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微型专题5 变压器的动态分析 远距离输电一、选择题考点一 变压器电路的动态分析1.如图1所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )图1A.I 1和I 2表示电流的平均值B.U 1和U 2表示电压的最大值C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误.根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，由闭合回路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误.2.(多选)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图2甲为变压器示意图.保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是( )图2A.u 2＝1902sin (50πt ) VB.u 2＝1902sin (100πt ) VC.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 答案 BD解析 由电压u 2随时间t 变化的曲线可知，用户电压的最大值是190 2 V ，周期是2×10－2s ，所以u 2＝1902sin (100πt ) V ，A 错误，B 正确；根据n 1n 2＝U 1U 2，n 1减小，U 2增大，因此为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移，C 错误，D 正确.3.如图3所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R 的输电线对用电器供电，设两个灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的滑片P向N 移动，会出现的现象是( )图3A.电流表的示数变大，灯泡L 1、L 2均变暗B.电流表的示数变小，灯泡L 1、L 2均变暗C.电流表的示数变大，灯泡L 1变亮，L 2变暗D.电流表的示数不变，灯泡L 1变暗，L 2变亮 答案 C解析 副线圈输出电压不变，滑动变阻器的滑片P 向N 移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L 2两端的电压减小，所以通过灯泡L 2的电流减小，又因为总电流增大，所以通过灯泡L 1的电流增大，即灯泡L 1变亮，灯泡L 2变暗.副线圈上的电流增大，根据I 1＝n 2n 1I 2可知，输入电流变大，电流表的示数变大.4.(多选)如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开.当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( )图4A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流增大 答案 BCD解析 由于输入电压和原、副线圈匝数比不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，故A 项错误.并联灯泡L 2，总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，流过R 的电流增大，副线圈输电线等效电阻上的电压U R ＝IR 增大，故B 项正确.副线圈输出电流I 2增大，输入功率等于输出功率即，I 1U 1＝I 2U 2，则原线圈输入电流I 1也增大，故D 项正确.U MN 不变，U R 变大，所以U L 1变小，流过灯泡L 1的电流减小，故C 项正确.5.(多选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压，图中为交流电流表，为交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，以下说法正确的是( )图5A.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大B.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 答案 AD解析 当滑动触头P 逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大，故A 正确，B 错误；当线圈匝数不变而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，R 1两端电压增大，R 2两端电压减小，电压表读数变小，流过R 2的电流减小，因此，流过R 3的电流增大，电流表读数变大，故C 错误，D 正确. 考点二 远距离高压输电问题6.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图6甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示.输电线的总电阻为r ，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图6A.乙图中电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)B.乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ，所以n 1n 2＝n 4n 3C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD解析 由于输电线上的电阻会损失电压、电功率，使得U 2>U 3，故P 2>P 3，选项D 正确；因为n 1n 2＝U 1U 2，n 4n 3＝U 4U 3，又由于U 1＝U 4＝220 V ，U 2>U 3，所以n 1n 2<n 4n 3，选项B 错误；由交流电及变压器基础知识可知选项A 正确，C 错误.7.(多选)下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是( ) A.直流输电系统只在输电环节是直流，而在发电环节和用电环节是交流 B.直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而在输电环节是交流 C.整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流 D.逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确. 8.如图7所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )图7A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D解析 由题图u －t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1T＝50 Hz ，选项A 错误；交流电的电压最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电流和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，降压变压器副线圈上的电流减小，根据变压器变流比，降压变压器原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 2R 得，输电线损失的功率减小，选项D 正确. 9.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图8所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin (100πt ) V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )图8A.通过R 0的电流有效值是20 AB.降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C.升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D.升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022 V ＝220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0的电流的有效值是20 A ，故A 正确；因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T 2原、副线圈的电压之比为4∶1，故B 正确；由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压，故C 错误；由于输电线上电阻消耗功率，所以升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，故D 正确.10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图9所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图9A.n 2n 1>n 3n 4 B.n 2n 1<n 3n 4C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD解析 由于输电线上的电压损失，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故选项C 错误；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D 正确；U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4，选项A 正确，B 错误.11.(多选)图10甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为热敏电阻，当温度升高时其阻值变小.电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出).未发生火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的是( )图10A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB.未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180 kWC.当R 2所在处发生火情时，电压表V 的示数变大D.当R 2所在处发生火情时，输电线上的电流变大答案 AD解析 由题图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为250 V ，根据升压变压器变压规律知副线圈两端电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝PU＝30 A ，输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I ΔU ＝90 kW ，B 错误；当R 2所在处发生火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据降压变压器变流规律知输电线上的电流变大，D 正确；当R 2所在处出现火情时，输电线电流增大，分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据串联分压，R 1两端电压增大，故电压表V 的示数变小，C 错误. 二、非选择题12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过理想升压变压器、输电线和理想降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V.则： (1)输电线上损失的电功率为多少？ (2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？ 答案 (1)4 000 W (2)290∶11 解析 画出输电线路图如图所示(1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240 V＝6 000 V输电电流I 2＝P U 2＝120×1036 000A ＝20 A输电线上损失的电功率ΔP ＝I 22r ＝202×10 W＝4 000 W. (2)输电线上损失的电压 ΔU ＝I 2r ＝20×10 V＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝6 000 V －200 V ＝5 800 V 根据理想变压器的变压规律得n 3n 4＝U 3U 4＝5 800 V 220 V ＝29011.。
