第十章第2单元变压器电能的输送课时作业

拾躲市安息阳光实验学校课时作业30 变压器 电能的输送时间：45分钟 满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1．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1所示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是( )图1A ．输出电压的最大值为36 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55∶9D ．交流电源有效值为220 V ，频率为50 Hz解析：由题图知U m ＝220 2 V ，由U m U m ′＝n 1n 2，则U ′m ＝36 2 V ，故A 错误；由I 1I 2＝n 2n 1＝955，可知B 错误；由P 入＝P 出，可知C 错误；由图知交流电的周期T ＝2×10－2s ，所以频率f ＝1T ＝50 Hz ，又因U ＝U m2＝220 V ，故D 正确．答案：D 图22．(2012·长沙模拟)为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压U 0＝110002sin100πt (V)的交流电降为220 V 供居民小区用电，则变电站变压器( )A ．原、副线圈匝数比为50∶1B ．副线圈中电流的频率是50 HzC ．原线圈的导线比副线圈的要粗D ．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析：原电压的有效值为U 1＝11000 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得，n 1n 2＝501，选项A 正确；变压器不改变交流电的频率，故选项B 正确；由n 1n 2＝I 2I 1得，副线圈的电流大，要想导线发热少，导线要粗一些(电阻小)，故选项C 错误；居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流，选项D 错误． 答案：AB3．钳形电流表的外形和结构如图3(a)所示．图3(a)中电流表的读数为1.2 A ，图3(b)中用同一电缆线绕了3匝，则( )图3A ．这种电流表能测直流电流，图3(b)的读数为2.4 AB．这种电流表能测交流电流，图3(b)的读数为0.4 AC．这种电流表能测交流电流，图3(b)的读数为3.6 AD．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图3(b)的读数为3.6 A 解析：该钳形电流表的工作原理为电磁感应现象，所以只能测交流电流，且磁感应强度与匝数成正比，故C项正确．答案：C4.2011·山东卷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u1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u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )甲乙图4A．u2＝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适当上移解析：由乙图知交变电流的周期T＝2×10－2s，所以ω＝2πT＝100π，故u2＝U m sinωt＝1902sin(100πt)V，A错误B正确．由U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1，欲使U2升高，n1应减小，P应上移，C错误D正确．答案：BD5.2011·浙江卷如图5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＝51 sin 314t V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( )图5A．2.0 V B．9.0 VC．12.7 V D．144.0 V解析：若未考虑铁芯的漏磁因素，上线圈电压有效值U1＝512＝36 V，按变压器的变压比U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1＝9.0 V，而实际上副线圈磁通量Φ2<Φ1，由U ＝nΔΦΔt得U1n1>U2n2，则应选A.答案：A6．如图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 V 40 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( )图6解析：从该题题干的问法上可以看出，该题是正确选项为唯一选项的单选题．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：C7.2009·广东高考图7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7A．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少电路的发热损耗的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：本题考查远距离输电问题，意在考查考生对远距离输电过程中的电能和电压损失的影响因素分析．根据P＝I2R可知，在电流I一定的情况下，减小电阻R可以减少电路上的电能损失，而R＝ρLS，所以增大输电线横截面积S 有利于减少输电过程中的电能损失，A对；由公式P＝I2R可得，若设输送的电功率为P′，则P＝P′2U2R，可见，在输送电压U一定时，输送的电功率P′越大，输电过程中的电能损失越大，C错误．答案：ABD8．(2010·四川高考)图8甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图7乙所示，则在t1～t2时间内( )图8A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零解析：由题图乙可知，变压器副线圈中产生恒定的感应电动势和感应电流，所以电感L对直流电没有阻碍作用，电容C中没有电流通过，所以只有选项C 正确．答案：C二、计算题(3×12′＝36′)图99．如图9所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断．(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2.当I2＝12 mA时，即为熔断电流．代入数据，得I1＝0.98 A.(2)设副线圈中电流为I′2＝10 mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1＝I′2U2，代入数据，得P1＝180 W.答案：(1)0.98 A (2)180 W10．某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失．解析：设线路电阻为R，线路的损失功率为P损，线路的损失电压为U损，发电站的输出功率为P，升压变压器的输出电压为U.由电阻定律，得R＝ρlS＝2.4×10－8×2×80×1031.5×10－4Ω＝25.6 Ω线路损失的功率P损＝4%P＝I2R则I＝4%PR＝0.04×104×10325.6A＝125 A由P＝UI得U＝P/I＝104×103/125 V＝8×104 VU损＝IR＝125×25.6 V＝3200 V.答案：(1)8×104 V (2)3200 V11．如图10所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n2＝16匝、n3＝144匝，通过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36 V,18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，求图10(1)原线圈的匝数n1；(2)当开关接2时，灯泡两端电压的有效值．解析：(1)由n1n3＝U1U灯得n1＝880匝．(2)开关接2时，有n1n2＋n3＝U1U，解得U＝40 V，设交变电流的周期为T，则U 2R ·T 2＝U ′2RT ，U ′＝20 2 V. 答案：(1)880匝 (2)20 2 V。

