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高考物理知识网络分子动理论热和功气体复习练习题
高考物理知识网络分子动理论 热和功 气体复习练习题
热学是物理学的重要组成部分．本章的核心内容是研究热现象的两种观点：分子动理论观点（微观）和能量观点（宏观）．把握重点、解决难点的关键在于：透过现象看本质的思维能力的培养；通过对各种热现象的充分了解，把握各种热现象；运用已有知识对各种热现象的分析解释，实现对未知领域的探索研究．能的转化与守恒定律是自然界普遍适用的规律．将分子动理论与能的观点有机结合起来，研究热现象的各类问题，是解决重点、难点的关键所在．
本章及相关知识网络
专题一 分子动理论
【考点透析】
一、本专题考点：本专题为Ⅰ类要求。
二、理解和掌握的内容
１．物质是由大量的分子组成的
⑴分子很小，设想分子为球体形状，用油膜法可粗略地测出分子的直径d=v/s（v是油滴的体积，s是水面上形成的单分子油膜的面积，d为分子直径），其数量级为10-10m．
⑵阿佛伽德罗常数：１mol的任何物质含有的微粒数相同，这个数叫阿佛伽德罗常数，它和物质的摩尔质量是联系宏观物理量（物体的质量、体积）与微观物理量（分子质量、分子体积）的桥梁．深刻理解它们的物理意义，对研究解决各类具体问题有特别重要的作用．
２．分子的热运动
这个要点的实验基础是布朗运动和扩散现象
⑴布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体微粒的运动，是永不停息的无规则运动．其规律是：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越激烈．布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动的间接反映；是微观分子热运动造成的宏观现象．
⑵扩散现象是分子永不停息的无规则的热运动的直接表现．温度越高，扩散进行的越快．扩散具有方向性：从分子密度较大的区域向密度较小的区域扩散．
３．分子间的相互作用力
⑴分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，其合力叫分子力．
⑵分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快．
⑶分子力的特点：
①r=r0时（r0数量级约为10-10m），f引＝f斥,分子力Ｆ＝０
②r<r0时，f引<f斥，分子表现为斥力
③r>r0时，f引>f斥，分子表现为引力
④r>10r0时，f引，f斥迅速减小，趋近于零，可以认为分子力Ｆ＝０
４．难点释疑 有同学认为“在较暗的房间里，有阳光射进来后可以观察到悬浮在空气中的尘埃在不停的运动，称为布朗运动．”这是错误的，因为布朗运动是在液体和气体中通过显微镜观察到的，直接用眼睛看到的微粒运动现象都不是布朗运动．用眼睛直接看到，微粒已经很大了．各个方向空气分子对它的撞击力的合力几乎为零，而它的运动主要是由于自身重力和环境中气流的影响．布朗运动既不是分子的运动，也不是眼睛直接观察到的微粒运动，做布朗运动的微粒，其线度应在二者之间．
【例题精析】
例１ 用Ｍ表示某物质的摩尔质量，m表示分子质量，表示物质密度，V表示摩尔体积，v0表示分子体积，NA表示阿佛伽德罗常数，那么反映这些量之间关系的下列式子中一定正确的有（ ）
①NA＝v0/V ②NA＝V/v0 ③V＝M/ ④m＝M/NA
Ａ．①③ Ｂ．②④ Ｃ．①④ Ｄ．③④
解析：对于固体与液体忽略分子间的距离，分子是一个挨一个排列的．②③④选项都正确；但对于气体来讲，分子间距离很大，②不正确．本题所给物质的状态不确定，因此一定正确的是Ｄ．
思考拓宽：⑴上题中所给物质若为固体，根据题目条件确定单位体积的分子个数．
⑵上题中这种物质若是气态，根据题目条件确定；单位体积的分子数．
⑶上题中这种物质若是气态，根据题目条件确定该气体分子间的平均距离．
⑷横向发散：已知铜的密度为8.9×103kg/m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个原子所占有的体积为：（ ）（1995年全国高考题）．
Ａ．8×10-24m3 Ｂ．1×10-26m3 Ｃ．1×10-29m3 Ｄ．7×10-6m3
例２ 分子间的作用力有引力（f引）和斥力（f斥），则（ ）
Ａ．f引和f斥是同时存在的
Ｂ．f引总是大于f斥，其合力总表现为引力
Ｃ．分子间距离越小，f引越小，f斥越大
Ｄ．分子间距离越小，f引越大，f斥越小
解析：根据分子动理论，分子间的引力和斥力总是同是存在的．当分子间距离等于平衡距离时，引力和斥力相平衡，表现出的分子力为零；当分子间距离小于平衡距离时，斥力大于引力，分子力表现为斥力；当分子间距离大于平衡距离时，引力大于斥力，分子力表现为引力．分子引力与斥力总是随分子间距离的减小而增大，随分子间距离的增大而减小，本题答案选Ａ．
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
１．关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
Ａ．用油膜法测出一般分子直径的数量级是10-10m
Ｂ．布朗运动的激烈程度与温度有关系，温度为0℃时，布朗运动停止
Ｃ．分子间同时存在着引力和斥力，引力随分子间距离增大而增大，斥力随分子间距离的增
大而减小
２．布朗运动主要说明了（ ）
Ａ．液体是由分子组成的 Ｂ．液体分子不停地做无规则的运动
Ｃ．液体分子间有空隙 Ｄ．液体分子间有相互作用力
３．下面证明分子间存在引力和斥力的实验，哪个是正确的（ ）
Ａ．两块铅压紧以后能连在一起，说明分子间有引力
Ｂ．一般高压气体难被压缩，说明分子间有斥力
Ｃ．破碎的玻璃不能拼接在一起，是由于分子间存在斥力
