2011届高考物理一轮复习全解测试：10.2 变压器和电能的输送(2)

第64讲 变压器 电能的输送体验成功1.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R 相连组成闭合回路.当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，12 mA ，( )A.0B.3 mAC.48 mAD.与R 的大小有关答案：A2.理想变压器的连接电路如图甲所示，当输入如图乙所示的电压时，已知原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表的示数为2 A ，则( )甲 A.电压表的示数为282 VB.电压表的示数为28.2 VC.输入功率为56.4 WD.输入功率为40 W解析：由题意知输入电压U 1＝200 V ，则输出电压U 2＝U V ＝n 2n 1U 1＝20 V 故输入功率P ＝U 2I 2＝40 W.答案：D3.一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如图所示.如果负载电阻的滑片向上移动，则图中所有交流电表的示数及输入功率P 的变化情况是(所有电表均为理想电表)( )P 增大P 增大P 减小解析：输电压不变时，U V 1、U V 2都不变.滑片向上移动→R 变大→I A 2变小→I A 1变小，P 变小.答案：C4.图中理想变压器原、副线圈的匝数比为 n ∶1，两线圈的直流电阻均可忽略.若副线圈负载电阻为R ，那么变压器工作时，a 、b 两点间的电压与原线圈的电流之比(等效电阻)为( )A.nRB.n 2RC.R nD.R n2解析：a 、b 间的等效电阻即为该两点的电压U 1及流经两点间的电流I 1之比，应为：R ab ＝U 1I 1＝nU R I R n＝n 2U R I R＝n 2R . 答案：B5.如图所示，L 1和L 2是高压输电线，甲、乙是两个互感器，若已知n 1∶n 2＝1000∶1，n 3∶n 4＝1∶100，图中电压表的示数为220 V ，电流表的示数为10 A ，则高压输电线的送电功率为( )A.2.2×103 WB.2.2×102 WC.2.2×108 WD.2.2×104 W解析：由图甲可得L 1、L 2两线间的输电电压为：U ＝n 1n 2U V ＝2.2×105 V 由图乙可得通过线路的电流为：I ＝n 4n 3I A ＝1000 A 故送电功率P 输＝UI ＝2.2×108 W.答案：C6.餐厅中常用的电子灭虫器由两种主要部件组成：诱虫的黑光灯和杀虫的高压电网.黑光灯发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后再利用黑光灯周围的交流高压电网将其“击毙”.图示是高压电网的工作电路示意图，理想变压器将有效值为220 V 的交变电压变成高压，输送到高压电网，电网相邻两电极间距为0.5 cm ，空气在常温下被击穿的临界电场强度为6220 V/cm.为防止两极间空气击穿而造成短路，变压器的副、原线圈的匝数比 n 2n 1应满足什么条件？解析：高压电网相邻两电极间的最高电压为：U 2＝Ed ＝6220×0.5 V ＝3110 V理想变压器输入电压的最大值为：U 1＝220×2 V ＝311 V故n 2n 1应满足的条件是：n 2n 1＜U 2U 1＝3110311＝101. 答案：n 2n 1＜10。