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。

关闭Word文档返回原板块。

课时分层作业三十二变压器电能的输送(45分钟100分)【基础达标题组】一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分。

1～5题为单选题,6～9题为多选题)1.(2018·珠海模拟)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220 sin(100πt) V,R为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表,则下列说法中正确的是( )A.交流电的频率为100 HzB.电压表的示数为44 VC.电流表A1的示数大于电流表A2的示数D.变压器的输入功率大于输出功率【解析】选B。

交流电的周期T== s=0.02 s,f==50 Hz,故A项错误;原线圈的电压U1==220 V,=,则U2=44 V,故B项正确;原、副线圈的电流比等于匝数之反比,因为n1>n2,所以I1<I2,即电流表A1示数小于电流表A2示数,故C项错误;变压器的输入功率等于输出功率,故D项错误。

2.(2018·榆林模拟)如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1,电压表和电流表均为理想电表,一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上。

从某时刻开始在原线圈接入电压有效值为220 V的正弦交流电,并将开关接在1处,则下列判断正确的是( )世纪金榜导学号04450568A.电压表的示数为22 VB.若滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω,则1 min内滑动变阻器产生的热量为1 452 JC.若只将S从1拨到2,变压器的输入功率减小D.若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,则两电表示数均减小【解析】选B。

变压器输入电压和输出电压之比为匝数之比,故输出端电压为V=22 V,但由于二极管具有单向导电性,从而使通过二极管的电压有效值减小,由有效值的定义得·=T,得R两端电压的有效值U有效=11 V,故电压表示数一定小于22 V,故A项错误;接入电阻为10 Ω,则根据W=t可得,产生的热量Q=×60 J=1 452 J,故B项正确;若只将S从1拨到2,则输入端线圈匝数减小,匝数比减小,则输出电压增大,输出功率增大,故变压器的输入功率将增大,故C项错误;若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,接入电阻增大,则输出端电流减小,但电压表示数不变,故D项错误。