交变电流与远距离输电(分值：100分)1．(3分)下列关于变压器的说法正确的是( )A．变压器工作的基础是自感现象B．在原线圈中，电能转化为磁场能C．电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起D．变压器对恒定电流也能变压B[变压器工作的基础是原、副线圈的互相感应，并不是自感现象，在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，变压器只能对变化的电流有变压作用，综上所述，只有B正确。
]2．(3分)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户。
设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加将导致( )A．发电机的输出电流变小B．高压输电线路的功率损失变大C．升压变压器次级线圈两端的电压变小D．降压变压器次级线圈两端的电压变大B[随着用电器总功率的增加，负载电流增大，导致线路上损耗加大，降压变压器初级电压减小，其次级电压也随之减小；由于发电机输出电压稳定，所以升压变压器初级电压不变，其次级电压也不变。
]3．(3分)对在电能远距离输送中所造成的电压、功率损失，下列说法中正确的是( ) A．只有输电线的电阻才造成电压损失B．只有输电线的电抗才造成电压损失C．只有变压器的铜损和铁损才造成了输送中的功率损失D．若用高压直流电输送，可以减小因电抗造成的电压、功率损失D[远距离高压输电过程中，不仅线路上的电阻会损失电压，电抗也会损失电压，故A、B错误；输电过程中的功率损失是指输电线上的功率损失，故C错误；若用高压直流电输送，则只有电阻的影响，无电抗的影响，故D正确。
]4．(3分)一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的波形如图所示，由图可以知道( )A ．0.01 s 时刻线圈处于中性面位置B ．0.01 s 时刻穿过线圈的磁通量为零C ．该交流电流有效值为2 AD ．该交流电流频率为50 HzB [0.01 s 时刻电流最大，电动势最大，处于与磁感线平行的位置，故A 错误，B 正确；I m ＝6.28 A ，所以有效值I ＝,2) A≈4.44 A，故C 错误；由题图知T ＝0.04 s ，f ＝10.04Hz ＝25 Hz ，故D 错误。
电能的远距离输送(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.远距离输电时，在输送功率不变的条件下( )A.只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率B.提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率C.提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗D.提高输电电压，势必增大输电导线上的电流【解析】选B。
在输送功率一定的前提下，P输=U输I输，P损=R线，η=×100%，B正确。
【补偿训练】(多选)远距离输电时，为减少输电线上的能量损失可采用的措施有( )A.降低导线电阻B.可加快输电速度C.可增大输电功率D.高压输电【解析】选A、D。
在输电电流I输一定的情况下，由公式P输=R知，减小导线电阻能减少输电电能损失，故A正确；加快速度不会减小功率损失，并且也无法加快输电的速度，故B 错误；一般来说我们所输送的功率均是一定的，并且增大输电功率的同时，电流也将随之增大，损失的功率同样很大，故C错误；在输电功率P输一定的情况下，U输越大，输电电流I输越小，由公式P输=R知，输电电流越小，电能损失越小，所以应该高压输电，故D正确。
2.高压输电电压为U，输电线电阻为r，则下列说法正确的是( )A.若发电机输出功率不变，使输电电压变大，则输电线损失功率变小B.输电线上损失的功率为ΔP=，故导线电阻越大，损失的功率越小C.通过输电线的电流为I=，故输电电压越高，电流越大，损失的功率越大D.以上说法都不对【解析】选A。
ΔP=I2r=()2r，ΔP与U2成反比，A正确；B、C混淆了输送电压U和损失电压ΔU，B、C错误。
3.在远距离输电中，原来用电压U0输电，输电线上损失的电功率为P损，现在要使输电线上损失的电功率减小到原来的，则输电电压应为( )A.100U0B.U0C.D.【解析】选B。
P损=I2r，I=，解得P损=()2r，所以P损∝，所以当P损为原来的时，U0′=U0，B正确。
习题课远距离输电与理想变压器的计算问题公式推论1．远距离输电电压损失、功率损失的计算（1）电压损失：ΔU＝I线R线；（2）功率损失：ΔP＝I错误!R线＝ΔUI线；（3）输送功率：P＝UI．2．理想变压器的基本关系（1）输入功率等于输出功率P入＝P出,U1I1＝U2I2．（2)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比，错误!＝错误!．（3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比,错误!＝错误!（仅限一个副线圈)．输电线的电阻共计1 Ω,输送的电功率是100 kW，用400 V的低压送电，输电线上发热损失的功率是多少？改用10 kV的高压送电，发热损失的功率又是多少？［思路点拨］解此题的关键是根据P＝UI计算输电线上的电流，利用ΔP＝I2·R线计算功率损失．[解析］输送电功率100 kW，用400 V低压送电，输电线上通过的电流I1＝错误!＝错误! A＝250 A,输电线上损失功率P1＝I错误!R线＝62．5 kW．若用10 kV高压送电，输电线上电流I2＝错误!＝错误! A＝10 A,输电线上损失功率P2＝I错误!R线＝102×1 W＝0．1 kW．[答案］62．5 kW 0．1 kW1．相同材料组成的导线向同一处用户输送10 kW电能，在输电电压U1＝110 V和U2＝220 V两种情况下，要求输电线中损失的电能相同,则两情况下导线截面积之比为________．解析：由公式P损＝错误!错误!R线得错误!＝错误!＝错误!，再由R＝ρ错误!得:错误!＝错误!．答案：4∶1如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3 300 V,副线圈的输出电压U2＝220 V，绕过铁心的导线所接的电压表的示数U0＝2 V,L1、L2为两只相同的灯泡，则:（1）原、副线圈的匝数各是多少?（2）当S断开时，A2的示数I2＝5 A,那么A1的示数是多少？［思路点拨］解此题的关键是从1匝线圈的电压突破、利用变压器的基本关系求解．［解析] (1)根据变压比:错误!＝错误!及错误!＝错误!有n1＝错误!·n0＝错误!×1匝＝1 650匝，n2＝错误!·n0＝错误!×1匝＝110匝．（2)理想变压器有P入＝P出，即I1U1＝I2U2,I1＝错误!·I2＝错误!×5 A≈0．33 A．[答案］（1）1 650匝110匝（2）0．33 A2．(多选)如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源,电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0．20 A．下列判断中正确的是( ）A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1．0 AD．电流表A2的示数为0．4 A解析：选BC．对于理想变压器，P1＝U1I1＝220×0．20 W＝44 W,则负载电阻消耗的功率P2＝P1＝44 W,据P2＝错误!,得U2＝错误!＝错误! V＝44 V，则错误!＝错误!＝错误!＝5，故B正确．A2的读数I2＝错误!＝错误! A＝1 A，故C正确．有一条河流，水的流量为Q＝2 m3/s,落差h＝5 m,现利用其发电，若发电机的总效率为50％，输出电压为240 V,输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失的电功率为发电机输出电功率的6%．(1）为满足用电的需求,使用户获得220 V的电压，分别求输电线路使用的理想升压变压器、降压变压器的原、副线圈的匝数比．（2)如果输送的电能供“220 V 100 W"的电灯使用，正常发光的电灯的盏数为多少?［思路点拨］将水流的机械能转化为电能，实现远距离输电,应先确定输出功率，再利用远距离输电示意图及规律求解．［解析］（1）远距离输电的示意图如图所示．发电机的输出功率P总＝ηρQgh＝5×104 W设输电线上的电流为I，则电功率损失P损＝I2R所以输电线中的电流为I＝错误!＝错误!＝错误! A＝10 A升压变压器原线圈两端的电压U1＝240 V副线圈的输出电压为U2＝错误!＝错误! V＝5×103 V故升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝U1∶U2＝240∶（5×103)＝6∶125输电线上的电压损失为ΔU＝IR＝10×30 V＝300 V降压变压器原线圈两端的电压为U3＝U2－ΔU＝5×103 V－300 V＝4 700 V降压变压器副线圈的输出电压为U4＝220 V故降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝U3∶U4＝4 700∶220＝235∶11．(2）设正常发光的电灯的盏数为N，则N＝错误!＝错误!＝470（盏）．［答案］（1)升压变压器原、副线圈的匝数比为6∶125降压变压器原、副线圈的匝数比为235∶11(2）470盏远距离输电综合问题的解题步骤（1）画出输电电路；（2）求出转化为电能的机械能大小，确定发电机的输出功率；(3）理解联系各回路之间的物理量，对各个回路独立运用欧姆定律、焦耳定律、电功和电功率等分式逐步进行计算．3．某小河水流量为 4 m3/s，水流下落的高度为 5 m．现在利用它来发电，设所用发电机的总效率为50％，g＝9．8 m/s2,求:（1)发电机的输出功率．（2）若输电导线的总电阻为4 Ω，输电导线上损失的电功率为发电机输出功率的5%,则需用多大的电压输送电能？（3)输电导线上的电压损失．解析：(1)水由高处流下，重力势能转化为动能，推动水轮机做功，设水的流量为Q，则发电机的输入功率P1＝ρQgh所以输出功率为P2＝ηP1＝ηρQgh＝50％×1．0×103×4×9．8×5 W＝9．8×104 W．（2）设输电电压为U，输电线上的电流为I,电阻为R，损失的电功率为P3．由P3＝I2R 得I＝错误!＝错误!＝错误! A＝35 A由P2＝IU得输电电压U＝错误!＝错误! V＝2．8×103 V．(3)输电导线上损失的电压为ΔU＝IR＝35×4 V＝140 V．答案：(1）9．8×104 W (2）2．8×103 V （3）140 V1．关于电能输送的以下分析，正确的是（）A．由P＝U2/R知，输电电压越高,输电线上功率损失越大B．由公式P＝U2/R知，输电导线电阻越大,输电线上功率损失越少C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大D．由公式P＝UI知，输电线上的功率损失与电流成正比解析:选C．输电线上损失的功率P损＝I2R线＝错误!