假期作业6 变压器电能的输送-【快乐假期】2025年高二物理暑假大作业

　　　假期作业６　变压器　电能的输送　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　发电厂电能输送原理如图所示． (１)设计输电线路时,输送功率相同的情况下, 输送电压U 越大,输电导线产生的损耗功 率越大． (　　) (２)增大输电导线横截面积有助于减少输电过 程中的电能损失． (　　) (３)用户开启用电器越多,输电导线损耗功率 越大． (　　) (４)用户开启用电器越多,通过发电机线圈的 电流越大． (　　) (５)输电导线损耗功率为P＝U ２ R． (　　) (６)高压输电的目的是增大输电的电流． (　　) (７)变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流 决定． (　　) 一、选择题 １．有些机床为了安全,照明电灯用的电压是 ３６V,这个电压是把３８０V的电压降压后得 到的．如果变压器的原线圈是１１４０匝,副 线圈是 (　　) A．１０８１匝 B．１８００匝 C．１０８匝 D．８０１０匝 ２．一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有 一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈．通过 滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为 副线圈．在a、b间输入电压为U１ 的交变电流 时,c、d间的输出电压为U２．在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到N 点的过程中 (　　) A．U２＞U１,U２ 降低 B．U２＞U１,U２ 升高 C．U２＜U１,U２ 降低 D．U２＜U１,U２ 升高 ３．(多选)如图所示,理想 变压器的副线圈上通 过输电线接两个相同 的灯泡 L１ 和 L２,输电 线的等效电阻为R,开始时,开关S断开,当 S接通时,以下说法中正确的是 (　　) A．副线圈两端 M、N 的输出电压减小 B．副线圈输电线的等效电阻R 上的电压将 增大 C．通过灯泡L１ 的电流减小 D．原线圈中的电流增大 ４．(多选)如图为理想变压器所接电源电压的 波形,已知原、副线圈的匝数之比n１∶n２＝ １０∶１,串联在原线圈电路中的电流表的示 数为１A,下列说法正确的为 (　　) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ５１ A．变压器输出端所接电压表的示数为２２２V B．变压器的输出功率为２２０W C．若n１＝１００匝,则穿过变压器每匝副线圈的 磁通量的变化率的最大值为２．２ ２Wb/s D．变压器输出的交流电的方向,每秒钟改 变１００次 ５．某水电站,用总电阻为２．５Ω的输电线输电 给５００km外的用户,其输出电功率是３× １０６kW．现用５００kV电压输电,则下列说法 正确的是 (　　) A．输电线上输送的电流大小为２．０×１０５ A B．输电线上由电阻造成的损失电压为１５kV C．若改用５kV电压输电,则输电线上损失 的功率为９×１０８kW D．输电线上损失的功率为 ΔP＝U２/r,U 为 输电电压,r为输电线的电阻 ６．(多选)下图为远距离高压输电的示意图．关 于远距离输电,下列表述正确的是 (　　) A．增加输电导线的横截面积有利于减少输 电过程中的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电 路的发热损耗 C．在输送电压一定时,输送的电功率越大, 输电过程中的电能损失越小 D．高压输电必须综合考虑各种因素,不一 定是电压越高越好 二、非选择题 ７．电动汽车是未来汽车行业的发展方向,为其 配套的充电装置的深度研究摆在我们面前. 用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电 电路如图所示.配电设施的输出电压为 U１＝２５０V,变压器均视为理想变压器,升 压变压器原、副线圈的匝数比n１∶n２＝１∶ ８．充电桩“慢充”时的额定功率为７kW,额 定电压为U４＝２２０V,频率为５０Hz.