开卷速查规范特训课时作业实效精练开卷速查(三十五) 变压器电能的输送A组基础巩固1．(多选题)如图35－1所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路．若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即由c经电流表至d)，则可以判断出线圈M两端的电势差u ab随时间t的变化情况可能是图35－2中的( )图35－1A B C D图35－2解析：对A图u ab不变，A表中无电流，对B图u ab均匀增大，由安培定则知，M中有向上增强的磁场，P中有向下增加的磁通量，又由楞次定律和安培定则知，A表中电流方向由d经电流表至c，故A、B错，同理分析得C、D正确．答案：CD2．(多选题)图35－3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( )图35－3A ．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ΔP ＝I 2R 线，而R 线＝ρl S ，增大输电线的横截面积，输电线的电阻减小，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，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；在输电过程中，输电电压越高，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．答案：ABD3．(多选题)[2018·山东卷]图35－4甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图35－4乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，V 为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )甲 乙图35－4A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52 VC ．实现点火的条件是n 2n 1＞1 000D ．实现点火的条件是n 2n 1＜1 000解析：电压表示数为电压有效值，由题图乙可得U ＝U m 2＝52V ，选项A 错误，B 正确；副线圈电压峰值为5000 V 时，n 2n 1＝U m2U m1＝1 000，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5 000 V ，故n 2n 1＞1 000，选项C 正确，D 错误．答案：BC图35－54．(多选题)如图35－5所示，当导线MN沿无电阻的导轨做切割磁感线的运动时，电容器C被充电，上极板电势高，MN的电阻为R，其他电阻不计，由此可推知导体MN的运动情况是( )A．向右匀速B．向右加速C．向右减速D．向左加速解析：当MN向右匀速运动时，产生恒定电流，穿过左边线圈的磁通量不变，不会产生感应电动势，电容器C不会被充电．若MN向右减速，产生变弱的电流，由右手定则知，电流方向为M→N，由安培定则知，在右边线圈中有向下方向的磁场，在左边线圈中有向上的磁通量且减弱，由楞次定律知，在左边线圈中产生感应电动势，使C上极板带正电，所以C项正确，同理B项错，D项对．答案：CD5．如图35－6所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V40 W”．当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，哪种台灯消耗的功率最小( )A BC D图35－6解析：台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率．由A、B、C、D四选项分析可知：C选项中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20 W，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20 W．故C选项正确．答案：C图35－76．[2018·四川自贡一诊]如图35－7所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压u＝311sin100πt V．变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小)，R1为一定值电阻．下列说法正确的是( ) A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22 V解析：当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项A、B错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22 V，电压表V1示数为22 V，选项D正确．答案：DB组能力提升7．(多选题)如图35－8所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab 平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则( )图35－8A ．滑动变阻器上消耗的功率为P ＝100I 2R B ．变压器原线圈两端的电压U 1＝10IRC ．取ab 在环的最低端时t ＝0，则导体棒ab 中感应电流的表达式是i ＝2Isin ωtD ．ab 沿环转动过程中受到的最大安培力F ＝2BIl解析：由于电流表示数为有效值，由I I 2＝n 2n 1可知I 2＝10I ，故P ＝100I 2R ，选项A 正确；变压器原线圈两端电压为U 1＝n 1n 2×10IR＝100IR ，选项B 错误；从最低点开始计时，则导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i ＝2Icosωt ，选项C 错误；导体棒中电流最大值为2I ，所以F ＝2BIl ，选项D 正确．答案：AD8．[2018·湖南高三联考]如图35－9所示，水平铜盘半径为r ，置于磁感应强度为B ，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R 1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n ∶1，变压器的副线圈与电阻为R 2的负载相连，则( )图35－9A ．变压器原线圈两端的电压为Br 2ω2B ．若R 1不变时，通过负载R 2的电流强度为零C ．若R 1不变时，变压器的副线圈磁通量为零D ．若R 1变化时，通过负载R 2的电流强度为通过R 1电流的1n解析：水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源．当R 1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量一定，磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知A 、C 错，B 对；当R 1变化时，原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D 错．