，公式中的U损指输电线上（即电阻R线）的分压，而不是输电电压，A、B两项错；公式P＝UI是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D项错．2．(多选)远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压提高到n倍，则输电导线上( ）A．电能损失为原来的错误!倍B．电压损失为原来的错误!倍C．电能损失减少错误!倍D．电压损失减少n倍解析：选ABC．设输送功率为P，输送电压为U，输电线电阻为r，依据ΔP＝错误! 2r，ΔU＝错误!r可以判断送电电压提高到n倍时，电能、电压损失分别为原来的错误!、错误!倍,分别减少了错误!、错误!倍，A、B、C对，D错．3．理想变压器原线圈接入交变电流i＝I m sin ωt，副线圈接有一电流表与负载电阻串联，电流表的读数为0．10 A．在t＝错误!T时，原线圈中电流的瞬时值为0．03 A，由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为（)A．10∶3 B．3∶10错误!C．10错误!∶3 D．3∶10解析：选A．已知I2＝0．10 A，对原线圈:0．03 A＝I m sin 135°得I m＝0．03错误! A,所以I1＝0．03 A．由电流关系求得A项正确．4．一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( ）A．流过电阻的电流是20 AB．与电阻并联的电压表的示数是100错误! VC．经过1分钟电阻产生的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W解析：选D．由图像可知，原线圈中电压的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100 V，与电阻并联的电压表的示数是100 V，流过电阻的电流I＝错误!A＝10 A，所以A、B错误；由Q＝错误!t＝错误!×60 J＝60 000 J,所以经过60 s电阻产生的热量是60 000 J，所以C错误；输出功率P＝错误!＝错误! W＝1 000 W,输入功率等于输出功率，所以D正确．5．某同学想用220 V交流电作为小型收音机的电源．他先制作了一个将交流变为直流的整流器,但这个整流器需用 6 V交流电源．于是他又添置了一个小变压器，电压比为220 V/（6 V),由于时间长了,分不清原、副线圈，其外形如图所示,现要作为降压变压器使用，则交流电源(220 V）应接在（）A．a、b两端B．c、d两端C．a、c两端D．b、d两端解析：选B．由变压器结构原理可知,线圈中的电流越大，所用导线应当越粗，在降压变压器中，原线圈的电压大于副线圈的电压,即说明电流大的应是副线圈，导线相应要粗些,由图可知,ab线圈的导线较粗,所以cd应为原线圈，故输入电压(220 V)应接c、d两端．6．（多选)某变压器原、副线圈匝数比为55∶9,原线圈所接电源电压按图规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是( )A．输出电压的最大值为36错误! VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．变压器输入、输出功率之比为9∶55D．交流电源有效值为220 V,频率为50 Hz解析：选AD．由题图可知,交流电源频率f＝错误!＝50 Hz,峰值U m＝220错误! V，所以其有效值U＝错误!＝220 V,D项正确．根据变压器的变压、变流和功率关系,输出电压U2m＝错误!＝36错误! V，A项正确．原、副线圈中电流之比错误!＝错误!＝错误!，B项错误．输入功率与输出功率相等，C项错误．。
高中物理【变压器 远距离输电】典型题 1．如图所示，半径为L ＝1 m 的金属圆环，其半径Oa 是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中．从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n 1∶n 2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为( )A ．40 VB ．20 VC ．80 VD ．0解析：选D ．由于Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D 正确．2.在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶1，原线圈接u 1＝2202sin 100πt (V)的交变电流，电阻R ＝10 Ω，电流表、电压表均为理想电表，则( )A ．电压表的读数为10 2 VB ．电流表的读数为22 AC ．电阻R 消耗的功率为10 2 WD ．变压器的输入功率为10 W解析：选D ．输入电压的有效值为U 1＝E m 2＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝10 V ，故选项A 错误；电流表的示数为I 2＝U 2R＝1 A ，故选项B 错误；电阻消耗的功率为P 2＝U 2I 2＝10 W ，故选项C 错误；理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率，故选项D 正确．3.如图所示，理想变压器原、副线圈中分别接有电阻R 1、R 2，R 1＝R 2＝10 Ω，原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝2∶1，R 2两端电压为10 V ，则R 1两端的电压为( )A ．5 VB ．10 VC ．15 VD ．20 V解析：选A ．设R 1两端的电压为U R 1，原、副线圈回路中电流分别为I 1、I 2，由理想变压器的电流关系I 1∶I 2＝n 2∶n 1，而I 1＝U R 1R 1，I 2＝U 2R 2，联立以上三式并代入数据得U R 1＝5 V ，所以选项A 正确．4.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A解析：选B ．当变压器输出电压调至最大时，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，由P 1＝P 2，P 1＝U 1I 1，P 2＝U 2I 2，得I 1＝P 2U 1＝2 000220A ＝9.1 A ，选项B 正确． 5．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A ．⎝⎛⎭⎫n 1n 2U 2m 4rB ．⎝⎛⎭⎫n 2n 1U 2m 4r C ．4⎝⎛⎭⎫n 1n 22⎝⎛⎭⎫P U m 2r D ．4⎝⎛⎭⎫n 2n 12⎝⎛⎭⎫P U m 2r解析：选C ．升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m 2；由变压关系可得U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m 2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1P n 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2rn 22U 2m，故选项C 正确． 6.如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202·sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是( )A ．原线圈的输入功率为220 2 WB ．电流表的读数为1 AC ．电压表的读数为110 2 VD ．副线圈输出交流电的周期为50 s解析：选B ．由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为220 2 V ，故有效值为U 1＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故副线圈电压的有效值为U 2＝110 V ，故输出功率P 2＝U 22R＝220 W ，再由输入功率等于输出功率知，P 1＝P 2＝220 W ，A 项错误；根据欧姆定律知，I 2＝U 2R ＝2 A ，由I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝1 A ，故电流表读数为1 A ，所以B 项正确；电压表的读数为有效值，即U 2＝110 V ，C 项错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π rad/s ，又T ＝2πω，解得T ＝0.02 s ，所以D 项错误．7．(多选)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，图中电表均为理想电表，R 为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L 1和L 2是两个完全相同的灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u ，下列说法正确的是( )A ．交流电压的频率为50 HzB ．电压表的示数为11 VC ．当照射R 的光强增大时，电流表的示数变大D ．若L 1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小解析：ABC ．由题图乙可知交流电压周期T ＝0.02 s ，所以频率为f ＝1T＝50 Hz ，故A 正确；原线圈接入电压的最大值是220 2 V ，所以原线圈接入电压的有效值是U ＝220 V ，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，所以副线圈两端电压是11 V ，所以电压表的示数为11 V ，故B 正确；R 阻值随光强增大而减小，根据I ＝U R知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，可知原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以电流表的示数变大，故C 正确；当L 1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，故D 错误．8．如图甲所示电路中，L 1、L 2、L 3为三只“6 V 3 W ”的灯泡，变压器为理想变压器．各电表均为理想电表．当ab 端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光．下列说法正确的是( )A ．变压器原副线圈的匝数比为1∶2B ．副线圈两端输出的交流电频率为50 HzC ．电流表的示数为0.5 AD ．电压表的示数为18 V解析：选B ．灯泡正常发光时的电流I 0＝36A ＝0.5 A ，则副线圈中电流I 2＝2I 0，而原线圈中电流I 1＝I 0，则变压器原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝I 2∶I 1＝2∶1，选项A 错误；由乙图可知交流电的周期T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，选项B 正确；电流表的示数I A ＝I 2＝2I 0＝1 A ，选项C 错误；因灯泡正常发光，则副线圈的两端电压U 2＝6 V ，则原线圈两端电压U 1＝n 1n 2U 2＝12 V ，电压表示数为12 V ，选项D 错误． 9．如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原、副线圈的匝数比为1∶10的理想变压器给一个灯泡供电如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22 W ．现闭合开关，灯泡正常发光．则( )A ．t ＝0.01 s 时刻穿过线框回路的磁通量为零B ．交流发电机的转速为100 r/sC ．变压器原线圈中电流表示数为1 AD ．