求: (１)升压变压器副线圈的电压U２; (２)“慢充”时,充电桩电流I４ 的有效值; (３)交流电压U４ 随时间t变化的方程． 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ６１ ８．如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比 n１∶n２ ＝４∶１,原 线 圈 输 入 电 压 u ＝ １４１０sin１００πtV,副线圈通过电阻R＝１Ω 的输电线对用户供电,则用户处最多接多少 盏“２２０V,４０W”电灯可保证正常发光． １．(２０２４􀅰湖南卷,６T)根据国家能源局统计, 截止到２０２３年９月,我国风电装机４亿千 瓦,连续１３年居世界第一位,湖南在国内风 电设备制造领域居于领先地位．某实验小组 模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图 所示．已知发电机转子以角速度ω 匀速转 动,升、降压变压器均为理想变压器,输电线 路上的总电阻可简化为一个定值电阻R０． 当用户端接一个定值电阻R 时,R０ 上消耗 的功率为P．不计其余电阻,下列说法正确 的是 (　　) A．风速增加,若转子角速度增加一倍,则R０ 上消耗的功率为４P B．输电线路距离增加,若 R０ 阻值增加一 倍,则R０ 上消耗的功率为４P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍, 则R０ 上消耗的功率为８P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻 R,则R０ 上消耗的功率为６P ２．(多选)(２０２４􀅰全国甲 卷,１９T)如图,理想变压 器的副线圈接入电路的 匝数可通过滑动触头 T调节,副线圈回路接 有滑动变阻器R、定值电阻R０ 和R１、开关S．S 处于闭合状态,在原线圈电压U０ 不变的情况 下,为提高R１ 的热功率,可以 (　　) A．保持 T不动,滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动 B．将 T向b端移动,滑动变阻器R 的滑片 位置不变 C．将 T向a端移动,滑动变阻器R 的滑片 向f 端滑动 D．将 T向b端移动,滑动变阻器R 的滑片 向e端滑动 ３．(２０２３􀅰山东卷,７T)某节能储能输电网络如 图所示,发电机的输出电压U１＝２５０V,输出功 率５００kW．降压变压器的匝数比n３∶n４＝５０ ∶１,输电线总电阻R＝６２．５Ω．其余线路电 阻不计,用户端电压U４＝２２０V,功率８８ kW,所有变压器均为理想变压器．下列说法 正确的是 (　　) A．发电机的输出电流为３６８A B．输电线上损失的功率为４．８kW C．输送给储能站的功率为４０８kW D．升压变压器的匝数比n１∶n２＝１∶４４ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ７１ ９．解析:求通过导体横截面的电荷量应用平均电流计算: q＝IΔt＝ERΔt． 而平均电动势E＝ΔΦΔt＝ Ba２ Δt , 所以q＝ΔΦΔt 􀅰１ R 􀅰Δt＝Ba ２ R ． 答案:Ba ２ R １０．解析:(１)由题知感应电动势最大值 Em＝nBSω＝１０×１×０．０４×５０V＝２０V, 则有效值E＝Em/２＝１０ ２V, 电流表示数I＝E/(R＋r)＝１０ ２９＋１A＝ ２A＝１．４１４A , 电压表示数U＝IR＝９ ２V＝１２．７２６V; (２)电源内的发热功率Pr＝I２r＝(２)２×１W＝２W,电 源的输出功率P出＝I２R＝(２)２×９W＝１８W． 答案:(１)１．４１４A　１２．７２６V　(２)２W　１８W 高考在线 １．B　设R１、R２ 的阻值均为R,根据题中所给信息,结合题 图图像可得Q１＝ U０ ３ æ è ç ö ø ÷ ２ R 􀅰T ２＋ U２０ R 􀅰T ２＝ ２U２０ ３RT ,Q２＝ U０ ２ æ è ç ö ø ÷ ２ R T＝ U２０ ２RT ,则Q１ Q２ ＝４３ ,B正确． ２．BD　如图开始线圈处于中性面位置,当磁极再转过９０° 时,此时穿过线圈的磁通量为０,故可知电流最大;在磁极 转动的过程中,穿过线圈的磁通量在减小,根据楞次定律 可知,此时感应电流方向由Q 指向P． ３．