课时强化作业四十一 变压器、电能的输送一、选择题1.如右图所示，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( )A ．120 V,0.10 AB ．240 V,0.025 AC ．120 V,0.05 AD ．240 V,0.05 A解析：根据变压规律：U 1U 2＝n 1n 2可得U 1＝240 V ．由功率相等可得I 1＝0.05 A ，D 正确． 答案：D2.(2013年广东卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压U 1＝122sin100πt (V)．下列说法正确的是( )A ．电流频率为100 Hz B.的读数为24 V C.的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 W解析：由输入电压的瞬时表达式可知ω＝100π＝2πf ，因此交流电的频率为50 Hz ，选项A 错误；由变压公式可知12U 2＝21得U 2＝6 V ，故电压表的示数为6 V ，选项B 错误；电流表的示数I 2＝U 2R L ＝66A ＝1 A ，选项C 错误；变压器的输入功率P ＝U 1I 1＝U 2I 2＝6 W ，选项D 正确． 答案：D3.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，并且知道电压表示数为220 V ，电流表示数为10 A ，则输电线的输送功率为( )A ．2.2×103W B ．2.2×10－2W C ．2.2×108 WD ．2.2×104W解析：根据U 1U 2＝n 1n 2，n 1n 2＝I 2I 1得，U 1＝2.2×105V ，I 1＝1 000 A ，所以输电线的输送功率P ＝U 1I 1＝2.2×108W ，C 正确．答案：C4．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ρ，横截面积为S ，总长度为L ，输电线损耗的电功率为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 ′＝U 2SρLB ．P ′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2SρLD ．P 用＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－P ρL U 2S 解析：P ′＝I 2R ＝U ′2R (式中I 、U ′分别为输电电流和输电线损失的电压)，而I ＝P U ，R ＝ρLS ，所以P ′＝P 2ρL U 2S ＝U ′2S ρL ，从而P 用＝P －P ′＝P －P 2ρL U 2S ＝P －U ′2SρL.所以选项B 、D 正确．答案：BD5．(2013年天津卷)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＜I cdB ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cdC ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＜I cdD ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab ＞I cd解析：用电流互感器测量高压输电线上的电流，电流互感器其本质是升压变压器，原线圈串入输电线上，由副线圈读出所测输电线的电流，所以应将a 、b 接在M 、N 两端，c 、d 接P 、Q 两端，且满足I ab ＞I cd ，故选项B 正确．答案：B6．(2014年全国卷Ⅱ)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 ab 和U cd ，则( )A ．U ab ∶U cd ＝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 cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍 解析：设副线圈两端电压为U 2，则有U ab U 2＝n 1n 2，由二极管具有单向导电性，所以U cd 并不等于U 2，故选项A 错误；增大负载电阻R 的阻值，变压器输出功率减小，则输入功率减小，原线圈中电流减小，故选项B 正确；c 、d 间的电压与负载电阻的阻值无关，故选项C 错误；将二极管短路，c 、d两端电压为U 2，未短路时U cd ＝2U 2，根据P ＝U 2R可知当将二极管短路后电阻R 消耗功率为原来的2倍，所以输入功率也增大到原来的2倍，选项D正确．答案：BD7．(2014年福建卷)下图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时( )A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压解析：远距离输电过程中，应用高压输电能够减小输电线上的功率损失，R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率，选项C错误；由于两个不同输电回路，输电线电阻相同，由于高压输电减小输电线损失，所以A1的示数小于A2的示数，选项A错误；由欧姆定律可知R2两端电压小于R4两端电压，选项D正确；由于输电线上损失电压不同，故两灯两端电压不同，灯泡亮度不同，选项C错误．答案：D8．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( )A．交流电压表V2和V3的示数一定都变小B．交流电压表V3的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大D．只有A1的示数变大解析：在理想变压器中，因为U不变，故V2示数不变；闭合S时，负载电阻变小，副线圈中电流I2增大，A2示数增大，由P入＝P出，即I1U1＝I2U2可知A1示数增大，因为ab和cd导线的电阻不可忽略，V3改测R2两端电压，故V3示数变小．R1两端电压减小，故流过R1处的电流I3变小，A3示数变小，故B正确．答案：B9．(2013年江苏卷)如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( ) A．向下滑动PB．增大交流电源的电压C．增大交流电源的频率D．