所以電流表A1示數(shù)也增大，故C項錯誤；D項，根據(jù)ω＝＝＝100π rad/s可知，交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的角速度為100π rad/s，故D項錯誤． 12．(2016·課標全國Ⅰ)一含有理

16、想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，?為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定．當開關S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 答案　B 解析　開關斷開時，原、副線圈的電流比＝，通過R2的電流I2＝，副線圈的輸出電壓U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原線圈兩端的電壓U1＝5I()2，則U＝U1＋IR1＝5I()2＋3I；開關閉合時，原、副線圈的電流比＝，通過R2的電流I2′＝，副線圈的輸出電壓U2′＝I2′R2＝，由＝可

17、得原線圈兩端的電壓U1′＝4I()2，則U＝U1′＋4IR1＝4I()2＋12I，解得＝3，B項正確． 13．(2018·廣東模擬)如圖所示，某發(fā)電機輸出功率是100 kW，輸出電壓是250 V，從發(fā)電機到用戶間的輸電線總電阻為8 Ω，要使輸電線上的功率損失為5%，而用戶得到的電壓正好為220 V，求升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比分別是(　　) A．16∶1　190∶11 B．1∶16　11∶190 C．1∶16　190∶11 D．16∶1　11∶190 答案　C 解析　輸電線損失功率P損＝100×103×5% W＝5×103 W， 所以，輸電線電流I2＝＝25

18、 A， 升壓變壓器原線圈電流I1＝＝400 A， 故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比＝＝. 升壓變壓器副線圈端電壓U2＝U1＝4 000 V， 輸電線損失電壓U損＝I2R線＝200 V， 降壓變壓器原線圈電壓U3＝U2－U損＝3 800 V， 故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為＝＝.故C項正確，A、B、D三項錯誤． 14．(2018·云南一模)如圖所示，一理想變壓器由一個原線圈和兩個副線圈組成，匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，a、b端接正弦交流電，電路中電阻R1＝R2＝R3，其余電阻均不計．若R3消耗的功率為P，則R1消耗的功率為(　　) A．9P B.P C.P D.

19、P 答案　B 解析　設R3兩端電壓為U，電流強度為I，則R2兩端電壓U2＝U＝2U，原線圈兩端電壓U1＝U＝3U；根據(jù)歐姆定律可得R3的電流強度I＝，R2的電流強度I2＝＝2I，原線圈的電流強度I1，則：U1I1＝U2I2＋UI；解得I1＝I； R3消耗的功率為P，則P＝I2R3，則R1消耗的功率為P1＝(I)2R1＝P，故B項正確，A、C、D三項錯誤． 二、非選擇題 15．在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失．有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率為P＝500 kW，當使用U＝5 kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800 kW·h.求

20、： (1)輸電效率η和輸電線的總電阻r； (2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應使用多高的電壓向外輸電？ 答案　(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV 解析　(1)輸送功率P＝500 kW，一晝夜輸送電能E＝Pt＝12 000 kW·h 輸電線上損失的電能ΔE＝4 800 kW·h 終點得到的電能E′＝E－ΔE＝7 200 kW·h， 所以輸電效率η＝＝60% 輸電線上的電流I＝＝100 A 輸電線損耗功率PR＝I2r， 其中PR＝＝200 kW 得r＝20 Ω. (2)輸電線上損耗功率PR＝()2r∝ 原來PR＝200 kW，現(xiàn)在要求PR′＝10 kW， 解得輸電電壓應調(diào)節(jié)為U′＝22.4 kV. 9