４．用油膜法测出分子直径后，要测定阿佛伽德罗常数，只需知道油滴的（ ）
Ａ．摩尔质量 Ｂ．摩尔体积 Ｃ．体积 Ｄ．密度
５．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离（ ）
Ａ．阿佛伽德罗常数，该气体的摩尔质量和密度
Ｂ．阿佛伽德罗常数，该气体的摩尔质量和质量
Ｃ．阿佛伽德罗常数，该气体的质量和体积
Ｄ．该气体的密度．体积和摩尔质量
Ⅱ能力与素质
６．在“利用油膜法估测分子大小”的实验中，将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液．测出1cm3溶液有n=50滴．取一滴溶液，滴在水面上，随着酒精溶于水．油酸在水面上形成面积s=0.2m2的单分子油膜．试估算油酸分子的大小．
７．空气在标准状况下，分子间的距离为 ．
专题二 热和功
【考点透析】
一、本专题考点：本专题为Ⅰ类要求。
二、理解和掌握的内容
１．物体的内能
⑴分子的平均动能：是物体内所有分子动能的平均值．温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大．
①物体内部各个分子的运动速度是不同的，所以分子的动能是不相等的，温度是大量分子的平均动能的标志．所以对个别分子讲温度无意义．温度是一个宏观量．
②不同物质的物体，如果温度相同，则它们的分子平均动能相同，但它们的分子平均速率不同．
③分子的平均动能与物体宏观机械运动的速度无关．
⑵分子势能：分子间由于存在相互作用，因此分子间具有由它们的相对位置所决定的势能，这就是分子势能．
①分子势能的变化用分子力做功来量度，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．
②分子势能与物体的体积有关．
⑶物体的内能：物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能．
①物体的内能与物质量、温度、体积三个因素有关．
②内能和机械能是两种不同形式的能，物体可以同时具有内能和机械能．一定条件下内能和机械能可以相互转化．
２．物体内能的改变：
改变内能有两种方式：做功和热传递
⑴做功是其他形式的能与内能的相互转化过程，内能的改变量可用做功的数值来量度．
⑵热传递是物体间内能的转移过程，内能转移量用热量来量度．
说明：①热量作为物理量，它的意义并不是物体含有热多少，而是在热传递的过程中，物体内能改变的量度，热量是对热传递过程而言的，没有热传递过程就无所谓热量这个概念．
②发生热传递的条件是温度不同，内能只能从高温物体向低温度物体传递，温度相等时达到动态平衡．
③做功和热传递虽有本质区别，但在改变内能上是等效的．
３．热力学第一定律、能量守恒定律
⑴热力学第一定律：一个热力学统，内能的增量△Ｕ，等于系统与外界交换的热量Ｑ和所做的功Ｗ之和．表达式：△Ｕ＝Ｑ＋Ｗ
⑵能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中其总量不变，这就是能量守恒定律．
说明：①能的转化和守恒定律是自然界的普遍规律，违背该定律的第一类永动机是永远无法实现的．
②物质不同运动形式对应着不同形式的能，各种形式的能可以相互转化或转移．
４．热力学第二定律：
⑴一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．
⑵另一种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．
说明：①第一种是按照热传导过程的方向性表述的，第二种则是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．这两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的．
②热力学第一定律和热力学第二定律是热力学知识的基础理论．热力学第一定律指出任何热力学过程中能量守恒，而对过程没有限制．热力学第二定律指明哪些过程可以发生，哪些不可以发生．如第二类永动机不可能实现，宏观的实际的热现象过程是不可逆的．
【例题精析】
例１ 关于分子间势能下列说法正确的是：（ ）
Ａ．分子间为引力时，距离越小，分子间势能越大
Ｂ．分子间为斥力时，距离越大，分子间势能越大
Ｃ．物体在热胀冷缩时，分子间势能不变
Ｄ．物体在热胀冷缩时，分子间势能改变
解析：根据分子力做功与分子间势能变化关系知，Ａ、Ｂ选项均错误．当分子间距离等于平衡距离时，分子间势能最小．在此基础上，间距增大或减小，分子间势能都将增大．热胀冷缩过程中，分子间距离发生变化，因此分子间势能改变．本题答案为Ｄ
思考拓宽：要确定分子间势能随分子间距离变化的关系．应首先确定分子间开始的距离，然后才能明确分子间势能随分子间距离变化的关系．否则无法确定．物体的体积增大时，分子间势能一定增大吗？
例２ 如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的Ａ、Ｂ两部分气体，Ａ的密度小，Ｂ的密度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热为Ｑ，气体内能增加量为△Ｅ，则
Ａ．△Ｅ＝Ｑ Ｂ．△Ｅ<Ｑ
Ｃ．△Ｅ>Ｑ Ｄ．无法比较
解析：由于Ａ、Ｂ气体的合重心在中线下，混合均匀后在中线．所以系统重力势能增大．由能量守恒可得，吸收热量一部分增加气体内能，一部分增加重力热能．所以Ｂ正确
思考拓宽：若上两部分气体装在绝热容器中．将隔板抽去后．当气体充分混合均匀后．气体内能如何变化？
例３．一定质量的气体从外界吸收了2.6×105Ｊ的热量，其内能增加了4.2×105Ｊ，则在这个过程中是外界对气体做了功还是气体对外界做了功？做了多小功？
解析：由热力学第一定律知，做功和热传递都可以改变物体内能，表达式Ｗ＋Ｑ＝△Ｅ．因为内能增加量大于气体吸收的热量，所以是外界对气体做了功．Ｗ＝△Ｅ－Ｑ＝1.6×105Ｊ．
