教科版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的传输习题

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的传输习题，共5页。试卷主要包含了输电能耗演示电路如图所示，答案等内容，欢迎下载使用。


A．a是升压变压器，b是降压变压器
B．a是降压变压器，b是升压变压器
C．a的输出电压等于b的输入电压
D．a的输出电压等于输电线上损失的电压
2．如图所示，某发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，连接两理想变压器的导线总电阻为8Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )
A．1∶22 190∶11B．1∶16 200∶11
C．1∶16 190∶11D．1∶22 200∶11
3．(多选)如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250V，输出功率P1＝100kW，输电线电阻R＝8Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是( )
A．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
B．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小
C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比为n1∶n2＝1∶16
D．用10000V高压输电，输电线损耗功率为8000W
4．(多选)输电能耗演示电路如图所示．左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5V的正弦交流电．连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10Ω.开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是( )
A．r＝10ΩB．r＝5Ω
C．P＝45WD．P＝22.5W
5．(多选)为保障医院用电安全，供电部门专门为医院ICU病房区设计供电系统以及输电电路如图．线框ABCD的匝数n＝100匝，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以3000转/分的转速匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250V，降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，降压变压器的副线圈接入到病房区供电，两变压器间的输电线等效电阻R＝20Ω，变压器均为理想变压器．医院有五间标准ICU病房，病房内医疗设备额定工作电压均为U＝220V，每间病房的最大功率为P＝4400W．当五间病房均满负荷工作时( )
A．输电线上损失的电压为500V
B．匀强磁场B的大小为eq \f(\r(2),10π)T
C．升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶6
D．该供电系统的输电效率为80%
6.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P输出＝20kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电．为了减少电能损失，利用理想变压器升压后，使用2kV高压输电，最后利用理想变压器降压后，用户得到的电压和功率分别为220V和19kW.求：
(1)升压变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)；
(2)输电线总电阻R；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n3,n4).
7．某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为B＝eq \f(\r(2),10π)T的水平匀强磁场中，线框面积为S＝0.25m2，匝数为100匝，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100πrad/s匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比1∶20，降压变压器的副线圈接入若干“220V，100W”的灯泡，两变压器间的输电线等效电阻R＝20Ω，变压器均为理想变压器．当发电机输出功率为5×104W时，灯泡正常发光．求：
(1)电压表读数；
(2)输电线上损失的功率；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数之比．
微点10 远距离输电过程的分析
1．答案：A
解析：因能量损失与输送电压的平方成反比故为减小电路能量损耗，要用高压送电，到用户要进行降压．故a为升压变压器，b是降压变压器，故A正确，B错误；因电路导线有电阻，会有电压损失，故a的输出电压要大于b的输入电压．且a的输出电压减去输电线上的损失电压等于b的输入电压，故C、D错误．故选A.
2．答案：C
解析：输电线损失功率为P损＝100×103×5%W＝5×103W，所以输电线电流I2＝eq \r(\f(P损,R总))＝25A，升压变压器原线圈电流I1＝eq \f(P总,U1)＝400A，故升压变压器原、副线圈匝数比eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)＝eq \f(1,16)，升压变压器副线圈两端电压U2＝eq \f(n2,n1)U1＝4000V，输电线损失电压U损＝I2R总＝200V，降压变压器原线圈电压U3＝U2－U损＝3800V，故降压变压器原、副线圈匝数比为eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(190,11)，A、B、D错误，C正确．故选C.