答案：B9．理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1＝10匝和n 2＝100匝，副线圈接有1 000 Ω的电阻，原线圈与电阻不计的导线构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S ＝0.4πm 2.在该圆形区域内有如图35－10所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过，则内阻不计的电流表的示数为(提示：B ＝B 0sin ωt ，则ΔBΔt＝B 0ωcos ωt)( )图35－10A ．14.1 AB ．0.14 AC ．1.41 AD ．2.00 A解析：U 1＝ΔB Δt ·S＝B 0ωcos ωt·0.4π，由图象中读出B 0和ω，代入得U 1＝20cos ωt V ，副线圈中U 2的有效值为100 2 V ，I 2＝U 2R ＝0.1· 2 A ．根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝ 2 A.答案：C图35－1110．(多选题)[2018·江苏常州模拟]如图35－11所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u ＝1002sin50πt(V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R ＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是( )A ．电流表示数是1 AB ．电流表示数是 2 AC ．电阻R 消耗的电功率为10 WD ．电容器的耐压值至少是10 2 V解析：由变压公式，副线圈输出电压为10 V ，由于交变电流可以通过并联在电阻R 两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项A 、B 错误；电阻R 消耗的电功率为P ＝100/10 W ＝10 W ，选项C 正确；副线圈输出电压最大值为10 2 V ，电容器的耐压值至少是10 2 V ，选项D 正确．答案：CD11．发电机的端电压为220 V ，输出功率为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)画出全过程的线路示意图； (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． 解析：(1)线路图如图35－12所示．图35－12(2)升压变压器副线圈的输出电压为 U 2＝n 2n 1U 1＝101×220 V＝2 200 V.升压变压器副线圈输出电流为I 2＝n 1n 2I 1，升压变压器原线圈输入电流由P ＝I 1U 1， 得I 1＝P U 1＝44×103220A ＝200 A ，所以I 2＝n 1n 2I 1＝20 A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为 U R ＝I 2R ＝20×0.2 V＝4 V ，P R ＝I 22R ＝202×0.2 W＝80 W ＝0.08 kW.加到降压变压器的原线圈上的输入电流和电压为 I 3＝I 2＝20 A ，U 3＝U 2－U R ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V. 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为 U 4＝n 4U 3n 3＝110×2 196 V＝219.6 V ， I 4＝n 3n 4I 3＝10×20 A＝200 A ，用户得到的功率P 4＝U 4I 4＝43.92 kW. (3)若不采用高压输电，线路损失电压为 U R ′＝I 1R ＝200×0.2 V＝40 V. 用户得到的电压U′＝U 1－U R ′＝220 V －40 V ＝180 V.用户得到的功率为P′＝I 1U′＝200×180 W＝36 kW. 答案：(1)如图35－11所示 (2)219.6 V 43.92 kW (3)36 kW 180 V12．三峡水利电力枢纽工程是长江流域治理开发的一项重大举措，又是全世界已建、在建的最大规模的水利枢纽工程．枢纽控制流域面积1.0×106km 2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q ＝4.51×1011m 3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P ＝1.82×107kW ，年平均发电量约为W ＝8.40×1010kW·h.该工程已于2009年全部竣工，成为“西电东送”的中部通道，主要向华中、华东电供电，以缓解这两个地区的用电紧张局面．阅读上述材料，解答以下问题(水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，g 取10 m/s 2)：(1)如果三峡电站上、下游水位差按H ＝100 m 计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式，并计算效率η的数值；(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间为多少天？ (3)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率为P 1＝4.5×106kW ，采用超高压输电，输电电压为U ＝500 kV ，而发电机输出的电压为U 0＝18 kV ，要使输电线上损耗的功率为输电总功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．解析：(1)电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式：η＝E 电E 重力＝W 年发电M 年gH ＝W ρQgH代入数据，得η＝8.40×1010×103×3 6001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈67.1 %. (2)根据公式P ＝Wt得t ＝W P ＝8.40×10101.82×107×24天≈192.3天． (3)升压变压器的变压比n 1n 2＝U 0U ＝18500＝9250输电线中的电流I ＝P 1U ＝4.5×106500A ＝9.0×103A输电线上损耗的电功率P 损＝50%P 1＝I 2R 线 输电线路的总电阻R 线＝0.05 P 1I2＝0.05×4.5×106×10332Ω＝2.78 Ω. 答案：(1)η＝WρQgH67.1% (2)192.3天 (3)9∶250 2.78 ΩC 组 难点突破13．如图35－13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( )图35－13A ．交流电压表V 1和V 2的示数一定都变小B ．交流电压表只有V 2的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D．只有A1的示数变大解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，则V2示数变小，A3示数变小．答案：B。

