高考物理知識網絡分子動理論熱和功氣體復習練習題
高考物理知識網絡分子動理論 熱和功 氣體復習練習題
熱學是物理學的重要組成部分．本章的核心內容是研究熱現象的兩種觀點：分子動理論觀點（微觀）和能量觀點（宏觀）．把握重點、解決難點的關鍵在于：透過現象看本質的思維能力的培養；通過對各種熱現象的充分了解，把握各種熱現象；運用已有知識對各種熱現象的分析解釋，實現對未知領域的探索研究．能的轉化與守恒定律是自然界普遍適用的規律．將分子動理論與能的觀點有機結合起來，研究熱現象的各類問題，是解決重點、難點的關鍵所在．
本章及相關知識網絡
專題一 分子動理論
【考點透析】
一、本專題考點：本專題為Ⅰ類要求。
二、理解和掌握的內容
１．物質是由大量的分子組成的
⑴分子很小，設想分子為球體形狀，用油膜法可粗略地測出分子的直徑d=v/s（v是油滴的體積，s是水面上形成的單分子油膜的面積，d為分子直徑），其數量級為10-10m．
⑵阿佛伽德羅常數：１mol的任何物質含有的微粒數相同，這個數叫阿佛伽德羅常數，它和物質的摩爾質量是聯系宏觀物理量（物體的質量、體積）與微觀物理量（分子質量、分子體積）的橋梁．深刻理解它們的物理意義，對研究解決各類具體問題有特別重要的作用．
２．分子的熱運動
這個要點的實驗基礎是布朗運動和擴散現象
⑴布朗運動是懸浮在液體或氣體中的固體微粒的運動，是永不停息的無規則運動．其規律是：顆粒越小，運動越明顯；溫度越高，運動越激烈．布朗運動是液體分子永不停息地做無規則熱運動的間接反映；是微觀分子熱運動造成的宏觀現象．
⑵擴散現象是分子永不停息的無規則的熱運動的直接表現．溫度越高，擴散進行的越快．擴散具有方向性：從分子密度較大的區域向密度較小的區域擴散．
３．分子間的相互作用力
⑴分子間同時存在著相互作用的引力和斥力，其合力叫分子力．
⑵分子間的引力和斥力都隨分子間的距離增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力變化得快．
⑶分子力的特點：
①r=r0時（r0數量級約為10-10m），f引＝f斥,分子力Ｆ＝０
②r<r0時，f引<f斥，分子表現為斥力
③r>r0時，f引>f斥，分子表現為引力
④r>10r0時，f引，f斥迅速減小，趨近于零，可以認為分子力Ｆ＝０
４．難點釋疑 有同學認為“在較暗的房間里，有陽光射進來后可以觀察到懸浮在空氣中的塵埃在不停的運動，稱為布朗運動．”這是錯誤的，因為布朗運動是在液體和氣體中通過顯微鏡觀察到的，直接用眼睛看到的微粒運動現象都不是布朗運動．用眼睛直接看到，微粒已經很大了．各個方向空氣分子對它的撞擊力的合力幾乎為零，而它的運動主要是由于自身重力和環境中氣流的影響．布朗運動既不是分子的運動，也不是眼睛直接觀察到的微粒運動，做布朗運動的微粒，其線度應在二者之間．
【例題精析】
例１ 用Ｍ表示某物質的摩爾質量，m表示分子質量，表示物質密度，V表示摩爾體積，v0表示分子體積，NA表示阿佛伽德羅常數，那么反映這些量之間關系的下列式子中一定正確的有（ ）
①NA＝v0/V ②NA＝V/v0 ③V＝M/ ④m＝M/NA
Ａ．①③ Ｂ．②④ Ｃ．①④ Ｄ．③④
解析：對于固體與液體忽略分子間的距離，分子是一個挨一個排列的．②③④選項都正確；但對于氣體來講，分子間距離很大，②不正確．本題所給物質的狀態不確定，因此一定正確的是Ｄ．
思考拓寬：⑴上題中所給物質若為固體，根據題目條件確定單位體積的分子個數．
⑵上題中這種物質若是氣態，根據題目條件確定；單位體積的分子數．
⑶上題中這種物質若是氣態，根據題目條件確定該氣體分子間的平均距離．
⑷橫向發散：已知銅的密度為8.9×103kg/m3，原子量為64，通過估算可知銅中每個原子所占有的體積為：（ ）（1995年全國高考題）．
Ａ．8×10-24m3 Ｂ．1×10-26m3 Ｃ．1×10-29m3 Ｄ．7×10-6m3
例２ 分子間的作用力有引力（f引）和斥力（f斥），則（ ）
Ａ．f引和f斥是同時存在的
Ｂ．f引總是大于f斥，其合力總表現為引力
Ｃ．分子間距離越小，f引越小，f斥越大
Ｄ．分子間距離越小，f引越大，f斥越小
解析：根據分子動理論，分子間的引力和斥力總是同是存在的．當分子間距離等于平衡距離時，引力和斥力相平衡，表現出的分子力為零；當分子間距離小于平衡距離時，斥力大于引力，分子力表現為斥力；當分子間距離大于平衡距離時，引力大于斥力，分子力表現為引力．分子引力與斥力總是隨分子間距離的減小而增大，隨分子間距離的增大而減小，本題答案選Ａ．
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
１．關于分子動理論，下列說法中正確的是（ ）
Ａ．用油膜法測出一般分子直徑的數量級是10-10m
Ｂ．布朗運動的激烈程度與溫度有關系，溫度為0℃時，布朗運動停止
Ｃ．分子間同時存在著引力和斥力，引力隨分子間距離增大而增大，斥力隨分子間距離的增
大而減小
２．布朗運動主要說明了（ ）
Ａ．液體是由分子組成的 Ｂ．液體分子不停地做無規則的運動
Ｃ．液體分子間有空隙 Ｄ．液體分子間有相互作用力
３．下面證明分子間存在引力和斥力的實驗，哪個是正確的（ ）
Ａ．兩塊鉛壓緊以后能連在一起，說明分子間有引力
Ｂ．一般高壓氣體難被壓縮，說明分子間有斥力
Ｃ．破碎的玻璃不能拼接在一起，是由于分子間存在斥力
４．用油膜法測出分子直徑后，要測定阿佛伽德羅常數，只需知道油滴的（ ）
Ａ．摩爾質量 Ｂ．摩爾體積 Ｃ．體積 Ｄ．密度
５．只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離（ ）
Ａ．阿佛伽德羅常數，該氣體的摩爾質量和密度
Ｂ．阿佛伽德羅常數，該氣體的摩爾質量和質量
Ｃ．阿佛伽德羅常數，該氣體的質量和體積
Ｄ．該氣體的密度．體積和摩爾質量
Ⅱ能力與素質
６．在“利用油膜法估測分子大小”的實驗中，將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液．測出1cm3溶液有n=50滴．取一滴溶液，滴在水面上，隨著酒精溶于水．油酸在水面上形成面積s=0.2m2的單分子油膜．試估算油酸分子的大小．
７．空氣在標準狀況下，分子間的距離為 ．
專題二 熱和功
【考點透析】
一、本專題考點：本專題為Ⅰ類要求。
二、理解和掌握的內容
１．物體的內能