灯泡的额定电压为220 2 V解析：选C ．由图乙可知，当t ＝0.01 s 时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故选项A 错误；由图乙可知，交流电的周期为0.02 s ，则转速为n ＝1T＝50 r/s ，故选项B 错误；原线圈输入电压有效值为22 V ，则副线圈的电压为22×10 V ＝220 V ；由P＝UI 可知，副线圈电流I 2＝P U ＝22220 A ＝0.1 A ，则由I 1I 2＝n 2n 1求得I 1＝1 A ，故选项C 正确；灯泡正常发光，故额定电压为220 V ，故选项D 错误．10. (多选)如图所示，矩形线圈abcd 与理想变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc 边匀速转动，磁场只分布在bc 边的左侧，磁感应强度大小为B ，线圈面积为S ，转动角速度为ω，匝数为N ，线圈电阻不计．下列说法正确的是( )A ．将原线圈抽头P 向上滑动时，灯泡变暗B ．电容器的电容C 变大时，灯泡变暗C ．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D ．若线圈abcd 转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBS ω解析：选AD ．在图中将原线圈抽头P 向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A 正确；电容器的电容C 变大时，电容器对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B 错误；图示位置时，线圈位于中性面位置，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C 错误；若线圈abcd 转动的角速度变为2ω，且线圈转动一周只有半周产生感应电压，在这半周中，电压的最大值是2NBS ω，设变压器原线圈电压的有效值为U ，则(2NBS ω)2R ·T 2＝U 2R·T ，即U ＝NBS ω，选项D 正确．11．(多选)国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1 400座．变电站起变换电压作用的设备是变压器，如图所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝2002·sin (100πt )V ，电压表、电流表都为理想电表．下列判断正确的是( )A ．输入电压有效值为200 V ，电流频率为50 HzB ．S 打到a 处，当变阻器的滑片向下滑动时，两电压表的示数都增大C ．S 打到a 处，当变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小D ．若变阻器的滑片不动，S 由a 处打到b 处，电压表V 2和电流表A 1的示数都减小解析：选AD ．输入电压的最大值U 1m ＝200 2 V ，有效值U 1＝20022V ＝200 V ，由瞬时值表达式知，角速度ω＝100π rad/s ，频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ，故A 正确；S 打到a 处，滑片向下滑动，原线圈电压不变，原、副线圈匝数比不变，副线圈电压不变，副线圈电阻减小，电流增大，电流表A 2示数增大，故B 、C 错误；若变阻器的滑片不动，S 由a 处打到b 处，副线圈匝数减少，输入电压不变，输出电压减小，电压表V 2示数减小，输出功率P 2＝U 22R减小，根据输入功率等于输出功率，P 1＝U 1I 1减小，U 1不变，则I 1减小，即电流表A 1的示数减小，故D 正确．12．教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电，电路如图所示，理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ，R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12，则( )A ．R 消耗的功率变为12P B ．电压表V 的读数变为12U C ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变解析：选B ．发电机线圈的转速变为原来的12时，电动势的最大值、有效值均变为原来的12，所以电压表的读数变为原来的12，B 正确；R 两端的电压变为原来的12，根据P ＝U 2R 可知，R 消耗的功率变为原来的14，A 错误；由于输出功率变为原来的14，电压减小到一半，根据P ＝UI 可知，电流变为原来的12，电流表的读数变为原来的12，C 错误；由于转速变为原来的12，则交变电流的频率变为原来的12，D 错误． 13．如图所示，为了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈输入交变电压u ＝311sin (100πt ) V ．已知照明灯额定功率为44 W ，排气扇电动机内阻为1 Ω，电流表示数为2 A ，各用电器均正常工作，电表均为理想表．则( )A ．电压表示数为62 VB ．变压器的输入功率为186 WC ．排气扇输出功率为43 WD ．保险丝熔断电流不得低于2 A解析：选C ．原线圈输入电压最大值为U m ＝311 V ，原线圈输入电压为U 1＝220 V ，根据变压器变压公式，U 1∶U 2＝5∶1，可知副线圈输出电压U 2＝44 V ，选项A 错误；变压器的输出功率为P 出＝U 2I 2＝44×2 W ＝88 W ，根据变压器输入功率等于输出功率，可知变压器输入功率为P 入＝88 W ，选项B 错误；由P 出＝P 灯＋P ＝44 W ＋P ＝88 W 可得，P ＝44 W ，照明灯中电流I 灯＝P 灯U 2＝1 A ，排气扇中电流I ＝I 2－I 灯＝1 A ，排气扇内阻发热功率为P 内＝I 2r ＝1 W ，由P ＝P 内＋P 出′可得排气扇输出功率为P 出′＝43 W ，选项C 正确；由P 入＝U 1I 1，解得保险丝中电流I 1＝0.4 A ，即保险丝熔断电流不得低于0.4 A ，选项D 错误．14．(多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U a b 和U c d ，则( )A ．U a b ∶U c d ＝n 1∶n 2B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小C ．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压U c d 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍解析：选BD ．变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，其中U 1、U 2是变压器原、副线圈两端的电压．U 1＝U a b ，由于二极管的单向导电特性，U c d ≠U 2，选项A 错误；增大负载电阻R 的阻值，负载的电功率减小，由于P 入＝P 出，且P 入＝I 1U a b ，所以原线圈上的电流I 1减小，即电流表的读数变小， 选项B 正确； c 、d 端的电压由输入电压U a b 决定，负载电阻R 的阻值变小时，U c d 不变，选项C 错误； 根据变压器上的能量关系有E 输入＝E 输出，在一个周期T 的时间内，二极管未短路时有U a b I 1T ＝U 2R ·T 2＋0(U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U a b I 2T ＝U 2RT ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确．。
变压器 远距离输电练习一、选择题1．将输入电压为220 V ，输出电压为6 V 的理想变压器改绕成输出电压为30 V 的理想变压器．已知原线圈匝数不变，副线圈原来是30匝，则副线圈新增匝数为( )A ．120匝B ．150匝C ．180匝D ．220匝2．用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图像如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 A3．远距离输电的原理图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2, 电压分别为U 1、U 2，电流分别为 I 1、I 2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A.I 1I 2＝n 1n 2 B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 24．如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则( )A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大5．(多选)有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，电源输出电压U恒定不变，如图所示．若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，4个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏．则下列说法正确的是( )A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1B．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为3∶1C．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变亮D．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗6．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有一只电阻，阻值关系为R 2＝2R 1，原线圈接到交变电压上后，电阻R 1上的电压是电阻R 2上的电压的3倍，下面说法正确的是( )A ．变压器原、副线圈匝数比为1∶6B ．变压器原、副线圈匝数比为6∶1C ．R 2上的电压等于电源电压U 的19D ．R 2上的电压等于电源电压U 的6197．如图所示，一个匝数为N ＝100匝的线圈以固定转速50 r/s 在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n 1∶n 2＝10∶1的理想变压器给阻值R ＝20 Ω的电阻供电．已知电压表的示数为20 V ，从图示位置开始计时，下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻流过线圈的电流最大B ．原线圈中电流的有效值为10 AC ．穿过线圈平面的最大磁通量为250π WbD ．理想变压器的输入功率为10 W8．(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU.在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( )A ．ΔP ′＝14ΔPB ．ΔP ′＝12ΔPC ．ΔU ′＝14ΔUD ．ΔU ′＝12ΔU9．(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶910．(多选)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大11．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.变压器原线圈通过一理想电流表A接U＝2202sin 100πt(V)的正弦交流电，副线圈接有三个规格相同的灯泡和两个二极管，已知两二极管的正向电阻均为零，反向电阻均为无穷大，不考虑温度对灯泡电阻的影响．