1、第第 4 章章 远距离输电远距离输电 章末检测章末检测 (时间：60 分钟 满分：100 分) 一、选择题(共 12 小题，每小题 6 分，共 72 分。17 题为单项选择 题，812 题为多项选择题) 1.为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格， 可采取的措施有( ) A.提高输送功率 B.应用超导体材料做输电线 C.提高高压输电的电压 D.减小输电导线的横截面积 解析 电路中损失的功率 PI2R，可见，要减少远距离输电的损耗， 一是可以减小输电线的电阻，如增加输电导线的横截面积，或换用导 电性能好的材料，但目前超导材料还没有进入大规模实用阶段，且不 利于降低电费价格，选项 B、D 错误；二
2、是减小输电电流，即提高高 压输电的电压，选项 C 正确；提高输送功率，损失也相应增加，不能 达到目的，选项 A 错误。 答案 C 2.关于三相交变电压，下列说法正确的是( ) A.相电压一定大于线电压 B.相电压一定小于线电压 C.三相交变电压不再满足峰值 Em 2E有效的关系 D.以上说法都不对 解析 在电源的星形接法中，相电压小于线电压，而三角形接法中相 电压等于线电压，故 A、B 错误；三相交变电流的峰值与有效值仍满 足 Em 2E有效，C 错误。 答案 D 3.理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1n2101，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
3、之比 f1f2101 B.原、副线圈两端电压之比 U1U2101 C.原、副线圈内交变电流之比 I1I2110 D.变压器输入和输出的功率之比 P1P211 解析 根据变压器的电压比U1 U2 n1 n2和电流比 I1 I2 n2 n1可知选项B、 C正确； 对于理想变压器，输入与输出的功率应相等，即 P1P2，所以选项 D 正确。变压器不改变电流频率，A 错误。 答案 A 4.钳形电流表的外形和结构如图 1 甲所示。图甲中电流表的读数为 1.2 A。图乙中用同一电缆线绕了 3 匝，则( ) 图 1 A.这种电流表能测直流电流，图乙的读数为 2.4 A B.这种电流表能测交流电流，图乙的读数为
4、 0.4 A C.这种电流表能测交流电流，图乙的读数为 3.6 A D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为 3.6 A 解析 当用同一电缆线绕了3匝， 加在电流表上的电压为原来的3倍， 电流也为原来的 3 倍。C 正确。 答案 C 5.某单位一小型交流发电机由匝数为 50、面积为 S0.5 m2的矩形闭 合导线框组成，线框可绕垂直于匀强磁场的轴 OO以角速度 200 rad/s 匀速转动，磁场的磁感应强度大小为 B 2 10 T，线框电阻不 计。发电机正常工作时，从线框经过中性面开始计时，产生的交流电 经一理想变压器给一个小灯泡供电，如图 2 所示，发电机没有画出。 小灯泡
5、上标有“220 V 60 W”字样，且灯泡正常发光，图中电压表为 理想交流电表，则下列说法不正确的是( ) 图 2 A.变压器输入电压的瞬时值为 u500 2sin(200t)V B.电压表的示数为 500 V C.变压器原、副线圈匝数比为 2511 D.线框在中性面位置时穿过线框的磁通量为零 解析 发电机输出电压最大值 UmnBS500 2 V，变压器输入电 压的瞬时值为 u500 2sin(200t)V，A 正确；变压器输入电压的有效 值为 U1500 V， 输出电压的有效值为 U2220 V， 根据变压比公式有 n1 n2 U1 U2 25 11， B、 C 正确； 线框在中性面位置时穿