⑴分子的平均動能：是物體內所有分子動能的平均值．溫度是分子平均動能的標志，溫度越高分子平均動能越大．
①物體內部各個分子的運動速度是不同的，所以分子的動能是不相等的，溫度是大量分子的平均動能的標志．所以對個別分子講溫度無意義．溫度是一個宏觀量．
②不同物質的物體，如果溫度相同，則它們的分子平均動能相同，但它們的分子平均速率不同．
③分子的平均動能與物體宏觀機械運動的速度無關．
⑵分子勢能：分子間由于存在相互作用，因此分子間具有由它們的相對位置所決定的勢能，這就是分子勢能．
①分子勢能的變化用分子力做功來量度，分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負功，分子勢能增加．
②分子勢能與物體的體積有關．
⑶物體的內能：物體內所有分子的動能和勢能的總和叫物體的內能．
①物體的內能與物質量、溫度、體積三個因素有關．
②內能和機械能是兩種不同形式的能，物體可以同時具有內能和機械能．一定條件下內能和機械能可以相互轉化．
２．物體內能的改變：
改變內能有兩種方式：做功和熱傳遞
⑴做功是其他形式的能與內能的相互轉化過程，內能的改變量可用做功的數值來量度．
⑵熱傳遞是物體間內能的轉移過程，內能轉移量用熱量來量度．
說明：①熱量作為物理量，它的意義并不是物體含有熱多少，而是在熱傳遞的過程中，物體內能改變的量度，熱量是對熱傳遞過程而言的，沒有熱傳遞過程就無所謂熱量這個概念．
②發生熱傳遞的條件是溫度不同，內能只能從高溫物體向低溫度物體傳遞，溫度相等時達到動態平衡．
③做功和熱傳遞雖有本質區別，但在改變內能上是等效的．
３．熱力學第一定律、能量守恒定律
⑴熱力學第一定律：一個熱力學統，內能的增量△Ｕ，等于系統與外界交換的熱量Ｑ和所做的功Ｗ之和．表達式：△Ｕ＝Ｑ＋Ｗ
⑵能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化和轉移的過程中其總量不變，這就是能量守恒定律．
說明：①能的轉化和守恒定律是自然界的普遍規律，違背該定律的第一類永動機是永遠無法實現的．
②物質不同運動形式對應著不同形式的能，各種形式的能可以相互轉化或轉移．
４．熱力學第二定律：
⑴一種表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化．
⑵另一種表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化．
說明：①第一種是按照熱傳導過程的方向性表述的，第二種則是按照機械能與內能轉化過程的方向性來表述的．這兩種表述是等價的，都揭示了自然界的基本規律：一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的．
②熱力學第一定律和熱力學第二定律是熱力學知識的基礎理論．熱力學第一定律指出任何熱力學過程中能量守恒，而對過程沒有限制．熱力學第二定律指明哪些過程可以發生，哪些不可以發生．如第二類永動機不可能實現，宏觀的實際的熱現象過程是不可逆的．
【例題精析】
例１ 關于分子間勢能下列說法正確的是：（ ）
Ａ．分子間為引力時，距離越小，分子間勢能越大
Ｂ．分子間為斥力時，距離越大，分子間勢能越大
Ｃ．物體在熱脹冷縮時，分子間勢能不變
Ｄ．物體在熱脹冷縮時，分子間勢能改變
解析：根據分子力做功與分子間勢能變化關系知，Ａ、Ｂ選項均錯誤．當分子間距離等于平衡距離時，分子間勢能最小．在此基礎上，間距增大或減小，分子間勢能都將增大．熱脹冷縮過程中，分子間距離發生變化，因此分子間勢能改變．本題答案為Ｄ
思考拓寬：要確定分子間勢能隨分子間距離變化的關系．應首先確定分子間開始的距離，然后才能明確分子間勢能隨分子間距離變化的關系．否則無法確定．物體的體積增大時，分子間勢能一定增大嗎？
例２ 如圖所示，直立容器內部有被隔板隔開的Ａ、Ｂ兩部分氣體，Ａ的密度小，Ｂ的密度較大，抽去隔板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設在此過程中氣體吸熱為Ｑ，氣體內能增加量為△Ｅ，則
Ａ．△Ｅ＝Ｑ Ｂ．△Ｅ<Ｑ
Ｃ．△Ｅ>Ｑ Ｄ．無法比較
解析：由于Ａ、Ｂ氣體的合重心在中線下，混合均勻后在中線．所以系統重力勢能增大．由能量守恒可得，吸收熱量一部分增加氣體內能，一部分增加重力熱能．所以Ｂ正確
思考拓寬：若上兩部分氣體裝在絕熱容器中．將隔板抽去后．當氣體充分混合均勻后．氣體內能如何變化？
例３．一定質量的氣體從外界吸收了2.6×105Ｊ的熱量，其內能增加了4.2×105Ｊ，則在這個過程中是外界對氣體做了功還是氣體對外界做了功？做了多小功？
解析：由熱力學第一定律知，做功和熱傳遞都可以改變物體內能，表達式Ｗ＋Ｑ＝△Ｅ．因為內能增加量大于氣體吸收的熱量，所以是外界對氣體做了功．Ｗ＝△Ｅ－Ｑ＝1.6×105Ｊ．
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
１．r表示兩分子間的距離，Ｅp表示兩分子間相互作用的勢能，當r＝r０時，兩分子間斥力等于引力，設兩個分子間相距很遠時Ｅp＝０，則（ ）
Ａ．當r>r０時，Ｅp隨r的增大而減小
Ｂ．當r<r０時，Ｅp隨r的增大而增大
Ｃ．當r<r０時，Ｅp不隨r而變
Ｄ．當r＝r０時，Ｅp最小，且為負值
２．質量相等的氫氣和氧氣，溫度相同，不考慮分子間勢能，則（ ）
Ａ．氧氣的內能較大 Ｂ．氫氣的內能較大
Ｃ．兩者內能相等 Ｄ．氫氣分子的平均動能較大
３．下列說法正確是（ ）
Ａ．物體溫度升高，則分子熱運動的平均動能增大
Ｂ．物體溫度升高，則分子熱運動的速率都增大
Ｃ．物體體積減小，分子間勢能一定增大
４．下列說法錯誤的是：（ ）
Ａ．物體對外界做功，物體的內能一定減少
Ｂ．物體吸收熱量且不對外做功，物體的溫度一定升高
Ｃ．物體溫度不變，內能可能變大
５．一個裝有氣體的絕熱圓筒，如筒的一端有活塞可移動，當氣體體積增大時，則（ ）
Ａ．氣體內能增加，溫度升高
Ｂ．物體內能增加，溫度降低
Ｃ．氣體內能減少，溫度升高
Ｄ．氣體內能減少，溫度降低
６．子彈射入置于光滑水平面上的木塊的過程中，下列說法正確的是（ ）
Ａ．子彈、木塊組成的系統機械能守恒
Ｂ．子彈損失的機械能等于木塊內能的增加
Ｃ．子彈損失的機械能等于木塊和子彈內能的增加量
Ｄ．子彈、木塊組成的系統動量守恒
７．一木塊從斜面上勻速下滑，在下滑過程中，若不考慮木塊的熱膨脹，下列說法正確的是