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
１．r表示两分子间的距离，Ｅp表示两分子间相互作用的势能，当r＝r０时，两分子间斥力等于引力，设两个分子间相距很远时Ｅp＝０，则（ ）
Ａ．当r>r０时，Ｅp随r的增大而减小
Ｂ．当r<r０时，Ｅp随r的增大而增大
Ｃ．当r<r０时，Ｅp不随r而变
Ｄ．当r＝r０时，Ｅp最小，且为负值
２．质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间势能，则（ ）
Ａ．氧气的内能较大 Ｂ．氢气的内能较大
Ｃ．两者内能相等 Ｄ．氢气分子的平均动能较大
３．下列说法正确是（ ）
Ａ．物体温度升高，则分子热运动的平均动能增大
Ｂ．物体温度升高，则分子热运动的速率都增大
Ｃ．物体体积减小，分子间势能一定增大
４．下列说法错误的是：（ ）
Ａ．物体对外界做功，物体的内能一定减少
Ｂ．物体吸收热量且不对外做功，物体的温度一定升高
Ｃ．物体温度不变，内能可能变大
５．一个装有气体的绝热圆筒，如筒的一端有活塞可移动，当气体体积增大时，则（ ）
Ａ．气体内能增加，温度升高
Ｂ．物体内能增加，温度降低
Ｃ．气体内能减少，温度升高
Ｄ．气体内能减少，温度降低
６．子弹射入置于光滑水平面上的木块的过程中，下列说法正确的是（ ）
Ａ．子弹、木块组成的系统机械能守恒
Ｂ．子弹损失的机械能等于木块内能的增加
Ｃ．子弹损失的机械能等于木块和子弹内能的增加量
Ｄ．子弹、木块组成的系统动量守恒
７．一木块从斜面上匀速下滑，在下滑过程中，若不考虑木块的热膨胀，下列说法正确的是
Ａ．木块的分子势能增加
Ｂ．木块的分子平均动能不变
Ｃ．木块的分子势能和分子平均动能均增大
Ｄ．木块的机械能减少，内能增大
８．质量相等，温度都是０℃的水和冰相比较，它们的内能（ ）
Ａ．因为质量和温度相等，所以内能相等
Ｂ．冰的密度比水小，水凝结成冰时体积增大，分子间势能增大；温度相等，分子热运动平均动能相等，所以冰的内能较多
Ｃ．水凝结成冰的过程要放出热量，内能减少，所以水的内能较多
９．有一绝热容器，中间有一绝热活塞，用销钉固定，封闭了Ａ、Ｂ两部分气体，开始它们温度相同，体积相同．Ａ的压强是Ｂ压强的２倍，如图所示．现拔掉销钉，活塞移动后，下列说法正确的是（ ）
①．Ｂ气体内能增大 ②．Ａ气体内能不变
③．Ｂ气体温度升高 ④．Ａ气体温度不变
Ａ．①② Ｂ．①③ Ｃ．②③ Ｄ．②④
Ⅱ能力与素质
10．保温材料做成的封闭房间里，为降低室内温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，房内的气温将会怎样变化？说明原因．
11．一质量为m的子弹，以v0的速度射入放在光滑水平面上的质量为Ｍ，长为Ｌ的木块中，子弹从木块中穿出时的速度为v1，v1＝v0/3．设子弹穿过木块过程中所受阻力不变，则此过程中子弹和木块组成的系统获得多少内能？
【拓展与研究】
12．利用风力发电是一种经济而又清洁的能源利用方式．我国甘肃等地，四季的平均风速为10m/s．已知空气的密度为1.3kg/m3，该地新建的小型风力发电机的风车有三个长度为12m的叶片，转动时可形成半径为12m的圆面．
⑴若这个风车能将通过此圆面内的10％的气流的动能转化为电能，那么该风车带动的发电机的功率为多大？（保留两位有效数字）
⑵为了减少风车转动轴的磨损，根据最新设计，在转动轴承部分镀了一层纳米陶瓷．一般陶瓷每立方厘米含有1010个晶粒，而这种纳米陶瓷每立方厘米含有1019个晶粒，若把每个晶粒看成球形；并假设这些晶粒是一个挨一个紧密排列的，那么每个晶粒的直径大约是多少纳米？（保留两位有效数字）
专题三 气体
【考点透析】
一、本专题考点：气体的状态和状态参量为Ⅱ类要求，气体分子运动特点和气体压强的微观意义为Ⅰ类要求。
二、理解和掌握的内容
１．气体的状态和状态参量
⑴温度：温度宏观上讲是表示物体冷热程度的物理量；微观上讲是标志物体分子热运动平均动能大小的物理量．温度的数值与使用的温标有关．
①摄氏温度t：单位＂摄氏度＂（℃），在１个标准大气压下，水的冰点为０℃，沸点为100℃．
②热力学温度Ｔ：单位＂开尔文＂（Ｋ），把-273.15℃作为热力学温度的零度．
③就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，所以两者的关系是Ｔ＝（t＋273.15）Ｋ，△Ｔ＝△t．
④绝对零度是低温的极限，只能接近但不能达到；表明分子的热运动永远存在．
⑵体积Ｖ：气体体积是指大量气体分子所能到达的整个空间的体积．封闭在容器内的气体，其体积等于容器的容积．处在容器内的气体在不考虑重力对气体分子分布的影响时，气体的密度处处相等．气体的质量与体积成正比．在标准状态下，１mol的任何气体的体积均为22.4Ｌ，单位：米３（m３）．
⑶压强：气体的压强，从分子动理论角度上看，气体的压强是由于大量气体分子作无规则的热运动，对器壁发生频繁持续的碰撞而引起的，大量分子对器壁单位面积上的压力就是气体的压强．国际单位制：帕（Pa）．
说明：①单位体积内气体的分子数越多，分子的平均速率越大，气体的压强就越大．
②大气压强还可以理解为是由于大气受地球引力而产生的．
⑷一定质量的气体，其所处的状态通常用压强、体积、温度三个物理量来描述．这三个物理量叫做气体的状态参量．当气体的三个状态参量确定时，则气体处于确定状态．三个状态参量密切相关，并遵循一定的规律，所谓状态变化，至少有两个参量同时改变．
２．气体分子运动特点
⑴气体很容易压缩，可见气体分子间的作用非常微弱．通常认为，气体分子除相互碰撞或与器壁碰撞外，不受力的作用；气体分子能在空间自由移动，能够充满它可以到达的空间．
⑵气体分子的热运动，表现为分子频繁不断地互相碰撞或跟器壁碰撞，每个气体分子的热运动的速度大小和方向在频繁不断的碰撞中发生变化，造成气体分子热运动的杂乱无章的特性．