AC　[大轮和小轮通过皮带传动,线速度相等,小轮和线 圈同轴转动,角速度相等,根据v＝ωr, 根据题意可知大轮与小轮半径之比为４∶１,则小轮转动 的角速度为４ω,线圈转动的角速度为４ω,A 正确;线圈产 生感应电动势的最大值Emax＝nBS􀅰４ω, 又S＝L２, 联立可得Emax＝４nBL２ω, 则线圈产生感应电动势的有效值E＝ Emax ２ ＝２ ２nBL２ω, 根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为U＝ RE R＋R＝ ２nBL ２ω,B错误;若用总长为原来两倍的相同漆 包线重新绕制成边长仍为L 的多匝正方形线圈,则线圈 的匝数变为原来的２倍,线圈产生感应电动势的最大值 Emax＝８nBL２ω, 此时 线 圈 产 生 感 应 电 动 势 的 有 效 值 E′ ＝ E′max ２ ＝４ ２nBL２ω, 根据电阻定律R′＝ρ l S′ , 可知线圈电阻变为原来的２倍,即为２R,根据串联电路分 压原 理 可 得 灯 泡 两 端 电 压 有 效 值 U′＝ RE′R＋２R ＝ ４ ２nBL２ω ３ ,C正确;若仅将小轮半径变为原来的两倍,根 据v＝ωr可知小轮和线圈的角速度变小,根据E＝nBSω ２ , 可知线圈产生的感应电动势有效值变小,则灯泡变暗, D错误．故选 AC．] 假期作业６ 情境辨析 (１)×　(２)√　(３)√　(４)√　(５)×　(６)×　(７)√ 技能提升 素能提升 １．C　２．C　３．BCD ４．BCD　[变压器所接电源电压的有效值为U１＝ ２２０ ２ ２ V ＝２２０ V,输 出 电 压 U１ U２ ＝ n１ n２ ,U２ ＝ n２U１ n１ ＝２２０１０ V＝ ２２V,A错．由P入 ＝P出 ,得 P出 ＝I１U１＝１×２２０ W＝ ２２０W．B对．当穿过线圈的磁通量变化率最大时Um＝ n１ ΔΦ Δt ,ΔΦ Δt＝ Um n１ ＝２２０ ２１００ Wb /s＝２．２ ２ Wb/s．C对．由图 像可知T＝０．０２s,f＝５０Hz,即每秒钟线圈转５０圈,电 流方向改变５０×２次＝１００次．D对．] ５．B　 [输 电 线 上 输 送 的 电 流 为I输 ＝ P输 U输 ＝ ３×１０６kW ５００kV ＝６０００A,A 选项错误．输电线上由电阻造成的损失电 压U损 ＝I输 ×R线 ＝６０００A×２．５Ω＝１．５×１０４ V, B选项正确．若输电电压为５kV,则输电线上损失的功率 不可能大于输电总功率３×１０６kW,C选项错误,ΔP＝U ２ r 中,U 应当为输电线上损失的电压,D选项错误．] ６．ABD　[依据输电原理,电路中的功率损耗 ΔP＝I２R线 , 而R线 ＝ρ L S ,增大输电线的横截面积,减小输电线的电 阻,则能够减小输电线上的功率损耗,A 正确;由P＝UI 来看在输送功率一定的情况下,输送电压U 越大,则输电 电流越小,则功率损耗越小,B正确;若输电电压一定,输 送功率越大,则电流I越大,电路中损耗的电功率越大,C 错误;输电电压并不是电压越高越好,因为电压越高,对 于安全和技术的要求越高,D正确．] ７．解析:(１)升压变压器,电压与匝数的关系满足 U１ U２ ＝ n１ n２ ＝１８ , 又U１＝２５０V,解得U２＝２０００V; 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ５４ (２)“慢充”时,充电桩电流的有效值为I４＝ P U４ , 解得I４＝３１．８A; (３)交流电压U４ 频率为５０Hz,则ω＝２πf＝１００πrad/s, 交流电压U４ 的峰值为Um＝ ２U４＝２２０ ２V, 交流电压U４ 随时间t变化的方程为U４＝２２０ ２sin１００πt． 答案:(１)２０００V　(２)３１．８A　(３)U４＝２２０ ２sin１００πt ８．解析:由题意知原线圈的输入电压为U１＝ Um ２ ＝１４１０V ２ ＝１０００V．根据原、副线圈的匝数比得出副线圈两端的 电压为U２＝ n２ n１ U１＝ １ ４×１０００V＝２５０V． 电灯正常工作 电压U用＝２２０V,则线路损失电压 为ΔU＝U２－U用 ＝ ２５０V－２２０V＝３０V．输电线上的电流为I＝ΔUR ＝ ３０ １ A＝ ３０A．每 只 灯 泡 的 正 常 工 作 电 流 为I额 ＝ P额 U额 ＝ ４０ ２２０ A ＝２１１A． 