Ａ．木塊的分子勢能增加
Ｂ．木塊的分子平均動能不變
Ｃ．木塊的分子勢能和分子平均動能均增大
Ｄ．木塊的機械能減少，內能增大
８．質量相等，溫度都是０℃的水和冰相比較，它們的內能（ ）
Ａ．因為質量和溫度相等，所以內能相等
Ｂ．冰的密度比水小，水凝結成冰時體積增大，分子間勢能增大；溫度相等，分子熱運動平均動能相等，所以冰的內能較多
Ｃ．水凝結成冰的過程要放出熱量，內能減少，所以水的內能較多
９．有一絕熱容器，中間有一絕熱活塞，用銷釘固定，封閉了Ａ、Ｂ兩部分氣體，開始它們溫度相同，體積相同．Ａ的壓強是Ｂ壓強的２倍，如圖所示．現拔掉銷釘，活塞移動后，下列說法正確的是（ ）
①．Ｂ氣體內能增大 ②．Ａ氣體內能不變
③．Ｂ氣體溫度升高 ④．Ａ氣體溫度不變
Ａ．①② Ｂ．①③ Ｃ．②③ Ｄ．②④
Ⅱ能力與素質
10．保溫材料做成的封閉房間里，為降低室內溫度，同時打開電冰箱和電風扇，兩電器工作較長時間后，房內的氣溫將會怎樣變化？說明原因．
11．一質量為m的子彈，以v0的速度射入放在光滑水平面上的質量為Ｍ，長為Ｌ的木塊中，子彈從木塊中穿出時的速度為v1，v1＝v0/3．設子彈穿過木塊過程中所受阻力不變，則此過程中子彈和木塊組成的系統獲得多少內能？
【拓展與研究】
12．利用風力發電是一種經濟而又清潔的能源利用方式．我國甘肅等地，四季的平均風速為10m/s．已知空氣的密度為1.3kg/m3，該地新建的小型風力發電機的風車有三個長度為12m的葉片，轉動時可形成半徑為12m的圓面．
⑴若這個風車能將通過此圓面內的10％的氣流的動能轉化為電能，那么該風車帶動的發電機的功率為多大？（保留兩位有效數字）
⑵為了減少風車轉動軸的磨損，根據最新設計，在轉動軸承部分鍍了一層納米陶瓷．一般陶瓷每立方厘米含有1010個晶粒，而這種納米陶瓷每立方厘米含有1019個晶粒，若把每個晶粒看成球形；并假設這些晶粒是一個挨一個緊密排列的，那么每個晶粒的直徑大約是多少納米？（保留兩位有效數字）
專題三 氣體
【考點透析】
一、本專題考點：氣體的狀態和狀態參量為Ⅱ類要求，氣體分子運動特點和氣體壓強的微觀意義為Ⅰ類要求。
二、理解和掌握的內容
１．氣體的狀態和狀態參量
⑴溫度：溫度宏觀上講是表示物體冷熱程度的物理量；微觀上講是標志物體分子熱運動平均動能大小的物理量．溫度的數值與使用的溫標有關．
①攝氏溫度t：單位＂攝氏度＂（℃），在１個標準大氣壓下，水的冰點為０℃，沸點為100℃．
②熱力學溫度Ｔ：單位＂開爾文＂（Ｋ），把-273.15℃作為熱力學溫度的零度．
③就每一度表示的冷熱差別來說，兩種溫度是相同的，所以兩者的關系是Ｔ＝（t＋273.15）Ｋ，△Ｔ＝△t．
④絕對零度是低溫的極限，只能接近但不能達到；表明分子的熱運動永遠存在．
⑵體積Ｖ：氣體體積是指大量氣體分子所能到達的整個空間的體積．封閉在容器內的氣體，其體積等于容器的容積．處在容器內的氣體在不考慮重力對氣體分子分布的影響時，氣體的密度處處相等．氣體的質量與體積成正比．在標準狀態下，１mol的任何氣體的體積均為22.4Ｌ，單位：米３（m３）．
⑶壓強：氣體的壓強，從分子動理論角度上看，氣體的壓強是由于大量氣體分子作無規則的熱運動，對器壁發生頻繁持續的碰撞而引起的，大量分子對器壁單位面積上的壓力就是氣體的壓強．國際單位制：帕（Pa）．
說明：①單位體積內氣體的分子數越多，分子的平均速率越大，氣體的壓強就越大．
②大氣壓強還可以理解為是由于大氣受地球引力而產生的．
⑷一定質量的氣體，其所處的狀態通常用壓強、體積、溫度三個物理量來描述．這三個物理量叫做氣體的狀態參量．當氣體的三個狀態參量確定時，則氣體處于確定狀態．三個狀態參量密切相關，并遵循一定的規律，所謂狀態變化，至少有兩個參量同時改變．
２．氣體分子運動特點
⑴氣體很容易壓縮，可見氣體分子間的作用非常微弱．通常認為，氣體分子除相互碰撞或與器壁碰撞外，不受力的作用；氣體分子能在空間自由移動，能夠充滿它可以到達的空間．
⑵氣體分子的熱運動，表現為分子頻繁不斷地互相碰撞或跟器壁碰撞，每個氣體分子的熱運動的速度大小和方向在頻繁不斷的碰撞中發生變化，造成氣體分子熱運動的雜亂無章的特性．
⑶組成氣體的大量分子，作為整體表現出來的規律是：
①任意時刻大量的氣體分子在各個不同方向上運動的機會是相等的．換一種說法：任意時刻大量氣體分子在各個方向上運動的分子數量是相等的．這種方向上的機會均等性，隨氣體分子數量的增加而增大．
②大量氣體分子的熱運動速率；按“中間多、兩頭少”的規律分布，即氣體的大多數分子的速率，都在某個“中間”速率數值附近．離“中間”速率數值越大，分子數越少．
【例題精析】
例１ 對于一定量的氣體，下列論述中正確的是（ ）
Ａ．當分子熱運動變劇烈時，壓強必變大
Ｂ．當分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變
Ｃ．當分子間的平均距離變大時，壓強必變小
Ｄ．當分子間的平均距離變大時，壓強必變大
解析：一定質量的氣體，其壓強由單位體積內氣體的分子個數和分子熱運動的平均速率兩個因素決定．所以當分子熱運動變劇烈時，分子的平均速率增大．若氣體的體積增大，單位體積的氣體分子個數減小，其壓強可以不變，答案為Ｂ．
例２ 一定質量的氣體處于平衡狀態Ⅰ，現設法使其溫度降低而壓強升高，達到平衡狀態Ⅱ，則（1999年全國高考題）
Ａ．狀態Ⅰ時氣體的密度比狀態Ⅱ時的大
Ｂ．狀態Ⅰ時分子的平均動能比狀態Ⅱ時的大
Ｃ．狀態Ⅰ時分子間的平均距離比狀態Ⅱ時的大
Ｄ．狀態Ⅰ時每個分子動能都比狀態Ⅱ時的分子平均動能大
解析：溫度是分子平均動能的標志，溫度降低，分子的平均動能必然減小，Ｂ項正確；分子的平均動能減小，并不表示每一個分子的動能都減小，分子動理論是統計規律，都是對大量分子而言，對某個分子并不具備分子動理論的特征，所以Ｄ項錯誤；氣體壓強由分子的平均速率和單位體積內的分子個數兩個因素決定，溫度降低使分子的平均速率減小，而其壓強升高，必是因為單位體積的分子數增多引起，即氣體的密度增大，分子間的平均距離減小，所以Ａ項錯誤，Ｃ項正確．
【能力提升】
Ⅰ知識與技能
１．在自然界能夠達到的溫度是：（ ）
Ａ．106℃ Ｂ．-273.15℃ Ｃ．-1Ｋ
２．關于氣體的體積，下列說法中正確的是（ ）
Ａ．氣體的體積與氣體的質量成正比
Ｂ．氣體的體積與氣體的密度成正比
Ｃ．氣體的體積就是所有氣體分子體積的總和