⑶组成气体的大量分子，作为整体表现出来的规律是：
①任意时刻大量的气体分子在各个不同方向上运动的机会是相等的．换一种说法：任意时刻大量气体分子在各个方向上运动的分子数量是相等的．这种方向上的机会均等性，随气体分子数量的增加而增大．
②大量气体分子的热运动速率；按“中间多、两头少”的规律分布，即气体的大多数分子的速率，都在某个“中间”速率数值附近．离“中间”速率数值越大，分子数越少．
【例题精析】
例１ 对于一定量的气体，下列论述中正确的是（ ）
Ａ．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
Ｂ．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
Ｃ．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
Ｄ．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
解析：一定质量的气体，其压强由单位体积内气体的分子个数和分子热运动的平均速率两个因素决定．所以当分子热运动变剧烈时，分子的平均速率增大．若气体的体积增大，单位体积的气体分子个数减小，其压强可以不变，答案为Ｂ．
例２ 一定质量的气体处于平衡状态Ⅰ，现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态Ⅱ，则（1999年全国高考题）
Ａ．状态Ⅰ时气体的密度比状态Ⅱ时的大
Ｂ．状态Ⅰ时分子的平均动能比状态Ⅱ时的大
Ｃ．状态Ⅰ时分子间的平均距离比状态Ⅱ时的大
Ｄ．状态Ⅰ时每个分子动能都比状态Ⅱ时的分子平均动能大
解析：温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子的平均动能必然减小，Ｂ项正确；分子的平均动能减小，并不表示每一个分子的动能都减小，分子动理论是统计规律，都是对大量分子而言，对某个分子并不具备分子动理论的特征，所以Ｄ项错误；气体压强由分子的平均速率和单位体积内的分子个数两个因素决定，温度降低使分子的平均速率减小，而其压强升高，必是因为单位体积的分子数增多引起，即气体的密度增大，分子间的平均距离减小，所以Ａ项错误，Ｃ项正确．
【能力提升】
Ⅰ知识与技能
１．在自然界能够达到的温度是：（ ）
Ａ．106℃ Ｂ．-273.15℃ Ｃ．-1Ｋ
２．关于气体的体积，下列说法中正确的是（ ）
Ａ．气体的体积与气体的质量成正比
Ｂ．气体的体积与气体的密度成正比
Ｃ．气体的体积就是所有气体分子体积的总和
Ｄ．气体的体积与气体的质量、密度和分子的体积无关，只决定于容器的容积．
３．在一容器中用活塞封闭有气体，下列哪一种情况是可能的：
①使气体温度升高，同时压强增大
②使气体温度升高，体积减小，而压强增大
③使气体温度保持不变，但压强和体积同时增大
④使气体的温度降低，气体的压强和密度同时减小
Ａ．①② Ｂ．②③ Ｃ．②④ Ｄ．①④
４．密封容器中气体的压强（ ）
Ａ．是由于气体受到重力产生的
Ｂ．是由于气体分子的相互作用力产生的
Ｃ．是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的
Ｄ．当容器自由下落时减小为零
５．一定质量的气体，若保持温度不变而增大其压强，则（ ）
Ａ．单位体积内气体分子数一定增加
Ｂ．单位体积内气体分子数可能减少
Ｃ．气体分子热运动的平均动能增加
Ｄ．气体分子的平均动能可能减少
Ⅱ能力与素质
６．给汽车轮胎打气，使胎内空气达到所需的压强，冬天和夏天相比，胎内的气体的质量是否相同？为什么？
效果验收
１．根据下列哪一组数据，可以算出水分子的体积（ ）
Ａ．水的密度和水的摩尔体积
Ｂ．水的摩尔质量和阿佛伽德罗常数
Ｃ．水的密度，阿佛伽德罗常数
Ｄ．水的密度，水的摩尔质量，阿佛伽德罗常数
２．关于布朗运动，说法不正确的是（ ）
Ａ．布朗运动不是分子的运动，但反映了液体分子的无规则运动
Ｂ．布朗运动的剧烈程度与液体的温度有关
Ｃ．布朗运动的明显程度与微粒的大小无关
Ｄ．布朗运动的无规则性与液体的种类，微粒的物质种类无关
３．温度相同的氧气、氢气，关于它们的分子的动能说法正确的是（ ）
Ａ．每一个氧分子和每一个氢分子的动能相同
Ｂ．一克氧分子和一克氢分子的动能相同
Ｃ．一摩尔的氧分子和一摩尔的氢分子的动能相同
Ｄ．氧气、氢气的内能相同
４．下列说法正确的是（ ）
Ａ．物体的温度升高时，一定吸收了热量
Ｂ．物体的内能增加时，外界一定对物体做了功
Ｃ．０℃冰化成０℃的水，水的内能增大
Ｄ．物体由静止突然加速运动时，内能增大
５．甲和乙两个分子相距较远，若将甲固定，然后使乙逐渐向甲移动，直到不能再靠近为止，则在这个过程中（ ）
Ａ．分子力总是做正功
Ｂ．分子力总是做负功
Ｃ．先是分子力做负功，后是分子力做正功
Ｄ．先是分子力做正功，后是分子力做负功
６．有关物体的内能，以下说法正确的是（ ）
Ａ．１g０℃水的内能比１g０℃冰的内能大
Ｂ．电流通过电阻时发热，内能增加，是热传递的结果
Ｃ．气体膨胀，它的内能一定减小
Ｄ．橡皮筋被拉伸时，分子间势能减小
７．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同的物理过程是：（ ）
①．物体克服阻力做功
②．物体的动能转化为其他形式的能量
③．物体的势能转化为其他形式的能量
④．物体的机械能转化为其他形式的能量
Ａ．①② Ｂ．②③ Ｃ．③④ Ｄ．①④
８．下列说法中正确的是：
①．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的
②．物体的温度越高，其分子的平均动能越大
③．物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能
④．只有热传递才能改变物体的内能