减小电容器C的电容解析：P向下滑动时，副线圈接入电路的匝数减小，则副线圈两端电压减小，灯泡变暗，选项A错误；增大电源电压，则副线圈输出电压增大，灯泡变亮，选项B正确；增大交流电源的频率，则电容器的容抗减小，电路中电流增大，灯泡变亮，选项C正确；减小电容器电容，电容器在交流电路中的容抗增大，电流减小，灯泡变暗，选项D错误．答案：BC10．如图是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．输入端AB接交流电压U，输出端CD连接了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是( )A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变小B．P不动，将Q向右移动，两灯均变暗C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变小D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变亮解析：由题意可知原线圈为CP，副线圈为CD，故此自耦变压器为升压变压器，当P不动将Q 向右移动时，R接入电路的电阻减小，副线圈输出电流增大，变压器输出功率增大，则变压器输入功率增大，两灯泡均变亮，选项A、B错误；当Q不动，将P逆时针方向移动，使原线圈的匝数减少，则副线圈输出电压增大，输出功率增大，则输入功率增大，选项C错误；P、Q都不动，将开关断开，副线圈输出功率减小，副线圈中电流减小，滑动变阻器两端电压减小，而副线圈输出电压不变，则灯泡L1两端电压增大，L1变亮，选项D正确．答案：D二、非选择题11．图(a)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U­t图象如图(b)所示．若只在ce间接一只R ce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只R de＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值U ab 的表达式； (2)求只在ce 间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I 1； (3)求ce 和de 间线圈的匝数比n cen de. 解析：(1)由原线圈中交变电流的U ­t 图象可知 ω＝200π rad/s ，电压瞬时值U ab ＝400sin200πt (V) (2)电压有效值U 1＝U m2＝2002(V)，理想变压器P 1＝P 2，原线圈中的电流I 1＝P 1U 1＝0.28 A. (3)设ab 间匝数为n 1，根据变压器规律有U 1n 1＝U ce n ce ，U 1n 1＝U den de， 由题意有：U 2ce R ce ＝U 2deR de，联立可得：n ce n de ＝43. 答案：(1)U ab ＝400sin200πt (V) (2)0.28 A (3)4312．某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电．当发电厂输出的功率为P 0时，额定电压为U 的用电设备消耗的功率为P 1.若发电厂用一台升压变压器T 1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T 2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示．这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P 0，用电设备可获得的功率增加至P 2，试求所用升压变压器T 1的原线圈与副线圈的匝数比N 1N 2以及降压变压器T 2的原线圈与副线圈的匝数比n 1n 2各为多少？(变压器T 1、T 2可视为理想变压器)解析：当发电厂未经变压器直接给用户供电时，输电线中的电流为I ，设输电线的总电阻为R ，则有P 1＝I 1U .输电线损失功率ΔP ＝I 21R ＝P 0－P 1 解得R ＝P 0－P 1P 21U 2，I 1＝P 1U若经过升压变压器T 1和降压变压器T 2后，设输电线中的电流I 1′，用户得到的功率P 2＝UI 2，此时输电线损失功率ΔP ′＝P 0－P 2＝I 1′2R .I 2＝P 2U ，I 1′＝P 1UP 0－P 2P 0－P 1， 降压变压器T 2的原线圈匝数n 1与副线圈匝数n 2之比．n 1n 2＝I 2I 1′＝P 2P 1 P 0－P 1P 0－P 2， 升压变压器原线圈匝数N 1与副线圈匝数N 2之比N 1N 2＝I 1′I 1＝ P 0－P 2P 0－P 1. 答案：P 0－P 2P 0－P 1 P 2P 1P 0－P 1P 0－P 213．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n 1∶n 2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A 的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表和可变电阻R 以及若干“6 V、6 W ”的相同灯泡．输入端交变电压u 的图象如图乙所示．(1)求图甲中电压表的读数；(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数； (3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R 应调到的电阻值． 解析：(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U 1m ＝27 2 V ，其有效值为U 1＝27 V.根据n 1∶n 2＝U 1∶U 2，代入数据后可得U 2＝9 V ， 即为电压表的读数．(2)设原线圈中通过的电流为I 1，副线圈中通过的电流为I 2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I 1取允许通过的最大电流的有效值为3 A ， 根据U 1I 1＝U 2I 2，代入数据后可得I 2＝9 A. 正常发光时每个灯泡中电流为I 灯＝P 额U 额＝1 A ，所以允许接入的灯泡个数为n ＝I 2I 灯＝9盏． (3)电阻R 两端电压为U R ＝U 2－U 灯＝3 V ，电阻阻值为R ＝U R I 2＝13Ω.答案：(1)9 V (2)9盏 (3)13Ω。