Ｄ．氣體的體積與氣體的質量、密度和分子的體積無關，只決定于容器的容積．
３．在一容器中用活塞封閉有氣體，下列哪一種情況是可能的：
①使氣體溫度升高，同時壓強增大
②使氣體溫度升高，體積減小，而壓強增大
③使氣體溫度保持不變，但壓強和體積同時增大
④使氣體的溫度降低，氣體的壓強和密度同時減小
Ａ．①② Ｂ．②③ Ｃ．②④ Ｄ．①④
４．密封容器中氣體的壓強（ ）
Ａ．是由于氣體受到重力產生的
Ｂ．是由于氣體分子的相互作用力產生的
Ｃ．是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產生的
Ｄ．當容器自由下落時減小為零
５．一定質量的氣體，若保持溫度不變而增大其壓強，則（ ）
Ａ．單位體積內氣體分子數一定增加
Ｂ．單位體積內氣體分子數可能減少
Ｃ．氣體分子熱運動的平均動能增加
Ｄ．氣體分子的平均動能可能減少
Ⅱ能力與素質
６．給汽車輪胎打氣，使胎內空氣達到所需的壓強，冬天和夏天相比，胎內的氣體的質量是否相同？為什么？
效果驗收
１．根據下列哪一組數據，可以算出水分子的體積（ ）
Ａ．水的密度和水的摩爾體積
Ｂ．水的摩爾質量和阿佛伽德羅常數
Ｃ．水的密度，阿佛伽德羅常數
Ｄ．水的密度，水的摩爾質量，阿佛伽德羅常數
２．關于布朗運動，說法不正確的是（ ）
Ａ．布朗運動不是分子的運動，但反映了液體分子的無規則運動
Ｂ．布朗運動的劇烈程度與液體的溫度有關
Ｃ．布朗運動的明顯程度與微粒的大小無關
Ｄ．布朗運動的無規則性與液體的種類，微粒的物質種類無關
３．溫度相同的氧氣、氫氣，關于它們的分子的動能說法正確的是（ ）
Ａ．每一個氧分子和每一個氫分子的動能相同
Ｂ．一克氧分子和一克氫分子的動能相同
Ｃ．一摩爾的氧分子和一摩爾的氫分子的動能相同
Ｄ．氧氣、氫氣的內能相同
４．下列說法正確的是（ ）
Ａ．物體的溫度升高時，一定吸收了熱量
Ｂ．物體的內能增加時，外界一定對物體做了功
Ｃ．０℃冰化成０℃的水，水的內能增大
Ｄ．物體由靜止突然加速運動時，內能增大
５．甲和乙兩個分子相距較遠，若將甲固定，然后使乙逐漸向甲移動，直到不能再靠近為止，則在這個過程中（ ）
Ａ．分子力總是做正功
Ｂ．分子力總是做負功
Ｃ．先是分子力做負功，后是分子力做正功
Ｄ．先是分子力做正功，后是分子力做負功
６．有關物體的內能，以下說法正確的是（ ）
Ａ．１g０℃水的內能比１g０℃冰的內能大
Ｂ．電流通過電阻時發熱，內能增加，是熱傳遞的結果
Ｃ．氣體膨脹，它的內能一定減小
Ｄ．橡皮筋被拉伸時，分子間勢能減小
７．行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流，上述不同現象中所包含的相同的物理過程是：（ ）
①．物體克服阻力做功
②．物體的動能轉化為其他形式的能量
③．物體的勢能轉化為其他形式的能量
④．物體的機械能轉化為其他形式的能量
Ａ．①② Ｂ．②③ Ｃ．③④ Ｄ．①④
８．下列說法中正確的是：
①．液體中懸浮微粒的布朗運動是做無規則運動的液體分子撞擊微粒而引起的
②．物體的溫度越高，其分子的平均動能越大
③．物體里所有分子動能的總和叫做物體的內能
④．只有熱傳遞才能改變物體的內能
Ａ．①③ Ｂ．①② Ｃ．②③ Ｄ．③④
９．如圖所示電冰箱的工作原理圖，壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內外管道中不斷循環，那么，下列說法中正確的是（ ）
①．在冰箱內的管道中，致冷劑迅速膨脹并吸收熱量
②．在冰箱外的管道中，致冷劑迅速膨脹并放出熱量
③．在冰箱內的管道中，致冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量
④．在冰箱外的管道中，致冷劑被劇烈壓縮并放出熱量
Ａ．①③ Ｂ．②③ Ｃ．②④ Ｄ．①④
二．填空題（每題５分）
10．在做《用油膜法做測分子大小》的實驗中，用油酸酒精的濃度為每104ml溶液中有純油酸6ml，用注射器測得1ml上述溶液有75滴．把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和尺寸如圖示，坐標中正方形方格的邊長為1cm，試求：
⑴油酸膜的面積 cm2
⑵每滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積 cm3
⑶按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑
11．用長度放大600倍的顯微鏡觀察布朗運動，估計放大后的小顆粒（碳）體積為１×103m3，碳的密度是2.25×103kg/m3，摩爾質量是1.2×102kg/mol，阿佛伽德羅常數為6.0×1023mol-1,則該小碳粒含分子數約為 個（保留１位有效數字）
三．計算題
12．（７分）黃金的密度是19.3×103kg/m3,摩爾質量是19.7kg/mol，求⑴金分子的質量；⑵金分子的體積；⑶金分子的直徑．
13．（10分）某同學想要估測每秒鐘太陽輻射到地球表面上的能量，他用一個橫截面積s=3.2dm2的保濕圓筒，內裝有質量為m=0.4kg的水，被太陽光垂直照射t=3min，水的溫度升高了Δt=2.2℃．已知水的比熱C=4.2×103J/kg?℃，地球半徑R=6400km，試求出太陽向地球表面輻射能量的功率．
第八章 熱學部分答案
專題一：１．Ａ ２．Ｂ ３．Ａ ４．Ｂ ５．Ａ ６．5×10-10m ７．3.3×10-9m
專題二：１．Ｄ ２．Ｂ ３．Ａ ４．Ａ ５．Ｄ ６．Ｄ ７．Ｄ ８．Ｃ ９．Ａ
10．⑴房內溫度升高 ⑵電冰箱、電風扇消耗的電能最后都轉化為內能，因而房內溫度升高．11．E內＝2(2M－m)mv02/9M
拓展與研究 ⑴2.9×104w ⑵6nm
專題三：１．Ａ ２．Ｄ ３．Ｄ ４．Ｃ ５．Ａ ６．不相同．氣體壓強是由分子的平均速率和單位體積的分子數兩個因素決定，夏天比冬天溫度高，分子平均速率大，達到相同壓強，夏天輪胎內氣體質量少．
效果驗收：１．Ｄ ２．Ｃ ３．Ｃ ４．Ｃ ５．Ｄ ６．Ａ ７．Ｄ ８．Ｂ ９．Ｄ
2016屆高考物理第一輪考綱知識復習 變壓器、電能的輸送
第2節 變壓器、電能的輸送
【考綱知識梳理】
一、 變壓器及其原理
1、 構造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個閉合鐵心上構成所謂的變壓器。