名校模拟 1.如图10－2－19所示的理想变压器，对于原、副线圈，不一定相等的物理量是( ) 图10－2－19 A．交流电的最大值 B．磁通量的变化率 C．电功率 D．交变电流频率 2．如图10－2－20，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V　6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( ) 图10－2－20 A．120 V,0.10 AB．240 V,0.025 A C．120 V,0.05 AD．240 V,0.05 A 3．如图10－2－21所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V　60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是( ) 图10－2－21 A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零 B．线框中产生交变电压的表达式为u＝500sin (200t) V C．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11 D．允许变压器输出的最大功率为2 200 W 4．图10－2－22甲中的变压器为理想变压器，原线圈与副线圈的匝数之比n1∶n2＝10∶1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电压，两个20 Ω的定值电阻串联接在副线圈两端，电压表为理想电表．则( ) 图10－2－22 A．原线圈上电压的有效值为100 V B．原线圈上电压的有效值约为70.7 V C．交变电流的周期为50 Hz D．电压表的读数约为5 V 【答案】　B 5.如图10－2－23所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝10 Ω，C为电容器，原线圈所加电压u＝220sin (100πt) V．下列说法正确的是( ) 图10－2－23 A．通过电阻R3的电流始终为零 B．副线圈两端交变电压的频率为5 Hz C．电阻R2的电功率为48.4 W D．原副线圈铁芯中磁通量变化率之比为10∶1 6.利用如图10－2－24所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶100，交流电流表A的示数为50 mA，则( ) 图10－2－24 A．被测电路的电流有效值为0.5 A B．被测电路的电流平均值为0.5 A C．被测电路的电流最大值为5 A D．原、副线圈中的电流同时达到最大值 7．发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线电阻为0.2 Ω，则用户得到的电压U和电功率P分别为( ) A．U＝80 V B．P＝16 kW C．U＝140 V D．P＝28 kW 8．如图10－2－25所示，M为理想变压器，电表均可视为理想电表，电源电压U不变，输电线电阻忽略不计．当变阻器滑片P向上移动时，读数发生变化的电表是( ) 图10－2－25 A．A1 B．A2 C．V1 D．V2 9．如图10－2－26所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一峰值不变的正弦交变电压，副线圈接一可变电阻R，在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，下面的措施正确的是( ) 图10－2－26 A．仅增加原线圈匝数n1 B．仅增加副线圈匝数n2 C．仅减小电阻R的阻值 D．仅增大电阻R的阻值 【解析】为使变压器输入功率增大，可以仅减小电阻R的阻值或仅增加副线圈匝数n2，选项B、C正确． 【答案】BC 10．有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈电路中，如图10－2－27所示，若将该电路与交流电源接通，且电键接到1位置，发现5个灯泡亮度相同；若将电键接到2位置，且在变化中灯泡都不会烧毁，则可能的是( ) 图10－2－27 A．该变压器是降压变压器，线圈匝数比为4∶1 B．该变压器是升压变压器，线圈匝数比为1∶4 C．副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更亮些 D．副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更暗些 1．如图10－2－20所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表的读数是12毫安，那么安培表的读数是 A．0 B．3毫安 C．48毫安 D．与R值大小无关 如图10－2－22所示，理想变压器的输入电压保持不变．副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开，当S闭合时，下列说法正确的是 [ 图10－2－22 A．电压表示数变大 B．灯泡L1更亮 C．电流表示数增大 D．变压器的输出功率减小 ．如图10－2－23甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定电压为U0的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为R，图中电压表为理想电表．下列说法正确的是 图10－2－23 A．变压器输入电压的瞬时值为u＝Umsin(t)(V) B．电压表的示数为U0 C．变压器的输入功率为 D．变压器的匝数比为Um∶ U0 解析　由题图乙知，变压器输入电压的瞬时值为u＝Umsin(t)(V)，选项A正确；电压表的示数为U0，选项B错误；变压器的输入功率为，选项C正确；由变压器变压公式，变压器的匝数比为Um∶U0，选项D错误． 答案　AC ．如图10－2－24所示，理想变压器原副线圈的匝数比为20∶1，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和 L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入图示的交流电压，当开关S闭合时，以下说法中正确的是 图10－2－24 A．原线圈中电流不变 B．R两端的电压减小 C．原线圈输入功率变大 D．副线圈输出电压小于11 V ．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV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2.0×105 A B．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV C．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻 答案　B ．如图10－2－25所示，电阻不能忽略的矩形闭合导线框ABCD处于水平匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接有一只“22 V　6 W”的灯泡．当灯泡正常发光时，线框输出电压u＝66 sin (100πt)V.下列说法正确的是 图10－2－25 A．线框转动的频率为100 Hz B．图示位置线框中产生的感应电动势最大 C．变压器原、副线圈匝数之比为3∶1 D．若副线圈再并联一个相同的灯泡，则闭合导线框的功率为12 W ．如图10－2－26所示，电路中理想变压器原、副线圈接入电路的匝数可通过单刀双掷开关改变，为交流电流表，在变压器原线圈a、b两端加上一峰值不变的正弦交变电压，下列分析正确的是 图10－2－26 A．只将S1从1拨向2时，电流表示数变小 B．只将S2从3拨向4时，电流表示数变大 C．只将R的滑片上移，R2的电功率变大 D．只将R的滑片上移，R2的电功率变小 ．某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图10－2－27，当线圈以较大的转速n匀速转动时，电压表示数是U1，额定电压为U2的灯泡正常发光，灯光正常发光时电功率为P，手摇发电机的线圈电阻是r，则有 图10－2－27 A．电流表的示数是 B．变压器的原、副线圈的匝数比是U2∶U1 C．变压器输入电压的瞬时值u＝U2sin 2πnt D．手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是Em＝U1 1．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图10－2－28乙所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么 图10－2－28 A．由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝36sin(100t)V B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大 C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大 D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小 ．图10－2－29甲所示为一理想变压器，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图象如图10－2－29乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W. 图10－2－29 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式； (2)求只在ce间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I1； (3)求ce和de 间线圈的匝数比. ．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，输送的电功率为P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h.求： (1)输电效率η和输电线的总电阻r； (2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？ I＝＝100 A 输电线损耗功率Pr＝I2r， 其中Pr＝＝200 kW 得r＝20 Ω. ．发电站需向远距离负载供电，若发电机输出电压U1＝230 V，输出功率P1＝2.3×105 W，负载额定电压U4＝220 V，输电线总电阻R0＝1 Ω，要求输电线损失功率为1.0×104 W．求： 图10－2－28 (1)输电线电流I2大小； (2)升压变压器原、副线圈匝数比； (3)降压变压器原、副线圈匝数比． ．如图10－2－29所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V　0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求： 图10－2－29 (1)降压变压器原、副线圈匝数比； (2)发电机的输出功率．。

