魯科版選修32 變壓器、電能的遠距離傳輸 第1課時 作業(yè).doc

選修3-2.4.2變壓器、4.3電能的遠距離傳輸(40分鐘 100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題7分，共70分。每小題至少一個答案正確，選不全得4分)1.如圖所示，理想變壓器初級線圈的匝數為n1，次級線圈的匝數為n2，初級線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表v的示數為220 v，負載電阻r44 ，電流表a1的示數為0.20 a。下列判斷中正確的是( )a.初級線圈和次級線圈的匝數比為21b.初級線圈和次級線圈的匝數比為51c.電流表a2的示數為0.1 ad.電流表a2的示數為0.4 a2.理想變壓器原、副線圈兩側一定相同的物理量有( )a.交變電流的頻率b.交變電流的功率c.磁通量的變化率d.交變電流的電壓的最大值3.我國“西電東送”采用高壓輸電，繼三峽至常州500 kv直流輸電工程后，又實現了三峽至廣東的500 kv直流輸電工程。采用高壓直流輸電有利于不同發(fā)電機為同一電網供電和不同電網的互聯。已知發(fā)電機輸出電壓為450 v，關于高壓直流輸電，下列說法正確的是( )a.高壓輸電可以減小輸電電流，從而減小輸電線的能量損耗b.為實現高壓直流輸電，可以用變壓器直接改變恒定電流的電壓c.升壓變壓器原、副線圈的匝數之比為910 000d.恒定的直流輸電可以有效消除交流高壓輸電中感抗和容抗的影響4.一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調電阻r。設原線圈的電流為i1,輸入功率為p1,副線圈的電流為i2,輸出功率為p2,當r增大時( )a.i1減小,p1增大b.i1減小,p1減小c.i2增大，p2減小d.i2增大,p2增大5.通過一理想變壓器,經同一線路輸送相同的電功率p,原線圈的電壓u保持不變,輸電線路的總電阻為r。當副線圈與原線圈的匝數比為k時,線路損耗的電功率為p1,若將副線圈與原線圈的匝數比提高到nk,線路損耗的電功率為p2,則p1和分別為( )a., b.c.,d.,6.如圖甲，一理想變壓器原、副線圈匝數比n1n2=115，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，副線圈僅接入一個10 的電阻。則( )a.變壓器的輸入電壓最大值是220 vb.正弦交變電流的周期是110-3 sc.變壓器的輸入功率是1103 wd.電壓表的示數是100 v7.如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數之比為41，原線圈接入一電壓為u=u0sint的交流電源，副線圈接一個r=27.5 的負載電阻。若u0=220 v，=100 rad/s,則下述結論正確的是( )a.副線圈中電壓表的讀數為55 vb.副線圈中輸出交流電的周期為sc.原線圈中電流表的讀數為0.5 ad.原線圈中的輸入功率為110 w8.為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 v，變電所需適時進行調壓，圖甲為調壓變壓器示意圖。保持輸入電壓u1不變，當滑動接頭p上下移動時可改變輸出電壓。某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖乙所示。以下正確的是( )a.u2=190sin(50t) vb.u2=190sin(100t) vc.為使用戶電壓穩(wěn)定在220 v，應將p適當下移d.為使用戶電壓穩(wěn)定在220 v，應將p適當上移9.(能力挑戰(zhàn)題)如圖所示的電路中，有一自耦變壓器，左側并聯一只理想電壓表v1后接在穩(wěn)定的交流電源上；右側串聯燈泡l和滑動變阻器r，r上并聯一只理想電壓表v2。下列說法中正確的是( )a.若f不動，滑片p向下滑動時，v1示數變大，v2示數變小b.若f不動，滑片p向下滑動時，燈泡消耗的功率變小c.若p不動，滑片f向下移動時，v1、v2的示數均變小d.若p不動，滑片f向下移動時，燈泡消耗的功率變大10.如圖所示，50匝矩形閉合導線框abcd處于磁感應強度大小為bt的水平勻強磁場中，線框面積s0.5 m2，線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸oo以角速度200 rad/s勻速轉動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 v 60 w”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 a，下列說法正確的是( )a.圖示位置穿過線框的磁通量為零b.線框中產生交變電壓的有效值為500 vc.變壓器原、副線圈匝數之比為2511d.允許變壓器輸出的最大功率為5 000 w二、計算題(本大題共2小題，共30分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位)11. (14分)圖甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u -t圖像如圖乙所示。若只在ce間接一只rce400 的電阻，或只在de間接一只rde225 的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80 w。(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達式；(2)求只在ce間接400 電阻時，原線圈中的電流i1；(3)求ce和de間線圈的匝數比。