2、 作用：在輸送電能的過程中改變電壓。
3、 原理：其工作原理是利用了電磁感應現象。
4、 特征：正因為是利用電磁感應現象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改變交流電壓。
5、 理想變壓器的基本關系式:
（1）輸出功率 決定輸入功率 ，理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，即 = 。
（2）變壓比: ，
（3）電流關系: ，
（4）若干副線圈時:
, ; 或
6、 幾種常用的變壓器
(1)自耦變壓器
圖是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈。如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓。
調壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構造如圖所示。線圈AB繞在一個圓環形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓U1 。移動滑動觸頭P 的位置就可以調節輸出電壓U2。
(2)互感器
互感器也是一種變壓器。交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測量高電壓和大電流。用變壓器把高電壓變成低電壓，或者把大電流變成小電流，這個問題就可以解決了。這種變壓器叫做互感器。互感器分電壓互感器和電流互感器兩種。
a、電壓互感器
電壓互感器用來把高電壓變成低電壓，它的原線圈并聯在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表。根據電壓表測得的電壓U 2 和銘牌上注明的變壓比(U 1 /U 2 )，可以算出高壓電路中的電壓。為了工作安全，電壓互感器的鐵殼和副線圈應該接地。
b、電流互感器
電流互感器用來把大電流變成小電流。它的原線圈串聯在被測電路中，副線圈上接入交流電流表。根據電流表測得的電流I 2 和銘牌上注明的變流比(I 1/I2)，可以算出被測電路中的電流。如果被測電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。
二、電能的輸送
1. 關鍵:減少電功率損失和電壓損失
（1）功率損失：遠距離輸送電能，由于輸電線上的電流熱效應，電能轉化為熱能。出現功率損失。 。
（2）電壓損失：遠距離輸送電能，線路中電阻R上消耗部分電壓。 。
2方法:根據 再加上
（1）減小輸電導線的電阻,如采用電阻率小的;加大導線的橫截面積，
（2）提高輸電電壓,減小輸電電流，
【要點名師透析】
一、變壓器的工作原理及基本關系
1.工作原理
2.基本關系(理想變壓器)
(1)無漏磁，因此Φ、 相同.
(2)無線圈內阻，因此無內壓降：U=E= .
(3)由于 = ，即套在同一鐵芯上的線圈無論原、副線圈間還是副、副線圈間該比例都成立,
即 = = =…
(4)無能量損失，因此P入=P出，無論副線圈是一個還是多個,
U1I1=U2I2+U3I3+…
又據電壓關系可得：
n1I1=n2I2+n3I3+…
【例1】(2011?淄博模擬) (12分)如圖所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數比n1∶n2=2∶1，交流電源電壓U=311sin100πt V，F為熔斷電流為I0=1.0 A的保險絲，負載為一可變電阻.
(1)當電阻R=100 Ω時，保險絲能否被熔斷?
(2)要使保險絲不被熔斷，電阻R的阻值應不小于多少?變壓器輸出的電功率不能超過多少?
【答案】(1)保險絲不會熔斷 (2)電阻R的阻值不能小于55 Ω
電功率不能大于220 W
【詳解】原線圈電壓的有效值為U1= V=220 V
由 = 得副線圈兩端的電壓
U2= U1= ×220 V=110 V
(1)當R=100 Ω時，副線圈中電流
I2= = A=1.10 A. (3分)
由U1I1=U2I2 得原線圈中的電流為
I1= I2= ×1.10 A=0.55 A,由于I1＜I0 (熔斷電流)，故保險絲不會熔斷. (2分)
(2)設電阻R取某一值R0時，原線圈中的電流I1剛好到達熔斷電流I0，即I1=1.0 A，則副線圈中的電流為
I2= I1= ?I1=2×1.0 A=2.0 A
變阻器阻值為：R0= = Ω=55Ω (3分)
此時變壓器的輸出功率為
P2=I2?U2=2.0×110 W=220 W (2分)
可見，要使保險絲F不被熔斷，電阻R的阻值不能小于55 Ω，
輸出的電功率不能大于220 W. (2分)
二、理想變壓器動態問題分析
1.匝數比不變的情況:如圖所示
(1)U1不變，根據 = ，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負載電阻R如何變化，U2也不變.
(2)當負載電阻發生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發生變化.
(3)I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發生變化.
2.負載電阻不變的情況:如圖所示
(1)U1不變， 發生變化，故U2變化.
(2)R不變，U2改變，故I2發生變化.
(3)根據P2= ，P2發生變化，再根據P1=P2，故P1變化，P1=U1I1，U1不變，故I1發生變化.
3.分析動態問題的程序
【例2】如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表V和電流表A均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式u1=220 sin100 πt V，則( )
A.當單刀雙擲開關與a連接時，電壓表的示數為22 V
B.當t= s時，c、d間的電壓瞬時值為110V
C.單刀雙擲開關與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數均變小
D.當單刀雙擲開關由a扳向b時，電壓表和電流表的示數均變小
【答案】選A.
