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鲁科版高中物理选修3-2第4章章末复习方案与全优评估.docx

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高中物理学习材料
桑水制作

(时间:60 分钟,满分 100 分)

一、选择题(本题包括 8 小题,每小题 6 分,共 48 分。在每小题给出的四个选项中,

只有一个选项是正确的)

1.在三相交变电路中,下列说法正确的是( )

A.相电压和线电压一定相等

B.在三相电源为星形接法中,相电压为 380 V,线电压为 220 V

C.在三相电源星形接法中,线电压 U 线和相电压 U 相满足 U 相= 3U 线 D.当负载呈星形连接,且完全对称时,则通过中线的电流为零

解析:在星形接法中,U

相=

1U 3

线,则

A、B、C

错误,负载完全对称呈星形连接时,中

线中电流为零,则中线可去掉,故 D 正确。

答案:D

2.理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1∶n2=10∶1,原线圈两端接通交流电源,则 下列判断错误的是( )

A.原、副线圈中电流频率之比 f1∶f2=10∶1

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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.变压器输入和输出的功率之比 P1∶P2=1∶1 解析:根据变压器的电压比UU12=nn12和电流比II12=nn21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 是正确的。变压器不改变电流频率, A 错误。

答案:A

3.远距离输送一定功率的交流电,若输送电压升高为原来的 n 倍,关于输电线上的电

压损失和功率损失正确的是( )

①输电线上的电功率损失是原来的 1/n ②输电线上的电功率损失是原来的 1/n2 ③

输电线上的电压损失是原来的 1/n ④输电线上的电压损失是原来的 1/n2

A.①③

B.①④

C.②③

D.②④

解析:根据 P 损=(PU)2R 和 U 损=PUR,可知②③正确,选项 C 正确。

答案:C

4.(2012·重庆高考) 如图 1 所示,理想变压器的原线圈接入 u=

11 000 2sin 100πt(V)的交变电压,副线圈通过电阻 r=6 Ω的导线

对“220 V 880 W”的电器 RL 供电,该电器正常工作。由此可知( )

A.原、副线圈的匝数比为 50∶1

图1

B.交变电压的频率为 100 Hz

C.副线圈中电流的有效值为 4 A

D.变压器的输入功率为 880 W

解析:根据接入电压 u=11 000 2sin 100πt,输入电压有效值为 11 000 V,要使“220

P V 880 W”的电器正常工作,则通过用电器的电流为 I=U=4 A,副线圈输出电压为 U 出=

Ir+U=4×6 V+220 V=244 V,原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比,为 2 750∶

61,A 错误,C 正确;交流电的频率 f=2ωπ=1020ππ=50(Hz),B 错误;变压器的输出功率 P

出=PRL+Pr=880 W+42× 6 W=976 W,D 错误。 答案:C

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5.(2012·山东高考改编)图 2 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 5 000 V 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( )
图2 A.电压表的示数等于 5 V B.电压表的示数等于 5 2 V C.实现点火的条件是nn21>1 000 D.实现点火的条件是nn21<1 000 解析:电压表示数为电压有效值,由题图乙可得 U= Um = 5 V,选项 A、B 错误;副线
22 圈电压峰值为 5 000 V 时,nn21=UUmm12=1 000,由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于 5 000 V,故nn12>1 000,选项 C 正确、D 错误。
答案:C 6.(2012·天津高考)通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率 P,原线圈的 电压 U 保持不变,输电线路的总电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时,线路损耗的 电功率为 P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,线路损耗的电功率为 P2,则 P1 和PP21分 别为( )
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A.PkRU,1n

B.(kPU)2R,1n

PR 1 C.kU,n2

D.(kPU)2R,n12

解析:当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时,副线圈输出电压为 kU,输出电流 I=kPU,

线路损耗的电功率为 P1=I2R=(kPU)2R。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk,副线圈输

出电压为 nkU,输出电流 I′=nPkU,线路损耗的电功率为 P2=I′2R=(nkPU)2R。PP21=n12,选

项 D 正确,A、B、C 错误。

答案:D

7.图 3 是街头变压器通过降压给用户供电的示意图,变压器输

入电压是市电网的电压,不会有很大的波动。输出电压通过输电线

输送给用户,输电线的电阻用 R0 表示,滑动变阻器 R 表示用户用电

图3

器的总电阻,当滑动变阻器触头 P 向下移动时,下列判断错误的是( )

A.相当于用电器的数目增加

B.V1 示数随 V2 示数的增大而增大

C.A1 示数随 A2 示数的增大而增大

D.变压器的输入功率增大

解析:原线圈电压 U1 由市电网决定,不会随用户电阻的变化而变化,而副线圈两端电 压 U2 由原线圈电压及原、副线圈匝数比确定,故也不发生变化,选项 B 错误;当滑动变阻 器触头 P 向下移动时,用户用电器总电阻减小,意味着用电器数目增加,而 U2 不变,所以 电流 I2 变大,即 A2 示数变大,输出功率变大,这就决定了输入功率也变大,又因为 U1 不变, 故 I1 变大,即 A1 示数变大,故选项 A、C、D 正确,B 错误。