用户处最多可接电灯的盏数为n＝II额 ＝３０× １１ ２ 盏 ＝１６５盏． 答案:１６５盏 高考在线 １．A　[如图所示画出降压变 压器的等效电路图,设降压 变压器原、副线圈的匝数比 为k∶１(k＞１),则输电线路 上的电流I２＝ U２ R０＋k２R ,转 子在磁场中转动时产生的电动势e＝NBSωsinωt,当转子 角速度增加一倍时,则升压变压器原、副线圈两端电压都 增加一倍,则输电线路上的电流变为I′２＝２I２,R０ 上消耗 的功率P１＝I′２２R０＝４I２２R０＝４P,A 正确;同理,当升压变 压器的副线圈匝数增加一倍时,副线圈两端电压增加一 倍,输电线上的电流也增加一倍,R０ 上消耗的功率P２＝ P１＝４P,C错误;若R０ 阻值增加一倍,输电线路上的电流 I″２＝ U２ ２R０＋k２R ,R０ 消耗的功率P３＝I″２２ 􀅰２R０≠４P,B错 误;若在用户端并联一个完全相同的电阻R,用户端电阻 相当于减为原来的一半,输电线上的电流I‴２＝ U２ R０＋ k２R ２ ＝ ２U２ ２R０＋k２R ,R０ 消耗的功率P４＝I‴２２R０≠６P,D错误．] ２．AC　[A．保持 T不动,根据理想变压器的性质可知副线 圈中电压不变,当滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动时,R 与R１ 串联后的总电阻减小,电流增大,根据P＝I２R１ 可 知此时R１ 热功率增大,故 A 正确;B．将 T 向b端移动, 副线圈匝数变小,故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R 的滑片位置不变时,通过R１ 的电流减小,故R１ 的热功率 减小,故B错误;C．将T向a端移动,副线圈匝数增加,故 副线圈两端电压变大,滑动变阻器R 的滑片向f 端滑动, R 与R１ 串联后的总电阻减小,电流增大,此时R１ 的热功 率增大,故C正确;D．将T向b端移动,副线圈匝数减少, 故副线圈两端电压变小,滑动变阻器R 的滑片向e 端滑 动,R 与R１ 串联后的总电阻增大,电流减小,此时R１ 的 热功率减小,故 D错误．] ３．C　[由题知,发电机的输出电压U１＝２５０V,输出功率P ＝５００kW,则有I１＝ P U１ ＝２×１０３ A,A 错误;由题知,用 户端电压U４＝２２０V,功率８８kW,则有 U３ U４ ＝ I４ I３ ＝ n３ n４ ,P′ ＝U４I４, 联立解得I４＝４００A,I３＝８A,U３＝１１０００V, 则输电线上损失的功率为P损＝I２３R＝４kW, 且U２＝U３＋I３R＝１１５００V, 再根据 U１ U２ ＝ n１ n２ ,解得n１ n２ ＝１４６ ,B、D错误;根据理想变压器 无功率损失,由P＝U２I３＋P储 , 代入数据有P储＝４０８kW,C正确．] 假期作业７ 情境辨析 (１)×　(２)×　(３)×　(４)√ 技能提升 素能提升 １．D　[对于 A,X射线没有显著的化学作用,不能用来杀菌 消毒,但 X 射线有较强的穿透能力,用来进行人体透视, 故 A错误;对于B,侦察上用紫外线拍摄指纹照片,因为 紫外线波长短,分辨率高,故 B错误;对于 C,电磁波的使 用不受天气影响,故雷达在能见度低的黑夜一样使用,故 C错误;对于 D,红外线的热作用很强,有较好的穿透云雾 烟尘的能力,可以制成热谱仪、红外线夜视仪等等,所以 在空间站上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透 云雾烟尘的能力,故 D正确．] ２．AC　３．BC　４．ABD ５．C　[无线充电利用的是电磁感应原理,所以充电时充电 板应连接交流电源,手机线圈与充电板线圈中的电流频 率相等,A、B错误;５G信号使用的电磁波频率更高,根据 E＝hν可知５G信号的光子能量更大,根据c＝λν可知５G 信号的波长更短,C正确;电磁波在空气中的传播速度与 频率无关,因此５G 信号与４G 信号在空气中的传播速度 相等,D错误．] ６．D　[根据I＝UR 知脉冲电流作用于不同人体时,人体电 阻不同,则电流大小不相同,故 A 错误;放电时电流逐渐 增大,放电结束电流最大,故 B错误;振荡电路的振荡周 期为:T＝２π LC,电容器在时间t０ 内放电至两极板间 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ６４