【詳解】由正弦交流電的最大值與有效值的關系，可以確定原線圈電壓有效值為220 V，電壓表所測電壓值也是有效值，由于變壓器原、副線圈電壓比等于匝數比，所以電壓表示數為22 V，A正確；將t= s代入瞬時值表達式計算得u=110 V，B錯；對于理想變壓器，副線圈電壓只與原線圈電壓和原、副線圈匝數比有關，所以滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表示數不變，所以C錯；開關由a扳向b，原、副線圈匝數比變小，所以副線圈電壓變大，電流變大，所以D錯.
三、高壓輸電問題分析
1.對高壓輸電問題，應按“發電機→升壓變壓器→遠距離輸電線→降壓變壓器→用電器”的順序，或從“用電器”倒推到“發電機”一步一步進行分析.
2.遠距離高壓輸電的幾個基本關系(如圖所示)：
【例3】(14分)某學校有一臺應急備用發電機,內阻為r=1 Ω,升壓變壓器的匝數比為1∶4,降壓變壓器的匝數比為4∶1,輸電線的總電阻為R=4 Ω,全校22個教室,每個教室用“220 V
40 W”的燈泡6盞,要求所有燈都正常發光,則
(1)輸電線上損耗的電功率多大?
(2)發電機的輸出功率多大?
(3)發電機的電動勢多大?
【答案】(1)144 W (2)5 424 W (3)250 V
【詳解】(1)根據題意,畫出從發電機到教室燈泡之間的傳輸過程,如圖所示.
所有燈都正常工作的總功率為P′2=22×6×40 W=5 280 W (1分)
用電器都正常工作時的總電流為I′2= = A=24 A (1分)
兩個變壓器之間輸電線上的電流為IR=I2= =6 A (1分)
故輸電線上損耗的電功率PR= R=144 W (2分)
(2)升壓變壓器的輸出功率為P1′=PR+P2′=5 424 W (2分)
而發電機輸出功率即為升壓變壓器的輸入功率P出=P1=P1′=5 424 W (1分)
(3)降壓變壓器上的輸入電壓U2=4U2′=880 V (1分)
輸電線上的電壓損失為UR=IRR=24 V
因此升壓變壓器的輸出電壓為U1′=UR+U2=904 V (1分)
升壓變壓器的輸入電壓為U1= =226 V (1分)
升壓變壓器的輸入電流為I1=4IR=24 A (1分)
發電機的電動勢
E=U1+I1r=226 V+24×1 V=250 V (2分)
【感悟高考真題】
1.（2011?廣東理綜?T19）圖（a）左側的調壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中 ， 、 為理想電流表和電壓表。若原線圈接入如圖（b）所示的正弦交變電壓，電壓表的示數為110V，下列表述正確的是
A.電流表的示數為2A B.原、副線圈匝數比為1:2
C .電壓表的示數為電壓的有效值 D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz
【答案】選A.C.
【詳解】電流表的示數為： ,A正確；原、負線圈的電壓比等于匝數比，所以匝數比為2:1，B錯誤；電壓表的示數指交變電流的有效值，C正確；由（b）知交流電的周期為0.02s,故頻率為50HZ,D錯誤。
2.（2011?福建理綜?T15）圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數之比n1:n2=5:1，電阻R=20 ，L1、L2為規格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示。現將S1接1、S2閉合，此時L2正常發光。下列說法正確的是
A.輸入電壓u的表達式u=20 sin(50 t)V
B.只斷開S2后，L1、L2均正常發光
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0.8W
【答案】選D.
【詳解】由圖乙知周期為0.02s，因此輸入電壓的表達式 ,A錯；只斷開S2，L1、L2的電壓小于額定電壓，都不能正常發光，B錯；只斷開S2，負載電阻變大，功率變小，C錯；S1換接到2后，據 和 得R消耗的功率為0.8W，故選D.
3.（2011?新課標全國卷?T17）如圖，一理想變壓器原副線圈的匝數比為1：2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表。現閉合開關，燈泡正常發光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數，則
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】選A。
【詳解】在副線圈電路中，I2=PU =0.1A，再根據U1U2 =n1n2 ，及I2 I1 =n1n2 ，得U1=110V，I1=0.2A，故B、C、D錯，A正確。
4.（2011?山東高考?T20）為保證用戶電壓穩定在220V，變電所需適時進行調壓，圖甲為調壓變壓器示意圖。保持輸入電壓 不變，當滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓。某此檢測得到用戶電壓 隨時間t變化的曲線如圖乙所示。以下正確的是 （ ）
A、
B、
C、為使用戶電壓穩定在220V，應將P適當下移
D、為使用戶電壓穩定在220V，應將P適當上移
【答案】選B、D。
【詳解】由圖像可知，正弦式交變電壓的最大值為 ，其周期為0.02S,可得其表達式為B選項正確，又在 、 不變的前提下通過改變 來使 增大，由 可得應使 減小，故應將P適當上移，D選項正確。
5.（2011?浙江理綜?T16）如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數n1=800和n2=200的兩個線圈，上線圈兩端與u=51sin314tV的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數可能是
A. 2.0V B. 9.0V
C. 12.7V D. 144.0V
【答案】選A.
【詳解】根據上線圈所加電壓的表達式可得，最大值為51 V.所以有效值 .若變壓器為理想變壓器： ，可得：U2=9.0 V.但由于鐵心不閉合，考慮到磁漏的存在，應有U2<9.0 V，所以A正確.