答案:B

8. 自耦变压器的特点是在铁芯上只绕一个线圈,它的结构如图 4

所示,P、M 之间可以当作一个线圈,移动滑动触头 P,可以改变这个线

圈的匝数;N、M 之间可以当作另一个线圈,N、M 与一个滑动变阻器相

连,Q 为滑动变阻器的滑动触头。下列论述正确的是( )

图4

A.当恒压交流电源接到 a、b 时,向上移动滑动触头 P,电压表 V1 的示数不变,V2 示数

增大

B.当恒压交流电源接到 a、b 时,向上移动滑动触头 P,电压表 V1 的示数变大,V2 示数 也增大

C.当恒压交流电源接到 c、d 时,向上移动滑动触头 Q,电压表 V1 的示数不变,V2 示数

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也不变

D.当恒压交流电源接到 c、d 时,向上移动滑动触头 Q,电压表 V1 的示数变大,V2 示数 不变

解析:令 a、b 间线圈匝数为 n1,M、N 间线圈匝数为 n2,则Un11=UnM2N,即 UMN=Un1n1 2,显然,

当 n1 增大而 U1、n2 不变时,UMN 减小,即电压表 V2 示数变小,因是恒压交流电源,故 V1 示数 不变,A、B 两项错。当恒压交流电源接 c、d 时,向上移动触头 Q 时,c、d 间电压表 V2 示 数不变,而 N、M 间电压增大;同理,由变压器的变压比公式可推知,电压表 V1 示数变大, D 项正确。

答案:D

二、填空题(本题包括 1 小题共 10 分,把答案填在题中横线上或按题目要求作答)

9. (10 分)一台理想变压器,其原线圈 2 200 匝,副线圈 440 匝,

并接一个 100 Ω的负载电阻,如图 5 所示。

(1)当原线圈接在 44 V 直流电源上时,电压表示数为________ V,

电流表示数为________ A。

图5

(2)当原线圈接在 220 V 交流电源上时,电压表示数为________ V,电流表示数为

________ A。此时输入功率为________ W。

解析:(1)原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈

的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也

为零。

(2)由UU21=nn21得电压表示数 U2=U1nn21=220×2442000 V=44 V 电流表示数 I2=UR2=14040 A=0.44 A

对于理想变压器,

P 入=P 出=I2U2=0.44×44 W=19.36 W。 答案:(1)0 0 (2)44 0.44 19.36

三、计算题(本题包括 3 小题,共 42 分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要

演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单

位)

10.(10 分)一台降压变压器原、副线圈匝数之比为 4∶1,供照明电路用电,原线圈所

加交变电压 u1=1 410sin 100πt V,照明电路连接导线的总电阻 R=1.0 Ω,问能使多少 盏“220 V,40 W”的电灯正常发光?

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解析:要使用电器正常工作,必须使用电器两端电压达到其额定值 220 V。由电源电压

u1=1 410sin 100πt V,得加在原线圈上的电压的有效值

U1=

U1m =1 2

410 2

V=1

000

V

根据变压器公式UU12=nn12, 所以副线圈两端电压 U2=250 V 此时由副线圈作为“电源”,对电灯供电。设共需并联 n 盏电灯,每盏灯正常发光时的 电流为 I0=PU00=24200=121 A 根据欧姆定律,由 U2=nI0R+U0, 得可供灯数为 n=U2I-0RU0=165(盏) 答案:165 盏

11. (16 分)如图 6 所示,一理想变压器的原线圈接在电压为

220 V 的正弦交流电源上,两副线圈匝数分别为 n2=16 匝、n3=144

匝,通过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36 V 18 W”的灯

泡相连(灯泡电阻不变),当开关接 1 时,灯泡正常发光,求:

(1)原线圈的匝数 n1;

图6

(2)当开关接 2 时,灯泡两端电压的有效值。

解析:(1)当开关接 1 时灯泡正常工作,所以 U3=36 V,根据UU31=nn31得

n1=UU1n3 3=220× 36144匝=880 匝。

(2)设当开关接 2 时,副线圈两端电压为 U23

则UU213=n2+n1 n3

故 U23=2208×80160 V=40 V

根据有效值的定义知: UR2·T=4R02·T2+0

所以灯泡两端电压的有效值 U=20 2 V,即 28.28 V。 答案:(1)880 匝 (2)28.28 V

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12.(16 分)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)

转化为电能,为了合理地利用这些能源,发电站要修建在靠近这些天然资源的地方,但用

电的地方却分布很广,因此需要把电能输送到远方。某电站输送电压为 U=6 000 V,输送

功率为 P=500 kW,安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差 4 800 kW·h(即

4 800 度电)。试求:

(1)输电效率和输电线的电阻;

(2)若要使输电损失的功率降到输送功率的 2%,发电站应使用多高的电压向外输电?

解析:(1)依题意输电线上损失的功率为

P

4 损=

800 24

kW=200

kW

则输电效率η=P-PP损=5005-00200×100%=60%

根据 P 损=I2R 线,又 P=IU 所以 R 线=PPU损2=5200006××011000000002 Ω=28.8 Ω。

(2)设升压至 U′可满足要求,则输送电流 I′=UP′

输电线上损失的功率为 P 损′=I′2R 线=P×2%=10 000 W 联立以上各式,代入数据解得 U′=2.68×104 V。 答案:(1)60% 28.8 Ω (2)2.68×104 V

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