热点三,限电——2022届高考物理热点猜题（精选文档）

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　热点 三 限电 ——2022 届高考物理热点猜题 热点材料：

　2021 年下半年，东北三省限电的消息引发了一阵舆论风波。这场比较突然的限电，产生了许多令人措手不及的后果。而这次事件只是全国近年来限电措施的一个缩影。公开报道显示，当前至少已有 16 个省份出台了力度不等的限电措施。如宁夏要求“高耗能企业停限产一个月”，江苏、广东、浙江等省份提出“开二停五”“限产 90%”等措施。与这些省份主要集中在工业限电不同的是，东北地区限电涉及居民用电。突如其来的用电限制使得许多居民生活受到了不同程度的影响，从而引起了很大的舆论争议。本文整理提炼了几个方面的导致限电事件发生的原因，并在文章最后部分提出了若干点未来可能改善这一情况的发展方向。

　原因分析：煤资源短缺问题 中国整体的煤炭供给主要以本国自产为主，2019 年中国产煤 37.5 亿吨，全年进口煤炭总量3.04 亿吨。印尼、澳大利亚、俄罗斯、蒙古及越南，五国合计占我国煤炭进口总量的 85%以上。

　从本国供给端考虑，2020 年山西，内蒙的煤炭企业的产能利用率大约在 77%，低于 2019 年同一时期。从库存考虑，秦皇岛煤炭库存只有 400 万吨左右，低于往年同时期煤炭库存。目前大同、内蒙的动力煤和焦煤大约在 1000 元一吨，过去价格 400-500 之间。

　从进口煤考虑，由于受到疫情影响，国际海运价格暴涨，导致进口煤炭的成本大幅度上涨，进而导致价格上涨，进口量缩减。

　从需求端考虑，由于东北冬天需要依靠煤炭库存来进行供暖使用，导致现阶段可用于发电的煤炭总量更为有限，以上因素导致了煤炭供给相比以往更为吃紧。

　考查知识：

　电学、变压器、远距离输电

　押题训练 1.如图所示为一远距离输电线的示意图，输电线的总电阻为1 2, R T T 、两变压器均为理想变压器，电流表和电压表可视为理想电表，其余部分导线电阻不计。1T 原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，用户部分由 n 只小灯泡并联组成，逐一闭合开关，使 n 只小灯泡逐一亮起，则此过程中(

　 )

　 A.电压表和电流表的示数均减小 B.电压表和电流表的示数均增大 C.输电线上消耗的电功率将增大 D.理想变压器1T 原线圈的输入功率将减小 2.图甲所示电路中的理想变压器原、副线圈的匝数比为1241nn，原线圈接入电压按图乙所示变化的电源，电压表为理想电表。副线圈接有规格为“12.0 V，6.0 W”的小灯泡，电阻1 2R R 、均为定值电阻，其中216.0Ω R   ，若灯泡能正常工作，下列说法正确的是(

　 )

　A.两电阻阻值之比为12701RR B.电压表 V 的示数为 140 V C.电源的输出功率为 27.5 W D.穿过铁芯磁通量变化率的最大值为 1 Wb/s 3.图甲为可 24 小时连续发电的敦煌 100 兆瓦熔盐塔式光热电站，太阳能光热发电被认为是具备成为基础负荷电源潜力的新兴能源应用技术，敦煌 100 兆瓦熔盐塔式光热电站借助良好的电网基础，将电能不断输出。若该发电站输出正弦交流电，利用图乙电路进行远距离输电，变压器1 2T T 、 均为理想变压器，输电线总电阻为 R，发电站输出电压有效值始终不变。下列说法正确的是(

　 )

　A.该光热电站每天连续发电量约为92.4 10 kW h   

　B.1T 为降压变压器，2T 为升压变压器 C.1T 的原线圈所用的导线应比副线圈所用的导线细

　D.若仅增大1T 的原、副线圈的匝数比，则发电站输出电流将减小 4.如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为 m，降压变压器的变压比为 n，输电线的电阻为 R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为 U，若由于用户的负载变化，使电压表2V 的示数减小 U  ，则下列判断正确的是(

　 )

　A.电流表2A 的示数减小了UR B.电流表1A 的示数增大了n UR C.电压表1V 的示数不变 D.输电线损失的功率增加了2( ) n UR 5.2021 年广东限电拉闸后，湛江某公司为了不耽误工期，利用小型发电机（内阻可忽略）通过理想变压器进行供电，其原理图如图甲所示，公司的用电设备等效为电阻 R，变压器原、副线圈的匝数比为 10:22，发电机产生的交变电压 u 随时间 t 变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是(

　 )

　A.电压表的读数为 220 2 V 

　B.线圈转动的角速度为 100πrad/s  C.若电阻 R 增大，变压器的输入功率变大 D. 0.01s t   时线圈平面与磁场方向垂直 6.夏天由于用电器的增多，每年都会出现“用电荒”，只好拉闸限电。若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的 2 倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是(