6（2011?海南物理?T11）如圖：理想變壓器原線圈與-10V的交流電源相連，副線圈并聯兩個小燈泡a和b，小燈泡a的額定功率為0.3w，正常發光時電阻為30 ，已知兩燈泡均正常發光，流過原線圈的電流為0.09A，可計算出原、副線圈的匝數比為_______，流過燈泡b的電流為_______A,
【答案】 0.2
【詳解】 V，根據小燈泡正常發光，則 V， A，根據 ， ，所以 A， A。
7.（2011?江蘇物理?T13-1）圖為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭。原線圈輸入正弦式交變電壓的u-t圖象如題13-2圖所示。若只在ce間接一只 =400 Ω的電阻，或只在de間接一只 =225 Ω的電阻,兩種情況下電阻消耗的功率均為80W。
(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值 的表達式；
(2)求只在ce間接400Ω的電阻時，原線圈中的電流I1；
(3)求ce和de 間線圈的匝數比 。
【答案】（1） (2) 0.28A (3)4:3
【詳解】（1）有題13-2圖知 ，電壓瞬時值 （V）
(2)電壓有效值 （V）
理想變壓器
原線圈中的電流 =0.28A
(2)設ab間匝數為 ，根據變壓器規律有 ，
由題意有： ，聯立可得：
8 （2010?全國卷2）19. 圖中為一理想變壓器，其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連：P為滑動頭。現令P從均勻密繞的副線圈最底端開始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈L兩端的電壓等于其額定電壓為止。用 表示流過原線圈的電流， 表示流過燈泡的電流， 表示燈泡兩端的電壓， 表示燈泡消耗的電功率（這里的電流、電壓均指有效值：電功率指平均值）。下列4個圖中，能夠正確反映相應物理量的變化趨勢的是
答案：BC
解析：副線圈是均勻密繞的且滑動頭勻速上滑，說明副線圈的匝數在均勻增大，由變壓器的變壓比 ，得 均勻增大（k為單位時間增加的匝數），C正確。燈泡兩端的電壓由零增大時其電阻增大，描繪的伏安特曲線為B。燈泡的功率先增大的快（電阻小）后增大的慢（電阻大），D錯誤。原線圈功率等于燈泡功率是增大的，所以原線圈電流一定增大，A錯誤。
【命題意圖與考點定位】考查理想變壓器和燈泡的伏安特曲線知識。
9（2010?天津卷）7.為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1，A2，導線電阻不計，如圖所示。當開關S閉合后
A. A1示數變大，A1與A2示數的比值不變
B. A1示數變大，A1與A2示數的`比值變大
C. V2示數變小，V1與V2示數的比值變大
D. V2示數不變，V1與V2示數的比值不變
答案：AD
10 （2010?重慶卷）17.輸入電壓為220V，輸出電壓為36V的變壓器副線圓燒壞，為獲知此變壓器原、副線圈匝數，某同學拆下燒壞的副線圈，用絕緣導線在鐵芯上新繞了5匝線圈，如題17圖所示，然后將原線圈接到220V交流電源上，測得新繞線圈的端電壓為1V，按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數分別為：
A 1100、360 B 1100、180
C 2200、180 D 220、360
【答案】B
【解析】對新繞線的理想變壓器，根據變壓比公式得
變壓器燒壞前，同理 ，B正確。
11（2010? 江蘇卷）7.在如圖多事的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有
A．升壓變壓器的輸出電壓增大
B．降壓變壓器的輸出電壓增大
C．輸電線上損耗的功率增大
D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大
【解析】逐項判斷
A.應不變，A錯誤；
B. ， , ，因P變大，I變大，所以U損變大，所以降壓變壓器初級電壓U3變小，B錯誤；
C. ,因P變大，所以P損變大，C正確；
D. ，因P變大，所以比值變大，D正確；
本題選CD。本題考查電能的輸送，通常考查電壓的變化引起其它變化，本題考查考查功率的變化引起其它變化，有新意。本題難度：中等。
12 （2010?福建卷）13．中國已投產運行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設甲、乙兩地原采用500kV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，現改用1000kV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為
A．P/4 B．P/2 C．2P D．4P
答案：A
解析：由 可知當輸出電壓由500kv升高到1000kv時，電路中的電流將減為原來的一半；由 可知電路中損耗的功率變為原來的 。
【命題特點】本題以高壓輸電這一生活情境為背景，相應了國家提出的節能減排的建議，考查了用遠程高壓輸電減小能耗的知識點，具有實際意義。
【啟示】高考復習中應注重物理問題聯系生活實際。
13（2010?山東卷）19．一理想變壓器原、副線圈的匝數比為10：1，原線圈輸入電壓的變化規律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭。
A．副線圈輸出電壓的頻率為50Hz
B．副線圈輸出電壓的有效值為31V
C．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小
D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增加
答案：AD
解析：
A.周期 ，頻率 ，A正確；
B.原線圈輸入電壓的有效值為 ，所以，副線圈輸出電壓的有效值為 ，B錯誤；
C.根據 ，所以 ，不變。C錯誤；
D.變壓器的輸出功率 ，P向右移動時，電阻變小，變壓器的輸出功率增加，D正確。
本題選AD。本題考查變壓器原理和交流電圖象。
難度：容易。
14（2010?浙江卷）17. 某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3 106KW。現用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是
A. 輸電線上輸送的電流大小為2 105A
B. 輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV
C. 若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9 108KW
D. 輸電線上損失的功率為 P＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻
答案：B
15（09?廣東物理?9）圖為遠距離高壓輸電的示意圖。關于遠距離輸電，下列表述正確的是 （ ABD ）
A．增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失
B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發熱損耗
C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小
D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好
解析：依據輸電原理，電路中的功率損耗 ，而 ,增大輸電線的橫截面積，減小輸電線的電阻，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A正確；由P=UI來看在輸送功率一定的情況下，輸送電壓U越大，則輸電電流越小，則功率損耗越小，B正確；若輸電電壓一定，輸送功率越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C錯誤；輸電電壓并不是電壓越高越好，因為電壓越高，對于安全和技術的要求越高，因此并不是輸電電壓越高越好，D正確。
【考點模擬演練】
1．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為11∶2，原線圈兩端的輸入電壓u＝2202sin 100πt(V)，電表均為理想電表，滑動變阻器R接入電路部分的阻值為10 Ω.下列敘述中正確的是
A．該交流電的頻率為50 Hz
B．電壓表的讀數為422 V
C．電流表的讀數為4 A
D．若滑動變阻器的滑片P向a端移動，電流表的讀數變大
【答案】AC
【詳解】根據原線圈兩端輸入電壓的表達式可知，交流電的頻率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，A正確；變壓器原線圈電壓的有效值為U1＝220 V，利用變壓器的變壓比U1∶U2＝n1∶n2，可求得U2＝40 V，電壓表的讀數為40 V，B錯誤；電流表的讀數為I＝U2R＝4 A，C正確；若滑動變阻器的滑片P向a端移動，接入電路的電阻增大，而U2不變，電流表示數變小，D錯誤．
2．圖甲是線圈繞垂直于磁場的軸在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電圖象，把該交流電壓加在圖乙中變壓器的A、B兩端．已知理想變壓器原線圈Ⅰ和副線圈Ⅱ的匝數比為5∶1，交流電流表和交流電壓表均為理想電表，電阻R＝1 Ω，其他各處電阻不計，以下說法正確的是( )
A．在t＝0.1 s、0.5 s時，穿過線圈的磁通量最大
B．線圈轉動的角速度為10 πrad/s
C．電壓表的示數為2 V
D．電流表的示數為0.40 A
【答案】D
【詳解】t＝0.1 s,0.5 s時，電壓達最大值，此時線圈平面與磁場平行，A錯誤；由圖知T＝0.4 s，所以角速度w＝2πT＝2π0.4 s＝5π rad/s，B錯誤；由U1U2＝n1n2得輸出電壓的最大值為22 V，所以電壓表示數應為2 V，C錯誤，R中電流IR＝2 V1 Ω＝2 A，由變壓器的電流與匝數關系知電流表示數為0.40 A，D正確，正確答案D.
3．如圖所示，T為理想變壓器，副線圈回路中的輸電線ab和cd的電阻不可忽略，其余輸電線電阻可不計，則當開關S閉合時( )
【答案】B
【詳解】在理想變壓器中，因為U不變，故 示數不變；閉合S時，負載電阻變小，副線圈中電流I2增大， 示數增大，由P入＝P出可知 示數增大，因ab和cd導線的電阻不可忽略，所以U3減小， 示數變小．由I3＝U3/R1得，流過R1處的電流I3變小， 示數變小，故B對．
4.(2011?華南師大附中模擬)在變電站里,經常要用交流電表去監測電網上的強電流,所用的器材叫電流互感器.如下所示的四個圖中,能正確反映其工作原理的是( )
【答案】選A.