Ａ．①③ Ｂ．①② Ｃ．②③ Ｄ．③④
９．如图所示电冰箱的工作原理图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外管道中不断循环，那么，下列说法中正确的是（ ）
①．在冰箱内的管道中，致冷剂迅速膨胀并吸收热量
②．在冰箱外的管道中，致冷剂迅速膨胀并放出热量
③．在冰箱内的管道中，致冷剂被剧烈压缩并吸收热量
④．在冰箱外的管道中，致冷剂被剧烈压缩并放出热量
Ａ．①③ Ｂ．②③ Ｃ．②④ Ｄ．①④
二．填空题（每题５分）
10．在做《用油膜法做测分子大小》的实验中，用油酸酒精的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6ml，用注射器测得1ml上述溶液有75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图示，坐标中正方形方格的边长为1cm，试求：
⑴油酸膜的面积 cm2
⑵每滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积 cm3
⑶按以上实验数据估测出油酸分子的直径
11．用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒（碳）体积为１×103m3，碳的密度是2.25×103kg/m3，摩尔质量是1.2×102kg/mol，阿佛伽德罗常数为6.0×1023mol-1,则该小碳粒含分子数约为 个（保留１位有效数字）
三．计算题
12．（７分）黄金的密度是19.3×103kg/m3,摩尔质量是19.7kg/mol，求⑴金分子的质量；⑵金分子的体积；⑶金分子的直径．
13．（10分）某同学想要估测每秒钟太阳辐射到地球表面上的能量，他用一个横截面积s=3.2dm2的保湿圆筒，内装有质量为m=0.4kg的水，被太阳光垂直照射t=3min，水的温度升高了Δt=2.2℃．已知水的比热C=4.2×103J/kg?℃，地球半径R=6400km，试求出太阳向地球表面辐射能量的功率．
第八章 热学部分答案
专题一：１．Ａ ２．Ｂ ３．Ａ ４．Ｂ ５．Ａ ６．5×10-10m ７．3.3×10-9m
专题二：１．Ｄ ２．Ｂ ３．Ａ ４．Ａ ５．Ｄ ６．Ｄ ７．Ｄ ８．Ｃ ９．Ａ
10．⑴房内温度升高 ⑵电冰箱、电风扇消耗的电能最后都转化为内能，因而房内温度升高．11．E内＝2(2M－m)mv02/9M
拓展与研究 ⑴2.9×104w ⑵6nm
专题三：１．Ａ ２．Ｄ ３．Ｄ ４．Ｃ ５．Ａ ６．不相同．气体压强是由分子的平均速率和单位体积的分子数两个因素决定，夏天比冬天温度高，分子平均速率大，达到相同压强，夏天轮胎内气体质量少．
效果验收：１．Ｄ ２．Ｃ ３．Ｃ ４．Ｃ ５．Ｄ ６．Ａ ７．Ｄ ８．Ｂ ９．Ｄ
2016届高考物理第一轮考纲知识复习 变压器、电能的输送
第2节 变压器、电能的输送
【考纲知识梳理】
一、 变压器及其原理
1、 构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。
2、 作用：在输送电能的过程中改变电压。
3、 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。
4、 特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。
5、 理想变压器的基本关系式:
（1）输出功率 决定输入功率 ，理想变压器的输入功率和输出功率相等，即 = 。
（2）变压比: ，
（3）电流关系: ，
（4）若干副线圈时:
, ; 或
6、 几种常用的变压器
(1)自耦变压器
图是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。AB之间加上输入电压U1 。移动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2。
(2)互感器
互感器也是一种变压器。交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。这种变压器叫做互感器。互感器分电压互感器和电流互感器两种。
a、电压互感器
电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入交流电压表。根据电压表测得的电压U 2 和铭牌上注明的变压比(U 1 /U 2 )，可以算出高压电路中的电压。为了工作安全，电压互感器的铁壳和副线圈应该接地。
b、电流互感器
电流互感器用来把大电流变成小电流。它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入交流电流表。根据电流表测得的电流I 2 和铭牌上注明的变流比(I 1/I2)，可以算出被测电路中的电流。如果被测电路是高压电路，为了工作安全，同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地。
二、电能的输送
1. 关键:减少电功率损失和电压损失
（1）功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。出现功率损失。 。
（2）电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R上消耗部分电压。 。
2方法:根据 再加上
（1）减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的;加大导线的横截面积，
（2）提高输电电压,减小输电电流，
【要点名师透析】
一、变压器的工作原理及基本关系
1.工作原理
2.基本关系(理想变压器)
(1)无漏磁，因此Φ、 相同.
(2)无线圈内阻，因此无内压降：U=E= .
