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(時間：90分鐘，滿分：100分)
一、單項(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)
1．關(guān)于三相交流發(fā)電機的使用，下列說法中正確的是(　　)
①三相交流發(fā)電機發(fā)出三相交變電流，只能同時用三相交變電流
②三相交流發(fā)電機也可以當作三個單相交流發(fā)電機，分別單獨向外傳送三組單相交變電流
③三相交流發(fā)電機必須是三根火線、一根中性線向外輸電，任何情況下都不能少一根輸電線
④如果三相負載完全相同，三相交流發(fā)電機也可以用三根線(都是火線)向外輸電
A．①③　 B．①④
C．②③ D．②④
解析：選D.在一個發(fā)電機中安裝三組獨立互成120°角的線圈，發(fā)電機就產(chǎn)生三相獨立的交變電流，可以同時使用，也可以不同時使用，①錯，②對；三相交流發(fā)電機可以是三根火線、一根中性線向外輸出叫三相四線制，如果三相負載完全相同，三相交流發(fā)電機也可以用三根線(都是火線)向外輸電，叫三相三線制，③錯④對，故應(yīng)選D.
2．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是(　　)
A．通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變
B．穿過原、副線圈的磁能量在任何時候都不相等
C．穿過副線圈磁通量的變化使副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢
D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈
解析：選C.通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場是變化的，由于面積S不變，故磁通量Φ變化，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，原副線圈通過磁聯(lián)系在一起，故D錯誤．
3．關(guān)于理想變壓器特點的下列說法中正確的是(　　)
A．理想變壓器能夠使電壓升高，同時電流變大
B．原副線圈具有相同的磁通量及變化率，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也相同
C．原副線圈沒有電阻，鐵芯中不會產(chǎn)生渦流
D．原線圈往往匝數(shù)少，繞線粗，電流大
解析：選C.理想變壓器原副線圈功率相等，即U1I1＝U2I2，不可能同時使電壓升高，電流增大，A錯；原副線圈匝數(shù)不同，感應(yīng)電動勢不同，B錯；理想變壓器不考慮繞線銅損，鐵芯的熱損，當然要求線圈無電阻，鐵芯不產(chǎn)生渦流，C對；原副線圈中匝數(shù)少的一邊，電流大，繞線粗，但不一定作為原線圈使用，D錯．
4．理想變壓器正常工作時，原、副線圈中的電流為I1、I2，電壓為U1、U2，功率為P1、P2，關(guān)于它們之間的關(guān)系，下列說法中正確的是(　　)
A．I1由I2決定
B．U2與負載有關(guān)
C．P2由P1決定
D．以上說法都不正確
解析：選A.對理想變壓器的電流關(guān)系可寫成I1＝n2n1I2，原線圈中的電流與副線圈中的電流成正比，所以原線圈中的電流由副線圈中的電流決定；功率關(guān)系為：負載用多少，原線圈端就輸入多少，因此選項A正確．
5．用理想變壓器給電阻負載供電時，用下列哪些方法可以減小變壓器的輸入電流(　　)
A．增加原線圈的匝數(shù)
B．增加副線圈的匝數(shù)
C．在副線圈上多并聯(lián)些電阻
D．增加副線圈的負載
解析：選A.原線圈的電壓U1是不變的，所以當增加原線圈的匝數(shù)n1時，副線圈兩端的電壓U2一定減小，I2也一定減小，兩線圈功率關(guān)系是P1＝P2，即U1I1＝U2I2，那么I1一定減小，所以A是正確的．根據(jù)U1、n1不變，增大n2，則U2增大，對副線圈電路來說，U2相當于電源電動勢，外電阻R不變，所以副線圈電流I2增大，而I2U2＝I1U1，U1不變，所以I1必增大，B錯，當U1、U2、n1、n2不變，并聯(lián)電阻增多，R減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，I2增大，同上面推導(dǎo)，I1必增大，C錯，負載增多時，要知道是副線圈上所接的總電阻變小，從而副線圈中的電流增大，此時原線圈中電流也增大，D錯．
6．關(guān)于電能輸送的以下分析，正確的是(　　)
A．由公式P＝U2/R知，輸電電壓越高，輸電線上功率損失越大
B．由公式P＝U2/R知，輸電導(dǎo)線電阻越大，輸電線上功率損失越少
C．由公式P＝I2R知，輸電電流越大，輸電線上功率損失越大
D．由公式P＝UI知，輸電線上的功率損失與電流成正比
解析：選C.輸電線上損失的功率P損＝I2R線＝U2損R線，公式中的U損指輸電線上(即電阻R線)的分壓，而不是輸電電壓，A、B兩項錯；公式P＝UI是電源提供的總電功率，而不是輸電線上損失的電功率，D項錯．
7．(2010年高考福建卷)中國已投產(chǎn)運行的1000 kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設(shè)甲、乙兩地原來用500 kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000 kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?　　)
A.P4　　 B.P2
C．2P D．4P
解析：選A.在高壓輸電中，設(shè)輸送電功率為P′，輸電電壓為U，輸電線電阻為R，則輸電線上損耗的電功率為P＝(P′U)2R，當輸電電壓升為原來的2倍時，輸電線損耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?4，故選A.