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U cd，下列分析正确的是( )A．U ab＝220 V，U cd＝55 VB．流经L1的电流是流经电流表的电流的2倍C．若其中一个二极管被短路，电流表的示数将不变D．若通电1小时，L1消耗的电能等于L2、L3消耗的电能之和12. (多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示．下列说法正确的是( )A．所用交流电的频率为50 HzB．电压表的示数为100 VC．电流表的示数为1.0 AD．变压器传输的电功率为15.0 W13．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示．灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V．定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )A．1 Ω B．5 ΩC．6 Ω D．8 Ω二、非选择题14．某发电厂引进秸秆焚烧发电机设备，该发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为n1∶n2＝1∶5的变压器升压后向某小区供电，输电线的总电阻为r＝5 Ω，电能到达该小区后再用变压器降为220 V.(1)画出输电过程的电路示意图；(2)求输电线上损失的电功率；(3)求降压变压器的变压比n3∶n4.15.从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.1 Ω，用220 V和22 kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电能的损耗之比是多少？16.1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)，而“尼亚加拉”水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P ＝100 kW ，输出电压为U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝220 V ，输电线电阻为R ＝10 Ω，输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈匝数比； (3)求降压变压器的最大输出电流I 3.(结果保留整数) 答案：1． A 2． A 3． D 4． C 5． BC 6． AD 7．C 8． AD 9． AD 10． BD 11． D 12. AD 13． A 14． (1)输电过程，电路示意图如图所示．(2)因为U 1U 2＝n 1n 2输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 000 V因为P 输＝U 2I 2 解得输电电流I 2＝20 A输电线上损失的功率P 损＝I 22r ＝(20 A)2×5 Ω＝2 000 W(3)输电线上损失的电压 U 损＝I 2r ＝20 A ×5 Ω＝100 V 降压变压器的输入电压U 3＝U 2－U 损＝2 000 V －100 V ＝1 900 V 降压变压器的变压比 n 3n 4＝U 3U 4＝1 900 V 220 V ＝951115. 由题意知输电线上的电流I ＝P U ，则输电线的P 损＝I 2r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r设220 V 和22 kV 两种电压输电下损失的功率分别为P 1、P 2 则W 1W 2＝P 1t P 2t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 12＝104∶1 16. (1)输电线路示意图如图所示．(2)输电过程中损失的功率：P 损＝ηP 通过R 的电流：I 2＝P 损R发电机的输出电流：I 1＝PU 1升压变压器的原、副线圈匝数比 n 1n 2＝I 2I 1＝ηP R ·U 1P ＝120(3)用户得到的最大功率：P用＝P(1－η)，降压变压器的最大输出电流I 3＝P 用U 2＝P （1－η）U 2＝436 A。
第三章交变电流电能的输送课后篇素养形成必备知识基础练1.在电能输送过程中,若输送的电功率一定、输电线电阻一定,则在输电线上损耗的电功率()A.和输电电压的二次方成正比B.和输送电流的二次方成反比C.和输送电线上损失的电压的二次方成正比D.和输送电流成正比ΔP=I线2R,电压损失ΔU=U-U'=I线R线,输电电流I线=PU,所以ΔP=I线2R线=ΔU 2R 线=(PU)2R线,可见在输送功率P一定、输电线电阻一定时,ΔP与I线2成正比,ΔP与ΔU2成正比,ΔP与U2成反比。
2.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电线上损耗的电压可表示为()A.U1B.U1-IRC.IRD.U2ΔU=U1-U2=IR,故B错误,C正确;U1为输出电压,U2为用户得到的电压,A、D 错误。
3.如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时()A.输电线上损耗的功率减小B.电压表V1的示数减小,电流表A1增大C.电压表V2的示数增大,电流表A2减小D.用户端功率与发电厂输出功率的比值减小,用户消耗的功率变大,则电流表A2读数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A错误;电流表A1增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器的次级电压不变,即电压表V1的示数不变,选项B错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器的初级电压减小,次级电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率占发电厂输出功率的比例P-P损P =1-I2RU1I=1-ΔUU1,因为输电线上的电流增大,故电压损失增大,U1不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,故D正确。
故选D。
4.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的,可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些,这是因为此时()A.总电阻比深夜时大,干路电流小,每盏灯分到的电压就小B.总电阻比深夜时大,干路电流小,每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小,干路电流大,输电线上损失的电压大D.干路电流一定,支路比深夜时多,分去了一部分电压,电阻小(因为用电器都是并联的),干路电流大,输电线上损失电压大,导致电灯两端电压减小,故比深夜时暗,故C正确。
高二物理远距离输电试题答案及解析1.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为。
则下列说法不正确的是A．输电线上的电流B．输电线上的电流C．输电线电阻上的功率损失D．输电线电阻上的电压损失【答案】A【解析】由于输送的总功率为P，输电电压为U，故输电线上的电流为，A错误，B正确；输电线电阻上的功率损失，故C正确；输电线电阻上的电压损失，故D也正确；该题选A。
【考点】高压输电。
2.输电线的电阻为r，输送的电功率为P，用电压U 送电，则用户得到的功率为A． P B．C．D．【答案】B【解析】输电线上的电流为,输电线上的功率损失，用户得到的功率为，选项B正确。
【考点】远距离输电的功率损失问题。
3.有条河流，流量为Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现在用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的要求，使用户获得220 V电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V、100 W”的电灯正常发光？【答案】6∶125235∶11470盏【解析】由题意可画出如下远距离输电示意图：电源两端的输出功率P总＝＝ρQghη＝5×104W输电线上的功率损失为P损＝P总×6%＝I2RI＝＝10 A U1＝240 VU2＝P总/I＝5×103V故升压变压器n1∶n2＝U1∶U2＝6∶125；U损＝IR＝300 VU3＝U2－U损＝4 700 VU4＝220 V故降压变压器n3∶n4＝U3∶U4＝235∶11；理想变压器没有能量损失，故可正常发光的电灯数量＝470盏【考点】考查了电能的输送点评：提高输电电压，从而降低电线电流，导致电线损失功率减小，用户得到功率越多．解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比，以及掌握输电线上损失的功率公式．4.某发电厂原来用电压为U的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高后输电，1输送的电功率保持不变．若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是A．由公式可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的B．由公式可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C．由公式可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的D．由公式可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2 500倍【答案】AC【解析】根据公式可得输送电压变为原来的50倍，而输送功率不变，所以可得提高电压后输电线上的电流降为原来的，A正确，如果使用公式计算电流变化，则公式中的U表示的是输电线上损耗的电压，而不是输送电压，B错误，电流变为原来的，而输电线电阻不变，所以根据公式可得提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的，C正确，如果使用公式计算输电线上功率的损耗，则公式中U表示的是输电线上损耗的电压，而不是输送电压，D错误故选AC【考点】考查了远距离输电点评：关键是对公式中的各个字母表示的含义正确理解5.发电机的路端电压为U，经电阻为R的输电线向远方用户供电，发电机的输出功率为P，则( )A．输电线上的电流为B．输电线上的功率损失为C．用户得到的功率为D．用户得到的电压为【答案】AC【解析】根据公式可得输送电流为：,所以A正确输电线上损耗的功率为: ，B错误，所以用户得到的功率为，C正确，输电线上损耗的电压为：所以用户得到的电压为:，D错误，故选AC【考点】考查了远距离输电点评：本题涉及的物理量比较多，关键是对公式中各个物理量所代表的物理含义正确理解6.某个小水电站发电机的输出功率为100kw，发电机的电压为250V。
一、单选题(选择题)1. 如图为远距离输电的原理图，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，的原、副线圈匝数比分别为，输电线的总电阻为。