6、过线框的磁通量最大， 磁通量的变化率为零，D 错误。 答案 D 6.如图 3 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 3 A.交流电压表 V2和 V3的示数一定都变小 B.交流电压表 V3的示数变小 C.交流电流表 A1、A2和 A3的示数一定变大 D.只有 A1的示数变大 解析 在理想变压器中，因为 U 不变，故 V2示数不变；闭合 S 时， 负载电阻变小，副线圈中电流 I2增大，A2示数增大，由 P入P出，即 I1U1I2U2可知，A1示数增大，因为 ab 和 cd 导线的电阻不可忽略， V3
7、测 R2两端电压，故 V3示数变小。R1两端电压减小，故流过 R1处的 电流 I3变小，A3示数变小，故 B 正确。 答案 B 7.如图 4 所示，匝数为 100 匝的矩形线圈 abcd 处于磁感应强度 B 6 2 25 T 的水平匀强磁场中，线圈面积 S0.5 m 2，内阻不计。线圈绕垂 直于磁场的轴以角速度 10 rad/s 匀速转动。线圈通过金属滑环与 理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”灯泡， 灯泡正常发光，下列说法中正确的是( ) 图 4 A.通过灯泡的交变电流的频率是 50 Hz B.变压器原、副线圈匝数之比为 101 C.矩形线圈中产生的电动势的最大
8、值为 120 V D.若将灯泡更换为“12 V 24 W”且保证其正常发光，需要增大矩形线 圈的转速 解析 由 2f 可得通过灯泡的交变电流的频率是 5 Hz，选项 A 错 误；矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应电动势最大值为 NBS 100 6 2 25 0.5 10 V120 2 V，变压器输入电压为 120 V，由变压 器变压公式可知， 变压器原、 副线圈匝数之比为 101， 选项 B 正确， C 错误；若将灯泡更换为“12 V 24 W”且保证其正常发光，不需要增 大矩形线圈的转速，选项 D 错误。 答案 B 8.如图 5 所示，图 a 是远距离输电线路的示意图，图 b 是用户得到的
9、 电压随时间变化的图象，已知降压变压器的匝数比为 101，不考虑 降压变压器与用户间导线的电阻，则( ) 图 5 A.发电机输出交流电的频率是 50 Hz B.升压变压器的输出电压为 2 200 V C.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 解析 根据题图 b 所示的用户得到的电压随时间变化的图象，可知该 交变电流的电压最大值为 220 2 V， 周期是 T0.02 S， 频率是 f1 T 50 Hz。 由于变压器不改变正弦交变电流的频率， 所以发电机输出交流 电的频率是 50 Hz，选项 A 正确；用户得到的电压为 U220
10、 V，根据 变压器的变压公式可知， 降压变压器的输入电压为 2 200 V。 由于输电 线上有电压损失， 所以升压变压器的输出电压一定大于 2 200 V， 选项 B 错误；根据变压器的功率关系，输出功率决定输入功率，输电线的 电流不但与降压变压器原、副线圈的匝数比有关，还与用户的电功率 有关，用户使用的电功率越大，输电线中电流就越大，选项 C 错误； 当用户用电器的总电阻增大时，用户使用的电功率减小，输电线上电 流减小，输电线上损失的功率减小，选项 D 正确。 答案 AD 9.如图 6 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
11、，变压器 原、副线圈的匝数分别为 n1、n2， 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 6 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n2 n11 000 D.实现点火的条件是n2 n15 000，所以n2 n11 000，C 正确，D 错误。 答案 BC 10.如图 7 为某发电站电能输送示意图。已知发电机的输出电压、输电 线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变，若用户电阻 R0减小， 下列说法正确的是( ) 图 7 A.发电机的输出功率增大 B.