(3)由于 = ，即套在同一铁芯上的线圈无论原、副线圈间还是副、副线圈间该比例都成立,
即 = = =…
(4)无能量损失，因此P入=P出，无论副线圈是一个还是多个,
U1I1=U2I2+U3I3+…
又据电压关系可得：
n1I1=n2I2+n3I3+…
【例1】(2011?淄博模拟) (12分)如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1，交流电源电压U=311sin100πt V，F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻.
(1)当电阻R=100 Ω时，保险丝能否被熔断?
(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?
【答案】(1)保险丝不会熔断 (2)电阻R的阻值不能小于55 Ω
电功率不能大于220 W
【详解】原线圈电压的有效值为U1= V=220 V
由 = 得副线圈两端的电压
U2= U1= ×220 V=110 V
(1)当R=100 Ω时，副线圈中电流
I2= = A=1.10 A. (3分)
由U1I1=U2I2 得原线圈中的电流为
I1= I2= ×1.10 A=0.55 A,由于I1＜I0 (熔断电流)，故保险丝不会熔断. (2分)
(2)设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好到达熔断电流I0，即I1=1.0 A，则副线圈中的电流为
I2= I1= ?I1=2×1.0 A=2.0 A
变阻器阻值为：R0= = Ω=55Ω (3分)
此时变压器的输出功率为
P2=I2?U2=2.0×110 W=220 W (2分)
可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 Ω，
输出的电功率不能大于220 W. (2分)
二、理想变压器动态问题分析
1.匝数比不变的情况:如图所示
(1)U1不变，根据 = ，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2也不变.
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化.
(3)I2变化引起P2变化，P1=P2，故P1发生变化.
2.负载电阻不变的情况:如图所示
(1)U1不变， 发生变化，故U2变化.
(2)R不变，U2改变，故I2发生变化.
(3)根据P2= ，P2发生变化，再根据P1=P2，故P1变化，P1=U1I1，U1不变，故I1发生变化.
3.分析动态问题的程序
【例2】如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表V和电流表A均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式u1=220 sin100 πt V，则( )
A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V
B.当t= s时，c、d间的电压瞬时值为110V
C.单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小
D.当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小
【答案】选A.
【详解】由正弦交流电的最大值与有效值的关系，可以确定原线圈电压有效值为220 V，电压表所测电压值也是有效值，由于变压器原、副线圈电压比等于匝数比，所以电压表示数为22 V，A正确；将t= s代入瞬时值表达式计算得u=110 V，B错；对于理想变压器，副线圈电压只与原线圈电压和原、副线圈匝数比有关，所以滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表示数不变，所以C错；开关由a扳向b，原、副线圈匝数比变小，所以副线圈电压变大，电流变大，所以D错.
三、高压输电问题分析
1.对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析.
2.远距离高压输电的几个基本关系(如图所示)：
【例3】(14分)某学校有一台应急备用发电机,内阻为r=1 Ω,升压变压器的匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻为R=4 Ω,全校22个教室,每个教室用“220 V
40 W”的灯泡6盏,要求所有灯都正常发光,则
(1)输电线上损耗的电功率多大?
(2)发电机的输出功率多大?
(3)发电机的电动势多大?
【答案】(1)144 W (2)5 424 W (3)250 V
【详解】(1)根据题意,画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程,如图所示.
所有灯都正常工作的总功率为P′2=22×6×40 W=5 280 W (1分)
用电器都正常工作时的总电流为I′2= = A=24 A (1分)
两个变压器之间输电线上的电流为IR=I2= =6 A (1分)
故输电线上损耗的电功率PR= R=144 W (2分)
(2)升压变压器的输出功率为P1′=PR+P2′=5 424 W (2分)
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率P出=P1=P1′=5 424 W (1分)
(3)降压变压器上的输入电压U2=4U2′=880 V (1分)
输电线上的电压损失为UR=IRR=24 V
因此升压变压器的输出电压为U1′=UR+U2=904 V (1分)
升压变压器的输入电压为U1= =226 V (1分)
升压变压器的输入电流为I1=4IR=24 A (1分)
发电机的电动势
E=U1+I1r=226 V+24×1 V=250 V (2分)
【感悟高考真题】
1.（2011?广东理综?T19）图（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中 ， 、 为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，下列表述正确的是
A.电流表的示数为2A B.原、副线圈匝数比为1:2
C .电压表的示数为电压的有效值 D.原线圈中交变电压的频率为100Hz
【答案】选A.C.
【详解】电流表的示数为： ,A正确；原、负线圈的电压比等于匝数比，所以匝数比为2:1，B错误；电压表的示数指交变电流的有效值，C正确；由（b）知交流电的周期为0.02s,故频率为50HZ,D错误。
2.（2011?福建理综?T15）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是
A.输入电压u的表达式u=20 sin(50 t)V
B.只断开S2后，L1、L2均正常发光
C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W
【答案】选D.
【详解】由图乙知周期为0.02s，因此输入电压的表达式 ,A错；只断开S2，L1、L2的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开S2，负载电阻变大，功率变小，C错；S1换接到2后，据 和 得R消耗的功率为0.8W，故选D.
3.（2011?新课标全国卷?T17）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则
A．U=110V , I=0.2A
B. U=110V , I=0.05 A
C. U=1102 V , I=0.2A
D. U=1102 V , I=0.22 A
【答案】选A。
【详解】在副线圈电路中，I2=PU =0.1A，再根据U1U2 =n1n2 ，及I2 I1 =n1n2 ，得U1=110V，I1=0.2A，故B、C、D错，A正确。
4.（2011?山东高考?T20）为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压 不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某此检测得到用户电压 随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 （ ）
A、
B、
C、为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移
D、为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移
【答案】选B、D。
【详解】由图像可知，正弦式交变电压的最大值为 ，其周期为0.02S,可得其表达式为B选项正确，又在 、 不变的前提下通过改变 来使 增大，由 可得应使 减小，故应将P适当上移，D选项正确。
5.（2011?浙江理综?T16）如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈，上线圈两端与u=51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是
A. 2.0V B. 9.0V
C. 12.7V D. 144.0V
【答案】选A.