（人教版-第一轮）拔高习题及答案102变压器电能的输送(40分钟100分)一、选择题(本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分)1(2012·泰州模拟)原、副线圈的匝均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有( )A只增加原线圈的匝1B只减少副线圈的匝2只减少负载电阻R的阻值D只增大负载电阻R的阻值2如图所示是一台家用台灯亮度调节原图，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表、电压表分别为想交流电流表和想交流电压表若将调压端的滑动触头P向上移动，则( )A电压表V的示变大B变压器的输出功率变大电流表A 的示变小 D 电流表A 的示变大3(2011·山东高考)为保证用户电压稳定在220 V ，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2随时间变的曲线如图乙所示以下正确的是( )A 2u t) V =πB 2u t) V =π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4如图甲所示，想变压器原、副线圈的匝比为10∶1，R 1=20 Ω，R 2=30 Ω，为电容器已知通过R 1的正弦式交流电如图乙所示，则( )[]A 交流电的频率为002 HzB 原线圈输入电压的最大值为 电阻R 2的电功率约为667 W D 通过R 3的电流始终为零5如图所示，T 为想变压器，副线圈回路中的输电线b 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( )A 交流电压表V 2和V 3的示一定都变小B 交流电压表V 3的示变小交流电流表A 1、A 2和A 3的示一定变大 D 只有A 1的示变大6(2012·中山模拟)如图所示，L 1和L 2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器若已知变压比为1 000∶1,变流比为100∶1，并且知道电压表示为220 V ，电流表示为10 A ，则输电线的输送功率为( ) A22×103 W B22×10-2 W 22×108 WD22×104 W7如图所示，想变压器初级线圈的匝为1，次级线圈的匝为2，初级线圈的两端、b 接正弦交流电，电压表V 的示为220 V,负载电阻R=44 Ω，电流表A 1的示为020 A 下列判断中正确的是( )A 初级线圈和次级线圈的匝比为2∶1B 初级线圈和次级线圈的匝比为5∶1 电流表A 2的示为10 AD电流表A的示为04 A28某水电站，用总电阻为25 Ω的输电线输电给500 外的用户，其输出电功率是3×106 W现用500 V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2×105 AB输电线上由电阻造成的损失电压为15 V若改用5 V电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 WD输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻二、计算题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有值计算的要注明单位)=220 V的交流电上，变9(12分)收音机的变压器的初级线圈有1 210匝，接在U1压器有两个次级线圈次级线圈Ⅱ的匝为35匝，次级线圈Ⅲ的匝是1 925匝如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈Ⅱ的电流是03 A时，初级线=0114 A求线圈Ⅲ中电流和输出电压(电流的计算结果保留3位有效圈的电流I1字)10(2012·东莞模拟)(16分)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失有一个小型发电站，输送的电功率为P=500 W,当使用U=5 V的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示相差4 800 W·求：(1)输电效率η和输电线的总电阻r；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？