8. 鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖所示．圖4－8甲中電流表的讀數(shù)為1.2 A．圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則(　　)
圖4－8
A．這種電流表能測直流電流，圖乙的讀數(shù)為2.4 A
B．這種電流表能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為0.4 A
C．這種電流表能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A
D．這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A
解析：選C.鉗形表是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，故只能用來測量交流電流；對鉗形表的初、次級滿足n1n2＝I2I1，I2＝n1n2I1，鉗形表在使用時，初級是串聯(lián)在被測電路中的，故同一電纜線雖多繞了幾匝，但電纜線中的電流I1保持不變，I1不變，故當n1增加3倍時，I2＝3.6 A，C正確．
9．如圖4－9所示，理想變壓器的副線圈上接有三個燈泡，原線圈與一個燈泡串聯(lián)接在交流電源上．若四個燈泡完全相同，且都正常發(fā)光，則電源兩端的電壓U1與燈泡兩端的電壓U2之比為(　　)
圖4－9
A．1∶1 B．2∶1
C．3∶1 D．4∶1
解析：選D.由于四個燈都正常發(fā)光，所以每個燈兩端電壓和通過各燈的電流相等．原、副線圈中電流之比I1I2＝n2n1＝13，原、副線圈兩端的電壓之比U1′U2＝n1n2，又燈A和原線圈串聯(lián)后接在電源兩端：U1′＝U1－IR＝U1－U2.上面三式聯(lián)立后得U1－U2U2＝31，所以U1U2＝41.答案應(yīng)為D項．
10．(2014年高考福建理綜卷)圖4－10甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常開光．下列說法正確的是(　　)
圖4－10
A．輸入電壓u的表達式u＝202sin(50πt)V
B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光
C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大
D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W
解析：選D.由題圖Um＝202 V，T＝0.02 s，則ω＝2πT＝100π rad/s，輸入電壓u＝202 sin(100πt)V，故A錯；由變壓器的變壓規(guī)律知：U1U2＝n1n2，故U2＝U1n2n1＝20×15 V＝4 V，由題中將S1接1、S2閉合時，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2的額定電壓為4 V，當只斷開S2后，副線圈兩端電壓不變，此時副線圈的負載為L1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，B錯；此時P出＝U22R總，副線圈負載R總增大，故P出減小，又P入＝P出，故原線圈的輸入功率減小，C錯誤；當S1換接到2后，副線圈的負載僅是電阻R，故P＝U22R＝4220 W，D正確．
二、題(本題共2小題，每小題6分，共12分．按題目要求作答)
11．某發(fā)電廠用2.2 kV的電壓將電能輸送到遠處的用戶，后改用22 kV的電壓，在既有輸電線路上輸送同樣的電功率．前后兩種輸電方式消耗在輸電線上的電功率之比為________．要將2.2 kV的電壓升高至22 kV，若變壓器原線圈的匝數(shù)為180 匝，則副線圈的匝數(shù)應(yīng)該是________匝．
解析：由P＝UI得I＝PU，導(dǎo)線上損失的電功率P損＝I2R＝P2RU2，所以P損1P損2＝U22U21＝2222.22＝100∶1.
由變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系U1U2＝n1n2知：
2.222＝180n2，n2＝1800匝．
答案：100∶1　1800
12．(2014年濟南高二檢測)如圖4－11所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，原線圈輸入電壓U1＝1410sin100πt(V)，副線圈通過電阻r＝1 Ω的輸電線對用戶供電，則用戶處最多接________盞“220 V　40 W”電燈可保證正常發(fā)光．
圖4－11
解析：由題意知原線圈的輸入電壓為
U1＝Um2＝14102 V≈1000 V.
根據(jù)原、副線圈的匝數(shù)比得，副線圈的電壓為
U2＝n2n1U1＝14×1000 V＝250 V.