已知发电机输出电压为、用户两端的电压为，则升压变压器的输送功率为（）A．B．C．D．2. 如图所示，一交流发电机的矩形线圈匝数为n=10，其电阻r=2Ω，面积S=0.2m2，在磁感应强度B=的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以ω=10πrad/s的角速度匀速转动，向R=18Ω的电阻供电．则以下说法中正确的是（）A．该线圈产生的是余弦式交变电流B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40VC．线圈开始转动时流过电阻R的瞬时电流大小为D．电阻R上消耗的电功率为9W3. 某正弦交流电的瞬时表达式为，则（）A．它的周期为0.2s B．它的频率为5HzC．它的最大值为311V D．它的有效值为200V4. 一电阻R接一直流电源，通过4 A的电流时热功率为P，若该电阻换接一正弦交流电源，它的热功率变为2P，则该交流电电流的最大值为（）A．8 A B．4 AC．6 A D．8 A5. 为了计算输入电压未知，输出电压为44V的变压器副线圈的匝数，已知原线圈的匝数为1000，为获知此变压器副线圈匝数，某同学拆开副线圈，用绝缘导线在副线圈上加绕了30匝，然后将原线圈接到原来的交流电源上，测得副线圈的端电压为50V，按理想变压器分析，该变压器原线圈的电压、副线圈匝数分别为（）A．1100V、360 B．1000V、220 C．200V、220 D．220V、3606. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为，氖泡在两端电压达到时开始发光，下列说法中正确的是（）A．开关接通后，氖泡的发光频率为B．开关接通后，电压表的示数周期性变化，周期为C．开关接通后，电压表的示数变小D．开关接通后，原线圈两端的电压不变，所以变压器的输入功率不变7. 图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为，，两端电压分别为，，电流分别为、，升压变压器与降压变压器之间的输电线上的总电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，则下列说法正确的是（）A．远距离输电线上的电流B．远距离输电线上损失的功率C．若用户端负载增加，那么用户端电压不变D．无论用户端的负载如何增加，始终有8. 小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个阻值为10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A．感应电流的有效值为B．该交流电的频率为50HzC．若将该交流电接在阻值R＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50WD．该感应电动势的瞬时值的表达式e＝100sin （25πt）V9. 图中电表均为理想的交流电表，如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，电路中电阻R=11Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈两端加上如图乙所示（图线为正弦曲线）的交变电压。
高二物理复习学案变压器 远距离输电★学习目标：1、了解变压器的工作原理；2、熟练应用变压器的规律能分析各量的变化情况；3、掌握远距离输电的模型，能熟练的解答远距离输电的问题。
★知识梳理：一、变压器1、变压器的原理 是变压器的工作基础。
由于互感现象，使得穿过原副线圈的 相同。
根据E= 得 ，原、副线圈产生感应电动势E 与匝数n 成 。
2、理想变压器的变压、变流规律和功率关系： ★、变压规律：★、变流规律： ★、功率关系：二、电能的输送1、电功率损失和电压损失★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。
★P= 。
★、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压。
★U= 。
2、减少功率损失和电压损失的方法：★、★、3、高压输电网络及各物理量间关系：★、远距离输电线路图：★、常用分析公式：★、输电电流：I 2=★、输电导线损失的电功率：P 损=★、输电导线损失的电压：U 损=【巩固提高】I 1 I 2 U nn R U1．对于理想变压器来说，下列说法中不正确的是（ ）A ．变压器是利用互感现象制成的B ．变压器可以改变各种电源的额定功率C ．变压器不仅能改变电压，还同时改变电流D ．变压器的初级电流随次级电流的增大而增大2.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R 。
则下列说法正确的是（ ）A ．输电线上的电流R U I =B ．输电线上的电流U P I 0=C ．输电线上损失的功率R UP P 20)(= D ．输电线上损失的功率R U P 2= 3. 理想变压器原线圈接有理想交流电流表，副线圈接有两个电热器R 1与R 2，其铭牌参数分别为“220V 1100W ”和“220V 440W ”，如图甲所示。
若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时，两电热器均正常工作，则下列说法正确的是（ ）A ．变压器原线圈的输入电功率为1540WB ．变压器原、副线圈的匝数比为311：22C ．原线圈输入电压为3110VD ．理想交流电流表的示数为7A4.用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V ，通过负载的电流图像如图所示，则（ ）A ．变压器输入功率约为3. 9WB ．输出电压的最大值是110VC ．变压器原、副线圈匝数比是1：2D ．负载电流的函数表达式i=0.05sin(100πt+2π)A 5. 如图理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。
微型专题5 变压器的动态分析 远距离输电一、选择题考点一 变压器电路的动态分析1.如图1所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )图1A.I 1和I 2表示电流的平均值B.U 1和U 2表示电压的最大值C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误.根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，由闭合回路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2，I 1变大，故C正确，D 错误.2.(多选)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图2甲为变压器示意图.保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是( )图2A.u 2＝1902sin (50πt ) VB.u 2＝1902sin (100πt ) VC.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 答案 BD解析 由电压u 2随时间t 变化的曲线可知，用户电压的最大值是190 2 V ，周期是2×10－2s ，所以u 2＝1902sin (100πt ) V ，A 错误，B 正确；根据n 1n 2＝U 1U 2，n 1减小，U 2增大，因此为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移，C 错误，D 正确.3.如图3所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R 的输电线对用电器供电，设两个灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的滑片P 向N 移动，会出现的现象是( )图3A.电流表的示数变大，灯泡L 1、L 2均变暗B.电流表的示数变小，灯泡L 1、L 2均变暗C.电流表的示数变大，灯泡L 1变亮，L 2变暗D.电流表的示数不变，灯泡L 1变暗，L 2变亮 答案 C解析 副线圈输出电压不变，滑动变阻器的滑片P 向N 移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L 2两端的电压减小，所以通过灯泡L 2的电流减小，又因为总电流增大，所以通过灯泡L 1的电流增大，即灯泡L 1变亮，灯泡L 2变暗.副线圈上的电流增大，根据I 1＝n 2n 1I 2可知，输入电流变大，电流表的示数变大. 4.(多选)如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开.当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( )图4A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流增大 答案 BCD解析 由于输入电压和原、副线圈匝数比不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，故A 项错误.并联灯泡L 2，总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，流过R 的电流增大，副线圈输电线等效电阻上的电压U R ＝IR 增大，故B 项正确.副线圈输出电流I 2增大，输入功率等于输出功率即，I 1U 1＝I 2U 2，则原线圈输入电流I 1也增大，故D 项正确.U MN 不变，U R 变大，所以U L 1变小，流过灯泡L 1的电流减小，故C 项正确.5.(多选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压，图中为交流电流表，为交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，以下说法正确的是( )图5A.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大B.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 答案 AD解析 当滑动触头P 逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大，故A 正确，B 错误；当线圈匝数不变而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，R 1两端电压增大，R 2两端电压减小，电压表读数变小，流过R 2的电流减小，因此，流过R 3的电流增大，电流表读数变大，故C 错误，D 正确. 考点二 远距离高压输电问题6.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图6甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示.输电线的总电阻为r ，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图6A.乙图中电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)B.乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ，所以n 1n 2＝n 4n 3C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD解析 由于输电线上的电阻会损失电压、电功率，使得U 2>U 3，故P 2>P 3，选项D 正确；因为n 1n 2＝U 1U 2，n 4n 3＝U 4U 3，又由于U 1＝U 4＝220 V ，U 2>U 3，所以n 1n 2<n 4n 3，选项B 错误；由交流电及变压器基础知识可知选项A 正确，C 错误.7.(多选)下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是( ) A.直流输电系统只在输电环节是直流，而在发电环节和用电环节是交流 B.直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而在输电环节是交流 C.整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流 D.逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确.8.