[**]答案解析1【解析】选由1122n U n U =知,当1增大时，U 2减小，当减小2时，U 2也减小，又根据22U P P R==入出知，A 、B 、D 均错误，正确2【解析】选A 、B 、D 当滑动触头P 向上移动时，自耦变压器“副线圈”匝增大，由1122n U n U =可知“副线圈”两端电压增大，台灯的功率变大，A 、B 正确；由于想变压器输入功率与输出功率相等，且输入电压不变，故电流表示变大，错误、D 正确3【解题指南】解答本题应注意以下三点： (1)根据图象找出最大值、周期，写出瞬时值表达式 (2)变压器原、副线圈的电压均为有效值 (3)根据变压器中电压关系确定如何改变原线圈匝【解析】选B 、D由图象可知，正弦式交变电压的最大值为，其周期为002 ,可得其表达式为2u 00t)V =π，B 选项正确，又在1、2不变的前提下通过改变1使2增大，由1122u n u n =可得应使1减小，故应将P 适当上移，D 选项正确4【解析】选由图乙可知交流电频率为50 Hz ，所以A 错副线圈电压最大值U 2=I 1R 1=20 V,由1122U n U n =可知，原线圈电压的最大值U 1=200 V,B 错R 1和R 2并联，2P 6.67 W =≈,故正确；因电容器接交流电有充放电电流，故D 错5【解析】选B 在想变压器中，因为U 不变，故V 2示不变；闭合S 时，负载电阻变小，副线圈中电流I 2增大，A 2示增大，由P 入=P 出,即I 1U 1=I 2U 2可知A 1示增大，因为b 和cd 导线的电阻不可忽略，V 3改测R 2两端电压，故V 3示变小R 1两端电压减小，故流过R 1处的电流I 3变小，A 3示变小，故B 正确 【总结提升】想变压器动态分析的两种类型(1)匝比不变，原、副线圈的电压U 1、U 2不变，电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随负载电阻的变而变(2)负载电阻不变，原线圈的电压U 1不变，副线圈两端的电压U 2、电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随匝比的变而变【变式备选】(2012·海口模拟)如图所示，想变压器的原、副线圈匝比为1∶5,原线圈两端的交变电压为()u t V =π氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光，下列说法中正确的有( )A 开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzB 开关接通后，电压表的示为100 V 开关断开后，电压表的示变大D 开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】选A 、B 由于副线圈电压由原线圈决定，则不论负载如何变，电压表的读不变，始终为有效值100 V ，B 正确，错误；交流电每个周期内氖泡发光两次，每秒发光100次，则氖泡发光频率为100 Hz ，A 正确；开关断开后，负载电阻增大、电流减小，则变压器的输出功率减小，D 错误[___X_X_K]6【解析】选根据11122221U n n I ,U n n I ==得，U 1=22×105 V ，I 1=1 000 A ，所以输电线的输送功率P=U 1I 1=22×108 W ，正确7【解析】选B 、对于想变压器，P 1=U 1I 1=220×020 W=44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2=P 1=44 W ，据222U P R =，得2U 44 V ===，则1122n U 2205n U 44===,故B 正确，A 错误；A 2的读22U 44I A 1 A R 44===，故正确，D 错误8【解析】选B 输出电功率P=3×106 W ，输电电压U=500 V ，则输电线上输送的电流大小3PI 610 A U==⨯，所以A 错；输电线上由电阻造成的电压损失U Ir 15 kV ∆==，所以B 正确；输电线上损失的功率22P P UI r U∆=∆=，所以D错误；若损失功率为ΔP=9×108 W 时，ΔP 远大于输出功率，不符合实际，故错误9【解析】线圈Ⅱ两端的电压为：()2211n 35U U 220 6.36V n 1 210==⨯=(3分)线圈Ⅲ两端的电压为：()3311n 1 925U U 220350V n 1 210==⨯=(3分)不计变压器自身的能量损耗，由能量转和守恒定律 P 1=P 2+P 3,I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3(3分)()112233I U I U I 0.066 2A U -==(3分)答案：0066 2 A350 V[,,]10【解析】(1)输送功率P=500 W,一昼夜输送电能E=P=12 000 W ·(1分) 输电线上损失的电能ΔE=4 800 W ·(1分) 终点得到的电能E ′=E-ΔE=7 200 W ·, (1分) 所以输电效率E 60%E'η==(1分)[]输电线上的电流PI 100 A U ==(2分)输电线损耗功率P r =I 2r,(2分)其中r EP 200 kW t∆==(1分)得r=20 Ω(2分)(2)输电线上损耗功率2r 2P 1P ()r U U=∝(2分)原P r =200 W,现在要求P r ′=10 W,(1分) 解得输电电压应调节为U ′=224 V(2分)答案：(1)60% 20 Ω(2)224 V。