【詳解】電流互感器應是測電流的,應串聯在火線上,故B、D選項錯誤.同時,由I1n1=I2n2知要使I2＜I1,須n2＞n1,故A選項正確,C選項錯誤.
5.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C為電容器.已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則( )
A.交流電的頻率為0.02 Hz
B.原線圈輸入電壓的最大值為200 V
C.電阻R2的電功率約為6.67 W
D.通過R3的電流始終為零
【答案】選C.
【詳解】根據變壓器原理可知原副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為0.02 s、頻率為50 Hz，A錯；由圖乙可知通過R1的電流最大值為Im＝1 A、根據歐姆定律可知其最大電壓為Um＝20 V，再根據原副線圈的電壓之比等于匝數之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200 V，B錯；因為電容器有通交流、阻直流的作用，則有電流通過R3和電容器，D錯；根據正弦交流電的峰值和有效值關系及并聯電路特點可知電阻R2的電流有效值為I＝ 、電壓有效值為U＝Um/ V，電阻R2的電功率為P2＝UI＝ W,C對.
6.如圖所示，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則( )
A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大
B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小
C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大
D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大
【答案】選A、B、D.
【詳解】K由a合到b時，n1減小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2= /R隨之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，從而I1增大，A正確；K由b合到a時，與上述情況相反，P2將減小，B正確；P上滑時，R增大，P2= /R減小，又P1=P2，P1=I1U1，從而I1減小，C錯誤；U1增大，由U1/U2=n1/n2可知，U2增大， I2=U2/R隨之增大，由I1/I2=n2/n1可知I1也增大，D正確.故選項A、B、D正確.
7．如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數之比為4∶1.原線圈接入一電壓為u＝U0sinωt的交流電源，副線圈接一個R＝27.5 Ω的負載電阻．若U0＝2202 V，ω＝100π rad/s，則下述結論正確的是
A．副線圈中電壓表的讀數為55 V
B．副線圈中輸出交流電的周期為1100π s
C．原線圈中電流表的讀數為0.5 A
D．原線圈中的輸入功率為1102 W
【答案】AC
【詳解】原線圈電壓有效值U1＝220 V，由電壓比等于匝數比可得副線圈電壓U2＝55 V，A對；電阻R上的電流為2 A，由原副線圈電流比等于匝數的反比，可得電流表示數為0.5 A，C對；輸入功率為P＝220×0.5 W＝110 W，D錯；周期T＝2πω＝0.02 s，B錯．
8．在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導線電阻率為，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損失的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則P′、P用的關系式正確的是
A．P′＝U2SL B．P′＝P2LU2S
C．P用＝P－U2SL D．P用＝P(1－PLU2S)
【答案】BD
【詳解】輸電線電阻 R＝LS，輸電電流為I＝PU
故輸電線上損失的電功率為：
P′＝I2R＝(PU)2LS＝P2LU2S
用戶得到的電功率為P用＝P－P′＝P(1－PLU2S)．故B、D正確．
9．理想變壓器連接電路如圖甲所示，已知原副線圈匝數比為10∶1，當輸入電壓波形如圖乙時，電流表讀數2 A，則
A．電壓表讀數282 V B．電壓表讀數28.2 V
C．輸入功率為56.4 W D．輸入功率為40 W
【答案】D
【詳解】由圖乙可知，Um＝282 V，則輸入電壓有效值U1＝Um2＝200 V．根據U1U2＝n1n2，U2＝20 V，再根據I1I2＝n2n1，I1＝0.2 A，輸入功率P＝U1I1＝40 W，故A、B、C錯，D正確．
10．如圖20所示是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器．已知變壓器原線圈與副線圈匝數比n1n2＝120，加在原線圈的電壓為u1＝311 sin100πt (V)，霓虹燈正常工作的電阻R＝440 kΩ，I1、I2表示原、副線圈中的電流．下列判斷正確的是
A．副線圈兩端電壓6220 V，副線圈中的電流14.1 mA
B．副線圈兩端電壓4400 V，副線圈中的電流10.0 mA
C．I1<I2
D．I1>I2
【答案】BD
【詳解】原線圈電壓的有效值為220 V，由U1U2＝n1n2解得副線圈電壓U2＝4400 V；由I2＝U2R得I2＝10.0 mA，選項B對．根據n1I2，選項D對．
11．(14分)如圖 (a)是一理想變壓器的電路連接圖，圖(b)是原線圈兩端所加的電壓隨時間變化的關系圖象，已知原、副線圈的匝數比為10∶1，電流表A2的示數為2 A，開關S斷開，求：
(1)變壓器的輸入功率和電壓表的示數；
(2)將開關S閉合，定性分析電路中三只電表的示數變化情況．
【答案】 (1)40 W 20 V
(2)A1示數增大 A2示數增大 V示數不變
【詳解】 (1)由圖(b)可知輸入電壓的有效值
U1＝200 V
由U1U2＝n1n2得
U2＝n2U1n1＝20 V
變壓器的輸入功率P1等于輸出功率P2
故P1＝P2＝U2I2＝20×2 W＝40 W.
(2)將S閉合，U2不變，即電壓表示數保持20 V不變；由于負載增多，負載總電阻減小，電流表A2的示數增大；次級線圈的輸出功率增加，初級線圈的輸入功率隨之增加，電流表A1的示數增大．
12．(16分)發電機的端電壓為220 V，輸出電功率為44 kW，輸電導線的電阻為0.2 Ω，如果用原、副線圈匝數之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經輸電線路后，再用原、副線圈匝數比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．
(1)畫出全過程的線路圖．
(2)求用戶得到的電壓和功率．
(3)若不經過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的功率和電壓．
【答案】 (1)見解析 (2)219.6 V 43.92 kW
(3)180 V 36 kW
【詳解】(1)線路圖如圖所示．
(2)升壓變壓器副線圈上的輸出電壓
U2＝n2n1U1＝2 200 V，
升壓變壓器副線圈上的輸出電流I2＝n1n2I1，
升壓變壓器原線圈上的輸入電流，由P＝U1I1得
I1＝PU1＝44×103220 A＝200 A，
所以I2＝n1Pn2U1＝44×10310×220 A＝20 A.
輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為
UR＝I2R＝4 V，PR＝I22R＝0.08 kW.
加到降壓變壓器原線圈上的輸入電流和電壓分別為
I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V.
降壓變壓器副線圈上的輸出電壓和電流分別為
U4＝n4n3U3＝219.6 V，I4＝n3n4I3＝200 A.
用戶得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.
(3)若不采用高壓輸電，線路損失電壓為
UR′＝I1R＝40 V，
用戶得到的電壓U′＝U1－UR′＝180 V，
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