【详解】根据上线圈所加电压的表达式可得，最大值为51 V.所以有效值 .若变压器为理想变压器： ，可得：U2=9.0 V.但由于铁心不闭合，考虑到磁漏的存在，应有U2<9.0 V，所以A正确.
6（2011?海南物理?T11）如图：理想变压器原线圈与-10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3w，正常发光时电阻为30 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比为_______，流过灯泡b的电流为_______A,
【答案】 0.2
【详解】 V，根据小灯泡正常发光，则 V， A，根据 ， ，所以 A， A。
7.（2011?江苏物理?T13-1）图为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如题13-2图所示。若只在ce间接一只 =400 Ω的电阻，或只在de间接一只 =225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80W。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值 的表达式；
(2)求只在ce间接400Ω的电阻时，原线圈中的电流I1；
(3)求ce和de 间线圈的匝数比 。
【答案】（1） (2) 0.28A (3)4:3
【详解】（1）有题13-2图知 ，电压瞬时值 （V）
(2)电压有效值 （V）
理想变压器
原线圈中的电流 =0.28A
(2)设ab间匝数为 ，根据变压器规律有 ，
由题意有： ，联立可得：
8 （2010?全国卷2）19. 图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止。用 表示流过原线圈的电流， 表示流过灯泡的电流， 表示灯泡两端的电压， 表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值）。下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是
答案：BC
解析：副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑，说明副线圈的匝数在均匀增大，由变压器的变压比 ，得 均匀增大（k为单位时间增加的匝数），C正确。灯泡两端的电压由零增大时其电阻增大，描绘的伏安特曲线为B。灯泡的功率先增大的快（电阻小）后增大的慢（电阻大），D错误。原线圈功率等于灯泡功率是增大的，所以原线圈电流一定增大，A错误。
【命题意图与考点定位】考查理想变压器和灯泡的伏安特曲线知识。
9（2010?天津卷）7.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1，A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后
A. A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B. A1示数变大，A1与A2示数的`比值变大
C. V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D. V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
答案：AD
10 （2010?重庆卷）17.输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如题17图所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为：
A 1100、360 B 1100、180
C 2200、180 D 220、360
【答案】B
【解析】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得
变压器烧坏前，同理 ，B正确。
11（2010? 江苏卷）7.在如图多事的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
【解析】逐项判断
A.应不变，A错误；
B. ， , ，因P变大，I变大，所以U损变大，所以降压变压器初级电压U3变小，B错误；
C. ,因P变大，所以P损变大，C正确；
D. ，因P变大，所以比值变大，D正确；
本题选CD。本题考查电能的输送，通常考查电压的变化引起其它变化，本题考查考查功率的变化引起其它变化，有新意。本题难度：中等。
12 （2010?福建卷）13．中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为
A．P/4 B．P/2 C．2P D．4P
答案：A
解析：由 可知当输出电压由500kv升高到1000kv时，电路中的电流将减为原来的一半；由 可知电路中损耗的功率变为原来的 。
【命题特点】本题以高压输电这一生活情境为背景，相应了国家提出的节能减排的建议，考查了用远程高压输电减小能耗的知识点，具有实际意义。
【启示】高考复习中应注重物理问题联系生活实际。
13（2010?山东卷）19．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
答案：AD
解析：
A.周期 ，频率 ，A正确；
B.原线圈输入电压的有效值为 ，所以，副线圈输出电压的有效值为 ，B错误；
C.根据 ，所以 ，不变。C错误；
D.变压器的输出功率 ，P向右移动时，电阻变小，变压器的输出功率增加，D正确。
本题选AD。本题考查变压器原理和交流电图象。
难度：容易。
14（2010?浙江卷）17. 某水电站，用总电阻为2.5 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 105A
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 P＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
答案：B
15（09?广东物理?9）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 （ ABD ）
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
解析：依据输电原理，电路中的功率损耗 ，而 ,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，因此并不是输电电压越高越好，D正确。
【考点模拟演练】
1．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为11∶2，原线圈两端的输入电压u＝2202sin 100πt(V)，电表均为理想电表，滑动变阻器R接入电路部分的阻值为10 Ω.下列叙述中正确的是
A．该交流电的频率为50 Hz
B．电压表的读数为422 V
C．电流表的读数为4 A
D．若滑动变阻器的滑片P向a端移动，电流表的读数变大
【答案】AC
【详解】根据原线圈两端输入电压的表达式可知，交流电的频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，A正确；变压器原线圈电压的有效值为U1＝220 V，利用变压器的变压比U1∶U2＝n1∶n2，可求得U2＝40 V，电压表的读数为40 V，B错误；电流表的读数为I＝U2R＝4 A，C正确；若滑动变阻器的滑片P向a端移动，接入电路的电阻增大，而U2不变，电流表示数变小，D错误．
2．图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端．已知理想变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为5∶1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R＝1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是( )
A．在t＝0.1 s、0.5 s时，穿过线圈的磁通量最大
B．线圈转动的角速度为10 πrad/s
C．电压表的示数为2 V
D．电流表的示数为0.40 A
【答案】D
【详解】t＝0.1 s,0.5 s时，电压达最大值，此时线圈平面与磁场平行，A错误；由图知T＝0.4 s，所以角速度w＝2πT＝2π0.4 s＝5π rad/s，B错误；由U1U2＝n1n2得输出电压的最大值为22 V，所以电压表示数应为2 V，C错误，R中电流IR＝2 V1 Ω＝2 A，由变压器的电流与匝数关系知电流表示数为0.40 A，D正确，正确答案D.