3．答案：BC
解析：电站的输出电压没有变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，电站的输出功率突然增大，则根据P＝UI，输电线上的电流增大，根据U损＝I线R，U3＝U2－U损，可知降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，故A错误，B正确；输电线损耗比例为5%时，根据ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R，ΔP＝5%P1，解得I线＝25A，升压变压器原线圈的电流为I1＝eq \f(P1,U1)＝400A，升压变压器的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(I线,I1)＝eq \f(1,16)，故C正确；输送电流为I′＝eq \f(P1,U′)＝10A，损失功率为ΔP′＝I′2R＝800W，故D错误．
4．答案：BD
解析：设左侧变压器原线圈两端的电压为U1，副线圈两端的电压为U2，右侧变压器原线圈两端的电压为U3，副线圈两端的电压为U4，由题意可知U1＝7.5V，eq \f(U1,U2)＝eq \f(1,3)，解得U2＝22.5V，S接1时，P′＝eq \f(U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(4)) ,R)，解得U4＝10V，由eq \f(U3,U4)＝eq \f(2,1)，解得U3＝20V，所以输电线上损耗的电压为ΔU＝U2－U3＝eq \f(P′,U3)r，解得r＝5Ω，A错误，B正确；S接2时，设输电线上的电流为I，则R上的电流为eq \f(I,2)，则U′3＝U2－Ir，U′4＝eq \f(I,2)R，而eq \f(U′3,U′4)＝eq \f(1,2)，联立解得I＝3A，所以此时R上的功率P＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(I,2)))eq \s\up12(2)R＝22.5W，C错误，D正确．
5．答案：BC
解析：当五间病房均满负荷工作时，降压变压器副线圈的电流I4＝5×eq \f(P,U)＝100A，根据变压器原副线圈电流关系eq \f(I4,I3)＝eq \f(n3,n4)，代入数据得降压变压器原线圈的电流为I3＝20A，所以输电线上损失的电压为ΔU＝I3R＝20×20V＝400V，故A错误；线框转动的角速度为ω＝2πn转＝2π×eq \f(3000,60)rad/s＝100πrad/s，线框在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，感应电动势最大值Em＝nBSω＝250eq \r(2)V，解得B＝eq \f(\r(2),10π)T，故B正确；根据变压器原副线圈电流关系eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，U4＝220V，解得U3＝1100V，设升压变压器原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，在输电回路中有U2＝U3＋ΔU＝1100＋400V＝1500V，则升压变压器得原副线圈匝数之比eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(250,1500)＝eq \f(1,6)，故C正确；该供电系统的输电效率为η＝eq \f(5P,5P＋I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) R)×100%＝73.3%，故D错误．
6．答案：(1)eq \f(1,5) (2)10Ω (3)eq \f(95,11)
解析：(1)升压变压器原、副线圈匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)，解得eq \f(n1,n2)＝eq \f(400V,2000V)＝eq \f(1,5).
(2)输电线损失的电功率P损＝20kW－19kW＝1000W，输电线上的电流I2＝eq \f(P输出,U2)＝10A，所以R＝eq \f(P损,I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )＝eq \f(1000,102)Ω＝10Ω.
(3)降压变压器原线圈上电压U3＝U2－I2R＝(2000－10×10) V＝1900V，所以降压变压器原、副线圈匝数比为eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)，解得eq \f(n3,n4)＝eq \f(1900,220)＝eq \f(95,11).
7．答案： (1)250V (2)2000W (3)240∶11
解析：(1)矩形闭合导体框ABCD在匀强磁场中转动时，产生的交流电的最大值为：Em＝nBSω＝100×eq \f(\r(2),10π)×0.25×100πV＝250eq \r(2)V，
电压表读数为电压的有效值：U＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(250\r(2),\r(2))V＝250V；
(2)发电机的输出电压为U1＝U＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(250\r(2),\r(2))V＝250V，
升压变压器的输出电压：U2＝eq \f(U1n2,n1)＝eq \f(250×20,1)V＝5000V
当发电机输出功率为5×104W时，
I2＝eq \f(P,U2)＝eq \f(5×104,5000)A＝10A
则输电线上损失的功率为：ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) R＝102×20W＝2000W
(3)降压变压器原线圈上的电压为：U3＝eq \f(P－ΔP,I2)＝eq \f(50000－2000,10)V＝4800V，
又由题意知，灯泡正常发光，所以U4＝220V
所以降压变压器原、副线圈的匝数之比为：eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(4800,220)＝240∶11