用電器正常工作電壓U用＝220 V，則線路損失電壓為
ΔU＝U2－U用＝250 V－220 V＝30 V
輸電線上的電流為I＝ΔUr＝301 A＝30 A
每只燈泡的正常工作電流為I額＝P額U額＝40220 A＝211 A
用戶最多可接電燈的盞數(shù)為n＝II額＝30211 A＝165盞．
答案：165
三、(本題共4小題，共48分．解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13．(10分)如圖4－12所示，理想變壓器的原、副線圈之比為n1∶n2＝4∶1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等．a(chǎn)、b端加一交流電壓后，求：
圖4－12
(1)兩電阻消耗的電功率之比PA∶PB；
(2)兩電阻兩端的電壓之比UA∶UB.
解析：(1)由電流與匝數(shù)之間關(guān)系得，理想變壓器的原副線圈中的電流之比：IAIB＝n2n1＝14.
又因為RA＝RB，所以兩電阻消耗的電功率之比
PA∶PB＝I2ARA∶I2BRB＝1∶16
(2)由UA＝IARA，UB＝IBRB
得兩電阻兩端電壓之比：
UA∶UB＝IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4.
答案：(1)1∶16　(2)1∶4
14．(10分)(2014年龍巖高二檢測)如圖4－13所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100，接入電壓U1＝220 V的電路中．
圖4－13
(1)要求在兩個副線圈上分別得到電壓U2＝6 V，U3＝110 V，它們的匝數(shù)n2、n3分別為多少？
(2)若在兩副線圈上分別接上“6 V　6 W”、“110 V　60 W”的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？
解析：(1)根據(jù)原、副線圈間電壓與匝數(shù)的關(guān)系，由
U1U2＝n1n2，U1U3＝n1n3，得
n2＝U2U1n1＝6220×1100＝30匝，
n3＝U3U1n1＝110220×1100＝550匝．
(2)設(shè)原線圈輸入電流為I1，由P入＝P出，即
I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3，
所以I1＝P2＋P3U1＝6＋60220 A＝0.3 A.
答案：(1)30匝　550匝　(2)0.3 A
15．(14分)如圖4－14所示，某村在距村莊較遠的地方建了一座小型水電站，發(fā)電機的輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線電阻為10 Ω，允許線路消耗的功率為輸出功率的4%，求：
圖4－14
(1)若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送，用戶得到的電壓和功率是多少？
(2)用如圖所示電路輸電，若用戶需要220 V電壓時，所用升壓、降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為多少？(不計變壓器能量損失)
解析：(1)不用變壓器而直接輸送時，
輸電線上的電流I＝PU＝9×103500 A＝18 A
電壓損失ΔU＝IR＝180 V
功率損失ΔP＝I2R＝3240 W
用戶得到的電壓和功率分別是
U用＝U－ΔU＝320 V
P用＝P－ΔP＝5760 W
(2)由ΔP＝P×4%＝I22R得I2＝6 A，由P＝U2I2得
U2＝1.5×103 V
由n1n2＝U1U2得n1n2＝5001500＝13.
U3＝U2－I2R＝(1500－60) V＝1440 V
所以n3n4＝U3U4＝1440220＝7211.
答案：(1)320 V　5760 W　(2)1∶3　72∶11
16．(14分)(2014年創(chuàng)新試卷)利用太陽能電池這個能量轉(zhuǎn)換器件將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)又稱光伏發(fā)電系統(tǒng)．光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流供電方式有其局限性，絕大多數(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)均采用交流供電方式．將直流電變?yōu)榻涣麟姷难b置稱為逆變器．
(1)用逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟娺M行供電有哪些好處？
請簡要回答．
(2)有一臺內(nèi)阻為1 Ω的太陽能發(fā)電機，供給一個學(xué)校照明用電，如圖4－15所示，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻R＝4 Ω，全校共22個班，每班有“220 V　40 W”燈6盞，若全部電燈正常發(fā)光，則
圖4－15
①發(fā)電機輸出功率多大？
②發(fā)電機電動勢多大？
③輸電效率多少？
解析：(1)可以改變電壓的大小以適應(yīng)不同的需要；通過升壓、降壓在遠距離輸電中減少電能在輸電線上的損耗，提高供電效率．所以用逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟姡�可以提高發(fā)電系統(tǒng)的利用率．
(2)①發(fā)電機的輸出功率：P出＝nP燈＋I22R
而I2＝I3＝14I4＝14nI燈＝14×22×6×40220 A＝6 A
所以，P出＝22×6×40＋62×4＝5424 (W)．
②E＝U1＋I1r，r為發(fā)電機內(nèi)阻，
U1＝14U2，U3＝4U4
U2＝4U4＋I2R＝4×220 V＋6×4 V＝904 V；I1＝4I2
所以，E＝9044 V＋6×4×1 V＝250 V.
③η＝P用P出＝nP燈P出＝22×6×40 W5424 W×100%＝97%.


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