3．如图所示，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( )
【答案】B
【详解】在理想变压器中，因为U不变，故 示数不变；闭合S时，负载电阻变小，副线圈中电流I2增大， 示数增大，由P入＝P出可知 示数增大，因ab和cd导线的电阻不可忽略，所以U3减小， 示数变小．由I3＝U3/R1得，流过R1处的电流I3变小， 示数变小，故B对．
4.(2011?华南师大附中模拟)在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器.如下所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是( )
【答案】选A.
【详解】电流互感器应是测电流的,应串联在火线上,故B、D选项错误.同时,由I1n1=I2n2知要使I2＜I1,须n2＞n1,故A选项正确,C选项错误.
5.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器.已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则( )
A.交流电的频率为0.02 Hz
B.原线圈输入电压的最大值为200 V
C.电阻R2的电功率约为6.67 W
D.通过R3的电流始终为零
【答案】选C.
【详解】根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02 s、频率为50 Hz，A错；由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1 A、根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20 V，再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V，B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R3和电容器，D错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知电阻R2的电流有效值为I＝ 、电压有效值为U＝Um/ V，电阻R2的电功率为P2＝UI＝ W,C对.
6.如图所示，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则( )
A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大
B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小
C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大
【答案】选A、B、D.
【详解】K由a合到b时，n1减小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2= /R随之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，从而I1增大，A正确；K由b合到a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确；P上滑时，R增大，P2= /R减小，又P1=P2，P1=I1U1，从而I1减小，C错误；U1增大，由U1/U2=n1/n2可知，U2增大， I2=U2/R随之增大，由I1/I2=n2/n1可知I1也增大，D正确.故选项A、B、D正确.
7．如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝2202 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是
A．副线圈中电压表的读数为55 V
B．副线圈中输出交流电的周期为1100π s
C．原线圈中电流表的读数为0.5 A
D．原线圈中的输入功率为1102 W
【答案】AC
【详解】原线圈电压有效值U1＝220 V，由电压比等于匝数比可得副线圈电压U2＝55 V，A对；电阻R上的电流为2 A，由原副线圈电流比等于匝数的反比，可得电流表示数为0.5 A，C对；输入功率为P＝220×0.5 W＝110 W，D错；周期T＝2πω＝0.02 s，B错．
8．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是
A．P′＝U2SL B．P′＝P2LU2S
C．P用＝P－U2SL D．P用＝P(1－PLU2S)
【答案】BD
【详解】输电线电阻 R＝LS，输电电流为I＝PU
故输电线上损失的电功率为：
P′＝I2R＝(PU)2LS＝P2LU2S
用户得到的电功率为P用＝P－P′＝P(1－PLU2S)．故B、D正确．
9．理想变压器连接电路如图甲所示，已知原副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数2 A，则
A．电压表读数282 V B．电压表读数28.2 V
C．输入功率为56.4 W D．输入功率为40 W
【答案】D
【详解】由图乙可知，Um＝282 V，则输入电压有效值U1＝Um2＝200 V．根据U1U2＝n1n2，U2＝20 V，再根据I1I2＝n2n1，I1＝0.2 A，输入功率P＝U1I1＝40 W，故A、B、C错，D正确．
10．如图20所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2＝120，加在原线圈的电压为u1＝311 sin100πt (V)，霓虹灯正常工作的电阻R＝440 kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流．下列判断正确的是
A．副线圈两端电压6220 V，副线圈中的电流14.1 mA
B．副线圈两端电压4400 V，副线圈中的电流10.0 mA
C．I1<I2
D．I1>I2
【答案】BD
【详解】原线圈电压的有效值为220 V，由U1U2＝n1n2解得副线圈电压U2＝4400 V；由I2＝U2R得I2＝10.0 mA，选项B对．根据n1I2，选项D对．
11．(14分)如图 (a)是一理想变压器的电路连接图，图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表A2的示数为2 A，开关S断开，求：
(1)变压器的输入功率和电压表的示数；
(2)将开关S闭合，定性分析电路中三只电表的示数变化情况．
【答案】 (1)40 W 20 V
(2)A1示数增大 A2示数增大 V示数不变
【详解】 (1)由图(b)可知输入电压的有效值
U1＝200 V
由U1U2＝n1n2得
U2＝n2U1n1＝20 V
变压器的输入功率P1等于输出功率P2
故P1＝P2＝U2I2＝20×2 W＝40 W.
(2)将S闭合，U2不变，即电压表示数保持20 V不变；由于负载增多，负载总电阻减小，电流表A2的示数增大；次级线圈的输出功率增加，初级线圈的输入功率随之增加，电流表A1的示数增大．
12．(16分)发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．
(1)画出全过程的线路图．
(2)求用户得到的电压和功率．
(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．
【答案】 (1)见解析 (2)219.6 V 43.92 kW
(3)180 V 36 kW
【详解】(1)线路图如图所示．
(2)升压变压器副线圈上的输出电压
U2＝n2n1U1＝2 200 V，
升压变压器副线圈上的输出电流I2＝n1n2I1，
升压变压器原线圈上的输入电流，由P＝U1I1得
I1＝PU1＝44×103220 A＝200 A，
所以I2＝n1Pn2U1＝44×10310×220 A＝20 A.
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR＝I2R＝4 V，PR＝I22R＝0.08 kW.
加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为
I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V.
降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为
U4＝n4n3U3＝219.6 V，I4＝n3n4I3＝200 A.
用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.
(3)若不采用高压输电，线路损失电压为
UR′＝I1R＝40 V，
用户得到的电压U′＝U1－UR′＝180 V，
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