如图7所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )图7A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D解析 由题图u －t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1T＝50 Hz ，选项A 错误；交流电的电压最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电流和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，降压变压器副线圈上的电流减小，根据变压器变流比，降压变压器原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 2R 得，输电线损失的功率减小，选项D 正确. 9.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图8所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin (100πt ) V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )图8A.通过R 0的电流有效值是20 AB.降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C.升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D.升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022 V ＝220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0的电流的有效值是20 A ，故A 正确；因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T 2原、副线圈的电压之比为4∶1，故B 正确；由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压，故C 错误；由于输电线上电阻消耗功率，所以升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，故D 正确.10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图9所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图9A.n 2n 1>n 3n 4 B.n 2n 1<n 3n 4C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD解析 由于输电线上的电压损失，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故选项C 错误；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D 正确；U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4，选项A 正确，B 错误.11.(多选)图10甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为热敏电阻，当温度升高时其阻值变小.电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出).未发生火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的是( )图10A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB.未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180 kWC.当R 2所在处发生火情时，电压表V 的示数变大D.当R 2所在处发生火情时，输电线上的电流变大 答案 AD解析 由题图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为250 V ，根据升压变压器变压规律知副线圈两端电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝PU＝30 A ，输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I ΔU ＝90 kW ，B 错误；当R 2所在处发生火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据降压变压器变流规律知输电线上的电流变大，D 正确；当R 2所在处出现火情时，输电线电流增大，分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据串联分压，R 1两端电压增大，故电压表V 的示数变小，C 错误. 二、非选择题12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过理想升压变压器、输电线和理想降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V.则： (1)输电线上损失的电功率为多少？ (2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？ 答案 (1)4 000 W (2)290∶11 解析 画出输电线路图如图所示(1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240 V＝6 000 V输电电流I 2＝P U 2＝120×1036 000A ＝20 A输电线上损失的电功率ΔP ＝I 22r ＝202×10 W＝4 000 W. (2)输电线上损失的电压 ΔU ＝I 2r ＝20×10 V＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝6 000 V －200 V ＝5 800 V 根据理想变压器的变压规律得n 3n 4＝U 3U 4＝5 800 V 220 V ＝29011.。
科学探究：变压器(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.下列器件属于变压器的是( )【解析】选D。
根据变压器由两个线圈和一块闭合铁芯构成，可知D是变压器。
2.变压器是一件重要的电器设备，对变压器的认识正确的是( )A.变压器既能改变交流电压，又能改变稳恒电压B.变压器既可用于提升电压，又可用于降低电压C.变压器工作时，副线圈中的电流总是大于原线圈中的电流D.变压器工作时，副线圈中的电流总是小于原线圈中的电流【解析】选B。
变压器只能改变交变电流的电压，A错；变压器可以提升电压，也可以降低电压，B对；变压器原、副线圈的功率相等，当变压器用于提升电压时，副线圈中的电流小于原线圈中的电流；当变压器用于降低电压时，副线圈中的电流大于原线圈中的电流，C、D错。
3.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )A.I1由I2决定B.U2与负载有关C.P1由P2决定D.以上说法都不正确【解析】选A、C。
由理想变压器的制约关系知，原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A、C正确。
4.(多选)如图所示为汽油机中点火装置的示意图，它使用的是12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 V的高压，开关是自动控制的，欲使副线圈两端得到一个高压，应使( )A.开关总处于接通状态B.开关在接通时断开C.开关在断开时接通D.开关总处于断开状态【解析】选B、C。
欲使副线圈两端得到一个高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流必须发生变化，只有在开关闭合、断开瞬间原线圈中电流才有变化，故选B、C。
5.机床上的照明电灯用的电压是36 V，是将220 V电压经变压器降压得到的。
若电灯功率是40 W，可正常发光，则该变压器原、副线圈中的电流分别为( )A.5.5 A，0.9 AB.0.18 A，1.1 AC.5.5 A，1.1 AD.0.15 A，0.9 A【解析】选B。
4 电能的输送[学习目标] 1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关(重点)。
2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算(重难点)。
3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程(重点)。
一、降低输电损耗的两个途径人们常把各种形式的能(如水能、燃料化学能、核能等)先转化为电能再进行利用，因为电能可以通过电网很方便地传输到远方。
电能从发电厂到远方用户端的传输过程，如图所示。
假定输电线路中的电流是I ，用户端的电压是U ，两条导线的总电阻是r 。
在图中，导线的电阻集中画为一个电阻r 。
(1)怎样计算输电线路损失的功率？(2)在输电电流一定的情况下，如果线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率变为原来的多少？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率变为原来的多少？(3)通过第(2)问的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更有效？(4)怎样计算用户消耗的功率P ？在保证用户的电功率不变的前提下，怎样才能减小输电电流？答案 (1)P 损＝I 2r(2)由P 损＝I 2r 可知，I 不变，r 减半，P 损变为原来的12；由P 损＝I 2r 可知，r 不变，I 减半，P 损变为原来的14。
(3)由第(2)问可知，减小电流对降低输电线路的损耗更有效。
(4)P ＝UI ；由P ＝UI 得I ＝PU，在电功率不变的前提下，升高电压，可减小输电电流。
1．输送电能的基本要求(1)可靠：指保证供电线路可靠地工作，故障少。
(2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。
(3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
2．输电线路的电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值。
ΔU ＝U －U ′＝Ir ＝PU r ，其中I 为输电线上的电流，r 为输电线的电阻。
3．输电线路的功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP ＝I 2r 。