第2讲 变压器 电能的输送主干梳理 对点激活知识点 理想变压器 Ⅱ1．构造：如图所示。

变压器主要由□01闭合铁芯和□02绕在铁芯上的两个线圈组成。

(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫□03初级线圈。

(2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫□04次级线圈。

2．工作原理：电磁感应的□05互感现象。

3．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出。

(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1>n 2，为□06降压变压器；若n 1<n 2，为□07升压变压器。

(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝□08n 2n 1；有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。

4．几种常用的变压器(1)自耦变压器(也叫调压变压器)。

(2)互感器①电压互感器，可以把□09高电压降为□10低电压； ②电流互感器，可以把□11强电流降为□12弱电流。

知识点 远距离输电 Ⅰ 1．减少输电电能损失的两种方法减少输电电能损失的理论依据：P 损＝I 2R 。

(1)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρlS，要减小输电线的电阻R ，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的□01电阻率、增大导线的□02横截面积等方法。

(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高□03输电电压。

2．远距离高压输电的分析 (1)输电过程(如图所示)(2)输送电流 ①I ＝P U。

②I ＝U －U ′R。

(3)电压损失 ①ΔU ＝U －U ′。

②ΔU ＝□04IR 。

(4)功率损失 ①ΔP ＝P －P ′。

②ΔP ＝□05I 2R ＝□06⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝ΔU 2R。

一 思维辨析1．变压器不但可以改变交流电压，也可以改变稳恒直流电压。

( ) 2．理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。

( ) 3．高压输电的目的是增大输电的电流。