　 ) A. 若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的 4 倍 B. 若输送电压不变，则用电高峰时输电线损失的功率为正常供电时的 4 倍 C. 若用电高峰时的输电电压变为正常供电的 2 倍，则此时输电电流为正常供电时的 4 倍 D. 若用电高峰时的输电电压变为正常供电的 2 倍，则此时输电线损失的功率与正常供电时的相等

　7.2021 年入冬后，由于入冬早、降温快，我国多地电网最大负荷屡创新高，电力供应形势紧张，多地通知错峰生产，拉闸限电，尽力保障各地电网平稳运行和电力可靠供应。远距离输电的简化电路如图所示，发电机 M 内阻不计，输出的电压0U 一定，经升压变压器升压后的输出电压为 U，两条输电导线的总电阻为 r，输电导线中的电流为1I ，在输电线与用户间连有降压变压器，输入电压为1U ，输出电压为2U ，输出电流为2I 。副线圈共有三路负载。当拉闸限电时，断开开关1S ，下列说法正确的是(

　 )

　A.2I 变大

　B.输电线上损失的功率变大 C.二路和三路的灯泡变亮 D.发电机的发电功率变大 8.2020 年冬季，南方多地拉闸限电，湖南、浙江、江西等地出台限电措施，而山东在这一方面做得比较好。其中外省电力的调入，起了有力保障，这就涉及远距离输电问题。远距离输电可简化为如图所示电路，发电厂发出的电先通过升压变压器升压传输，再通过降压变压器降压到用户端。若所用变压器均为理想变压器，1 2U U 、 分别表示升压变压器的原、副线圈电压，3 4U U 、 分别表示降压变压器的原、副线圈电压，发电厂输出电压及输电线的电阻 R均不变。若用户端消耗的功率增加，下列说法正确的是(

　 )

　A.输电线上损失的电压变小 B.升压变压器的输出功率变小 C.输电线上损耗的功率变大 D.用户端的电压4U 变大 9.如图所示为一种环保灯——重力灯，重力灯是利用重力做功发电的装置。重物下落时拉动灯中心的绳子，从而带动发电机发电。让质量为 10 kg 的物体缓慢下落 2 m，则灯的亮度相当于 12 W 日光灯的亮度。若每过 40 min 重置一次重物，就能持续发光。重力加速度 g 取210 m/s ，则以下说法正确的是(

　 )

　 A.重力灯实际功率可能为 0.068 W B.每个 40 min 内产生的电能为 28800 J C.每次下落过程中发电机输出的电能为 200 J D.该发电方式无需消耗其他能量就能源源不断地获得电能 10.风能是绿色能源之一，风力发电是利用风能的常见方式之一。如图所示为一风力发电装置原理图，矩形线圈面积为22m ，匝数 500 N  匝，线圈电阻 5Ω r   ，在磁感应强度大小2T B  的匀强磁场中绕OO轴以角速度 πrad/s    匀速转动，外电路电阻 45Ω R  。在线圈由图示位置转过 90 的过程中，求：

　（1）通过电阻 R 的电荷量 q； （2）电阻 R 上所产生的热量 Q。

　答案以及解析 1.答案：C 解析：灯泡逐一亮起，则用户部分的总电阻减小，2T 副线圈回路中的总电流增大，则输电线及1T 原线圈中的电流均增大，电流表的示数增大，由于1T 原线圈电压不变，则输入功率增大，由于1T 原、副线圈匝数比及原线圈输入电压不变，由1 12 2U nU n可知1T 副线圈两端的电压也不变，即电压表的示数不变，ABD 错误；由2P I R 可知输电线上消耗的电功率增大，

　C 正确。

　2.答案：ABC 解析：变压器副线圈中电流为L2L6A 0.5A12PIU    ，变压器副线圈的输出电压为2 L 2 212V 0.5 16V 20V U U I R          ，原线圈电流21 210.125AnI In  ，原线圈两端电压11 22420V 80V1nU Un     ，电压表示数为1220V 140V U U       ，B 正确；1R 的阻值为11140Ω 1120Ω0.125URI   ，则两电阻阻值之比为12701RR，A 正确；2R 消耗的功率为22 22 20.5 16 W 4.0 WRP I R      ，1R 消耗的功率为12 21140W 17.5W1120RUPR    ，则电源的输出功率为1 2L R RP P P P     17.5W4.0W 6.0W 27.5W        ，C 正确；副线圈两端电压最大值为2m20 2 V U   ，穿过铁芯的磁通量变化率的最大值为2m2ΔΔUt n，由于不知道副线圈的匝数，故无法求出穿过铁芯磁通量变化率的最大值，D 错误。

　3.答案：D 解析：该光热电站每天连续发电量约为3 6100 10 kW 24h 2.4 10 kW h Pt          ，A 错误；远距离交流输电，要先升压后降压，1T 为升压变压器，2T 为降压变压器，B 错误；1T 为升压变压器，原线圈中的电流比副线圈中的电流大，原线圈所用的导线较粗，C 错误；设1T 、2T 的原、副线圈的匝数比分别为1 2k k 、 ，发电站输出电流、输出电压分别为1 1I U 、 ，用户用电 器 的 等 效总 电 阻 为0 2, R T 的 原 线 圈 及其 右 侧 电路 的 等 效 电阻 为22 2 0R k R  ， 则 11 12 21 2 0,UI kk R k R增大时，1I  减小，D 正确。