12、输电线上的功率损失减小 C.用户得到的电压减小 D.输电线输送电压减小 解析 若用户电阻减小，则降压变压器输出功率增大，导致发电机的 输出功率增大，选项 A 正确；若用户电阻减小，降压变压器输出功率 增大，导致输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，输电线上的 功率损失增大，选项 B 错误；输电线上损失电压增大，降压变压器原 线圈输入电压减小，由于降压变压器的原、副线圈匝数比不变，降压 变压器副线圈输出电压(即用户得到的电压)减小，选项 C 正确；根据 题给发电机的输出电压不变，升压变压器的原线圈输入电压不变。由 于升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则输电线上输送电压不变， 选项 D 错误。
13、答案 AC 11.如图 8 所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表 、理想 电压表 ，副线圈上通过输电线接有一个灯泡 L，一个电吹风 M，输 电线的等效电阻为 R，副线圈匝数可以通过调节滑片 P 改变。S 断开 时，灯泡 L 正常发光，滑片 P 位置不动，当 S 闭合时，以下说法中正 确的是( ) 图 8 A.电压表读数增大 B.电流表读数减小 C.等效电阻 R 两端电压增大 D.为使灯泡 L 正常发光，滑片 P 应向上滑动 解析 当 S 闭合时，变压器副线圈电路电流增大，两端电压不变，电 压表读数不变，选项 A 错误；由于变压器输出功率增大，则输入电流 增大，电流表读数增大，选项 B
14、错误；由于输电线中电流增大，所以 输电线等效电阻R两端电压增大， 选项C正确； 为使灯泡L正常发光， 应该增大变压器输出电压，滑片 P 应向上滑动，选项 D 正确。 答案 CD 12.如图 9，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b。当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯均能正常发光，下 列说法正确的是( ) 图 9 A.原、副线圈匝数比为 91 B.原、副线圈匝数比为 19 C.此时 a 和 b 的电功率之比为 91 D.此时 a 和 b 的电功率之比为 19 解析 由题意知 U10U灯，a、b 均正常发光，则变压器输入电压 U1 9U灯，而输出电压 U2U灯
15、，所以原、副线圈匝数比 n1n2U1 U291，而 I1I2n2n119，所以两灯功率之比 PaPb U灯I1U灯I219，选项 A、D 正确。 答案 AD 二、非选择题(共 2 小题，共 28 分。解答题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) 13.(14 分)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图 10 所示。在磁极和 圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角 均为4 9，磁场均沿半径 方向。匝数为 N 的矩形线圈 abcd 的边长 abcdl，bcad2l。线 圈以角速度 绕中心轴匀速转动，bc 和 ad 边同时
16、进入磁场。在磁场 中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为 B、方向始终与两边的运 动方向垂直。线圈的总电阻为 r，外接电阻为 R。求： 图 10 (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小 Em； (2)线圈切割磁感线时，bc 边受安培力的大小 F； (3)外接电阻上电流的有效值 I。 解析 (1)bc、ad 边的运动速度 v l 2 感应电动势 Em2NB(2l)v 解得 Em2NBl2。 (2)电流 Im Em rR，安培力 F2NBIml 解得 F4N 2B2l3 rR 。 (3)一个周期内，通电时间 t4 9T R 上消耗的电能 WI2 mRt 且 WI 2RT 解得 I 4NBl2 3
17、（rR）。 答案 (1)2NBl2 (2)4N 2B2l3 rR (3) 4NBl2 3（rR） 14.(14 分)一台小型发电机的最大输出功率为 100 kW，输出电压恒为 500 V，现用电阻率为 1.8 10 8 m，横截面积为 105 m2 的输电线向 4 103 m 远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损 失功率不得超过发电机总功率的 4%，求： (1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？ (2)如果用户用电器的额定电压为 220 V，那么所用的理想降压变压器 原、副线圈的匝数比是多少？ (3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大 于、小
18、于还是等于 220 V？若用电器电路中电流为 100 A，求此时用电 器两端的电压数值。 解析 (1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为 r2l S 1.8 10 82 4 10 3 10 5 14.4 由题意知 P损P 4% P U2 2 r 代入数据得 U26 000 V 升压变压器原、副线圈匝数比n1 n2 U1 U2 500 V 6 000 V 1 12。 (2)输电线上的电流 I2 P U2 105 6 103 A 50 3 A 损失电压 U损I2r50 3 14.4 V240 V 而降压变压器输入电压 U3U2U损6 000 V240 V5 760 V n3 n4 U3 U4 5 760 V 220 V 288 11 降压变压器原、副线圈匝数比为 28811。 (3)用电器总数减少时，用电器两端电压将增大 由题知 I4100 A，则由I4 I3 n3 n4 288 11 所以输电线上的电流 I3275 72 输电线损失电压 U损I3r275 72 14.4 V55 V 而 U1、U2不变 降压变压器输入电压 U3U2U损(6 00055) V5 945 V 由U3 U4 n3 n4得 用电器两端电压 U4n4 n3U3 11 288 5 945 V227 V。 答案 (1)112 (2)28811 (3)大于 220 V 227 V