12.(16分)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相差4 800 kwh。求：(1)輸電效率和輸電線的總電阻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？答案解析1.【解析】選b。由題意可求得初級線圈的功率，利用理想變壓器初、次級線圈中的功率相等可求得次級線圈中的電流，再利用初、次級線圈中的電流之比可求得兩線圈的匝數比。由電壓表v的示數和電流表a1的示數可得初級線圈中的功率p1u1i1，p1p2，所以電流表a2的示數為i21.0 a，c、d錯誤；初級線圈和次級線圈的匝數比，a錯誤，b正確。2.【解析】選a、b、c。理想變壓器原、副線圈中交變電流的頻率相同，因為磁通量始終相同，變化的周期一樣，a項正確；理想變壓器沒有能量損耗，b項正確；磁通量一樣，變化率也一樣，但根據公式e=，匝數不同，e的最大值也就不一樣，c項正確，d項錯誤。3.【解析】選a、c、d。采用高壓直流輸電，可以減小輸電電流及交流輸電中感抗和容抗的影響，a、d正確；變壓器是利用互感現象進行工作的，對直流電路無變壓作用，b錯誤；發(fā)電機發(fā)出的是正弦交變電流，先用變壓器升壓后再用整流器變成直流，變壓器的匝數比為,故c正確。4.【解析】選b。原、副線圈匝數不變，輸出電壓不變，r增大，i2減小，p2減小，從而推知，i1減小，p1減小,b項正確。5.【解題指南】解答本題的思路：【解析】選d。原線圈的電流為i1=，由于p、u不變，故i1不變，由得；由得，則，故選項d正確。6.【解析】選a、c。由圖乙可知，輸入電壓最大值為220v,有效值為220 v，周期為210-2 s,故a正確，b錯誤；根據變壓器原副線圈電壓關系得輸出電壓有效值為u2=100 v,則電壓表的示數為100 v，d錯誤；變壓器的輸入功率為p= =1 000 w,c正確。7.【解析】選c。原線圈中的輸入電壓的有效值為u=220 v,由變壓器的變壓原理可知,副線圈輸出電壓的有效值為u=55 v,a錯誤；副線圈中的電流i= a=2 a，原線圈中的電流i=i=0.5 a,c正確；原線圈中的輸入功率p=ui=2200.5 w=110 w,d錯誤；交流電的周期,b錯誤。8.【解析】選b、d。由圖像可知，正弦式交變電壓的最大值為190 v，其周期為0.02 s,可得其表達式為u2=190sin(100t)v，b選項正確。在u1、n2不變的前提下通過改變n1來使u2增大，由可得應使n1減小，故應將p適當上移，d選項正確。9.【解析】選b。若f不動，滑片p向下滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變大，則副線圈回路中總電阻變大，則回路中電流減小，燈泡兩端電壓減小，功率變小，滑動變阻器兩端電壓變大，v2的示數變大，而原線圈兩端電壓不變，則a錯誤、b正確；若p不動，滑片f向下移動時，根據理想變壓器特點可知原線圈兩端電壓不變，副線圈兩端電壓減小，則副線圈回路中電流變小，燈泡l消耗的功率減小，電壓表v2的示數減小，c、d錯誤?！咀兪絺溥x】如圖所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市電網的電壓，不會有很大的波動，輸出電壓通過輸電線輸送給用戶。輸電線的電阻用r0表示，變阻器r表示用戶用電器的總電阻，當滑動變阻器觸頭p向下移動時，下列說法中正確的是( )a.與增加用電器的數目達到的效果相同b.a1表的示數隨a2表的示數的增大而增大c.v1表的示數隨v2表的示數的增大而增大d.變壓器的輸入功率增大【解析】選a、b、d。當滑動變阻器觸頭p向下移動時，用電器的總電阻減小，相當于并聯的用電器數目增加，同時變壓器的輸入功率增大，a、d對；電網供電是“用多少供多少”，輸出電流增大則輸入電流增大，b正確；但變壓器的輸出電壓則由輸入電壓決定，當輸入電壓和變壓器的匝數比一定時，輸出電壓一定，c錯。10.【解析】選c、d。圖示位置為中性面，穿過線框的磁通量為最大，a錯；線框中產生交變電壓的最大值為emaxnbs500 v，其有效值應為u500 v，b項錯；副線圈接入一只“220 v 60 w”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，故副線圈的電壓為220 v，根據原、副線圈的電壓比等于匝數比，得原、副線圈匝數比為2511，c對；熔斷器允許通過的最大電流為10 a，即原線圈上的最大功率為5 000 w，根據能量守恒定律知，允許變壓器輸出的最大功率為5 000 w，故d項對。11.【解析】(1)由題圖乙知=200 rad/s，(2分)輸入電壓瞬時值uab=400sin(200t) v(1分)(2)電壓有效值u1= =200 v理想變壓器p1=p2原線圈中的電流=0.28 a(3分)(3)設ab間匝數為n1，根據變壓器規(guī)律有(3分)由題意有：，(2分)聯立可得：(3分)答案：(1)uab=400sin(200t) v(2)0.28 a(3)4312.【解析】(1)輸送功率p=500 kw,一晝夜輸送電能e=pt=12 000 kwh(1分)輸電線上損失的電能e=4 800 kwh(1分)終點得到的電能e=e-e=7 200 kwh,(1分)所以輸電效率=60%(1分)輸電線上的電流i=100 a(2分)輸電線損耗功率pr=i2r,(2分)其中pr=200 kw(1分)得r=20 。(2分)(2)輸電線上損耗功率(2分)原來pr=200 kw,現在要求pr=10 kw,(1分)解得輸電電壓應調節(jié)為u=22.4 kv。(2分)答