微型专题5 变压器的动态分析 远距离输电一、选择题考点一 变压器电路的动态分析1.如图1所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )图1A.I 1和I 2表示电流的平均值B.U 1和U 2表示电压的最大值C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误.根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，由闭合回路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误.2.(多选)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图2甲为变压器示意图.保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是( )图2A.u 2＝1902sin (50πt ) VB.u 2＝1902sin (100πt ) VC.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移 答案 BD解析 由电压u 2随时间t 变化的曲线可知，用户电压的最大值是190 2 V ，周期是2×10－2s ，所以u 2＝1902sin (100πt ) V ，A 错误，B 正确；根据n 1n 2＝U 1U 2，n 1减小，U 2增大，因此为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移，C 错误，D 正确.3.如图3所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R 的输电线对用电器供电，设两个灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的滑片P向N 移动，会出现的现象是( )图3A.电流表的示数变大，灯泡L 1、L 2均变暗B.电流表的示数变小，灯泡L 1、L 2均变暗C.电流表的示数变大，灯泡L 1变亮，L 2变暗D.电流表的示数不变，灯泡L 1变暗，L 2变亮 答案 C解析 副线圈输出电压不变，滑动变阻器的滑片P 向N 移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L 2两端的电压减小，所以通过灯泡L 2的电流减小，又因为总电流增大，所以通过灯泡L 1的电流增大，即灯泡L 1变亮，灯泡L 2变暗.副线圈上的电流增大，根据I 1＝n 2n 1I 2可知，输入电流变大，电流表的示数变大.4.(多选)如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开.当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( )图4A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流增大 答案 BCD解析 由于输入电压和原、副线圈匝数比不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，故A 项错误.并联灯泡L 2，总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，流过R 的电流增大，副线圈输电线等效电阻上的电压U R ＝IR 增大，故B 项正确.副线圈输出电流I 2增大，输入功率等于输出功率即，I 1U 1＝I 2U 2，则原线圈输入电流I 1也增大，故D 项正确.U MN 不变，U R 变大，所以U L 1变小，流过灯泡L 1的电流减小，故C 项正确.5.(多选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压，图中为交流电流表，为交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，以下说法正确的是( )图5A.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大B.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 答案 AD解析 当滑动触头P 逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大，故A 正确，B 错误；当线圈匝数不变而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，R 1两端电压增大，R 2两端电压减小，电压表读数变小，流过R 2的电流减小，因此，流过R 3的电流增大，电流表读数变大，故C 错误，D 正确. 考点二 远距离高压输电问题6.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图6甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示.输电线的总电阻为r ，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图6A.乙图中电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)B.乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ，所以n 1n 2＝n 4n 3C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD解析 由于输电线上的电阻会损失电压、电功率，使得U 2>U 3，故P 2>P 3，选项D 正确；因为n 1n 2＝U 1U 2，n 4n 3＝U 4U 3，又由于U 1＝U 4＝220 V ，U 2>U 3，所以n 1n 2<n 4n 3，选项B 错误；由交流电及变压器基础知识可知选项A 正确，C 错误.7.(多选)下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是( ) A.直流输电系统只在输电环节是直流，而在发电环节和用电环节是交流 B.直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而在输电环节是交流 C.整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流 D.逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确. 8.如图7所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( )图7A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D解析 由题图u －t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1T＝50 Hz ，选项A 错误；交流电的电压最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电流和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，降压变压器副线圈上的电流减小，根据变压器变流比，降压变压器原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 2R 得，输电线损失的功率减小，选项D 正确. 9.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图8所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin (100πt ) V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )图8A.通过R 0的电流有效值是20 AB.降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C.升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D.升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022 V ＝220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0的电流的有效值是20 A ，故A 正确；因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T 2原、副线圈的电压之比为4∶1，故B 正确；由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压，故C 错误；由于输电线上电阻消耗功率，所以升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，故D 正确.10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图9所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )图9A.n 2n 1>n 3n 4 B.n 2n 1<n 3n 4C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD解析 由于输电线上的电压损失，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故选项C 错误；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D 正确；U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V<U 4＝220 V ，U 2>U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4，选项A 正确，B 错误.11.(多选)图10甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为热敏电阻，当温度升高时其阻值变小.电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出).未发生火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的是( )图10A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB.未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180 kWC.当R 2所在处发生火情时，电压表V 的示数变大D.当R 2所在处发生火情时，输电线上的电流变大答案 AD解析 由题图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为250 V ，根据升压变压器变压规律知副线圈两端电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝PU＝30 A ，输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I ΔU ＝90 kW ，B 错误；当R 2所在处发生火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据降压变压器变流规律知输电线上的电流变大，D 正确；当R 2所在处出现火情时，输电线电流增大，分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据串联分压，R 1两端电压增大，故电压表V 的示数变小，C 错误. 二、非选择题12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过理想升压变压器、输电线和理想降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V.则： (1)输电线上损失的电功率为多少？ (2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？ 答案 (1)4 000 W (2)290∶11 解析 画出输电线路图如图所示(1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240 V＝6 000 V输电电流I 2＝P U 2＝120×1036 000A ＝20 A输电线上损失的电功率ΔP ＝I 22r ＝202×10 W＝4 000 W. (2)输电线上损失的电压 ΔU ＝I 2r ＝20×10 V＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝6 000 V －200 V ＝5 800 V 根据理想变压器的变压规律得 n 3n 4＝U 3U 4＝5 800 V 220 V ＝29011.。