　4.答案：BC 解析：设降压变压器原线圈两端电压减小了1ΔU ，根据理想变压器的电压规律可知，对于降压变压器有1ΔΔUnU ，根据欧姆定律可知，电流表1A 的示数增加了11Δ ΔΔU UI nR R  ，根据理想变压器的电流规律有12Δ 1ΔII n，解得电流表2A 的示数增加了22 1ΔΔ ΔUI n I nR   ，A 错误，B 正确。发电厂的输出电压恒定，升压变压器的变压比恒定，所以电压表1V 的示数恒定，C 正确。输电线上损失的功率增加了  2221

　 ΔΔ Δn UP I R I R I R RR      变化后 变化前，D 错

　误。

　5.答案：B 解析：本题考查交变电流和理想变压器。由题图乙可知输入电压有效值为1100V U   ，根据1 12 21022U nU n ，解得2220V U   ，即电压表的读数为 220 V，A 错误；由题图乙可知交流电周期 0.02s T   ，则线圈转动的角速度2π100πrad /sT    ，B 正确；由于1U 不变，2U 也不变，变压器的输入功率221 2UP PR  ，电阻 R 增大，则功率1P 变小，C 错误； 0.01s t   时线圈产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，即线圈平面与磁场方向平行，D 错误。

　6.答案：BD 解析：AB.若输送电压不变，根据 P IU  ,用电高峰时功率变为 2 倍，则输电电流为正常供电时的 2 倍；根据2P I r 线 线 可知输电线损失的功率为正常供电时的 4 倍；选项 A 错误，B正确； CD.若用电高峰时的输电电压变为正常供电的 2 倍，用电功率变为 2 倍，根据 P IU  ,则此时输电电流等于正常供电时的电流；根据2P I r 线 线 可知输电线损失的功率与正常供电时的相等，选项 C 错误，D 正确。

　故选 BD。

　7.答案：C 解析：设降压变压器原、副线圈的匝数分别为1 2n n 、 ，负载总电阻为22URI。对降压变压器 有1 1 1 22 2 2 1,U n I nU n I n ， 把 降 压 变 压 器 和 负 载 电 阻 等 效 为 电 阻R， 有122 21 2 1 2 12 221 2 2 221nUU n n U nR RnI n I nIn  。对升压变压器，0U 一定，则 U 一定，断开开关1S ，负载总电阻 R 变大，等效电阻R变大，由1RU Ur R  可知，1U 变大，由1 12 2U nU n知2U 变大，则二路和三路的灯泡变亮，C 正确；由1UIr R 可知，1I 变小，又1 22 1I nI n，可知2I 变小，A错误；输电线上损失的功率21 rP I r  ，可知rP 变小，B 错误；发电机的发电功率等于升压变压器的输出功率，即1 ,P UI U  不变，1I 变小，则发电机的发电功率变小，D 错误。

　8.答案：C 解析：本题考查理想变压器和远距离输电问题。当用户端消耗的功率增加时，降压变压器的输出功率会增加，降压变压器的输入功率增加，从而导致降压变压器的输入电流变大，根据U IR  可知，输电线上损失的电压变大，A 错误；升压变压器副线圈中的电流变大，电压2U不变，输出功率变大，B 错误；输电线上损失的电压变大，输电线的电阻 R 不变，根据2UPR可知，输电线上损耗的功率变大，C 正确；输电线上损失的电压变大，降压变压器原线圈的电压3U 减小，副线圈电压4U 也减小，D 错误。

　9.答案：A 解 析：

　本题 通过重 力灯 考查 电路 中的能 量问 题。

　物体 下降的 过程 中重 力做 功10 10 2J 200J W mgh     ，所以重力做功的功率200 1W W 0.083W40 60 12GWPt   ，由于发电的过程中以及电路中都存在一定的损耗，所以该灯的实际功率一定小于 0.083 W，有可能是 0.068 W，故 A 正确；每个 40 min 内产生的电能一定小于 200 J，故 B 错误；由于发电的过程中存在一定的损耗，所以每次下落过程中发电机输出电能都小于 200 J，故 C 错误；该发电方式需要重置重物，重置重物要消耗其他的能量，故 D 错误。

　10.答案：（1）40 C （2）218000π J 

　解析：本题考查交流发电机原理与焦耳定律。

　（1）在转动过程中通过电阻 R 的电荷量 q It 

　EIR r BSE Nt

　联立解得 40CBSq NR r   （2）线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 E NBS  

　电压的有效值2EU 

　线圈由题图所示位置转过 90°，经过四分之一周期，有 214UQ RTR r   

　周期2πT ， 解得218000π J Q  

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