2021年高考物理总复习 第10章 第2讲 变压器 电能的输送课时限时检测图10－2－21A ．电压表示数为22 VB ．闭合开关S ，电压表示数将变大C ．闭合开关S ，电流表示数将变小D ．闭合开关S ，变压器的输出功率将变大【解析】 由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈两端电压的有效值为22 V ，开关S 断开时，电压表测的是R 1两端的电压，故电压表示数一定小于22 V ，A 错误；闭合开关S 后，副线圈总电阻减小，总电流增大，R 0分得的电压增大，加在副线圈两端的电压不变，故电压表示数减小，由I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈中的电流增大，由P ＝UI 可知原线圈的输出功率增大，选项B 、C 错误，D 正确．【答案】 D 4．(xx·兰州一中一模)图10－2－22是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( )图10－2－22A ．a 是升压变压器，b 是降压变压器B ．a 是降压变压器，b 是升压变压器C ．a 的输出电压等于b 的输入电压D ．a 的输出电压等于输电线上损失的电压【解析】 远距离输电先升压，再降压，选项A 正确而B 错误；由于电线有电压损失，故a 的输出电压等于b 的输入电压与损失的电压之和，选项C 、D 均错．【答案】 A 5.图10－2－23(xx·天津河东二模)如图10－2－23所示，理想变压器原线圈匝数为n 1＝1 000匝，副线圈匝数为n 2＝200匝，将原线圈接在u ＝2002sin120πt (V)的交流电源上，已知电阻R ＝100 Ω，电流表A 为理想交流电表．则下列说法正确的是( )A ．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2 Wb/sB ．交流电的频率为50 HzC ．电流表的示数为0.4 2 AD ．变压器的输入功率是16 W【解析】 接入电压u ＝2002sin120πt (V)可知：U 1＝200 V ，T ＝2πω＝2π120πs ＝160s ，所以f ＝1T ＝60 Hz ，故B 错误；根据E m ＝n ΔΦΔt 得：ΔΦΔt ＝E m n ＝20021000Wb/s ＝25Wb/s ，故A错误；根据U 1U 2＝n 1n 2＝5得：U 2＝40 V ，所以I ＝U 2R ＝40100A ＝0.4 A ，故C 错误；副线圈的输出功率P 2＝U 2I 2＝40×0.4 W＝16 W ，而变压器的输入功率P 1＝P 2＝16 W ，故D 正确．故选D.【答案】 D☆6.(2011·福建高考)图10－2－24甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1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10－2－24乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )甲 乙图10－2－24A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W【解析】 由图乙知周期为0.02 s ，因此输入电压的表达式u ＝202sin(100πt ) V ，A 错；只断开S 2，L 1、L 2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B 错；只断开S 2，负载电阻变大，功率变小，C 错；S 1换接到2后，据P ＝U 2出R 和U 入U 出＝n 1n 2得R 消耗的功率为0.8 W ，故选D.【答案】 D 7．(xx·山东省济南市调研)如图10－2－25甲所示，理想变压器的原线圈匝数n 1＝350匝，副线圈匝数n 2＝70匝，电阻R ＝20 Ω，是交流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电，则下列说法正确的是( )图10－2－25A ．加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为u ＝202sin (5πt ) VB ．原线圈电流的有效值为0.04 AC ．在t ＝0.01s 时，电压表的示数为0D ．电阻R 上消耗的电功率为0.8 W 【解析】 由图乙可知，加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为u ＝202sin (100πt ) V ，选项A 错误．由变压器变压公式，电压表读数为4 V ，选项C 错误．电阻R 上电流i ＝0.2 A ，消耗的电功率为0.8 W ，选项D 正确．由输入功率等于输出功率可得原线圈电流的有效值为0.04 A ，选项B 正确．【答案】 BD8．用电高峰期，电灯往往会变暗，我们可将这一现象简化为如下问题进行研究：如图10－2－26所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R 的输电线连接两只灯泡L 1和L 2.当开关S 闭合时，下列说法正确的是( )图10－2－26A ．副线圈中的电流增大B ．原线圈中的电流减小C ．加在R 两端的电压增大D ．加在L 1两端的电压减小【解析】 当开关S 闭合时，副线圈中的电流增大，加在R 两端的电压增大，加在L 1两端的电压减小，选项A 、C 、D 正确，B 错误．【答案】 ACD9．(xx·昆明一中模拟)如图10－2－27所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，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A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( )图10－2－27A ．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A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A【解析】 对于理想变压器，P 1＝U 1I 1＝220×0.20 W＝44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2＝P 1＝44 W ，据P 2＝U 22R ，得U 2＝P 2R ＝44×44 V ＝44 V ，则n 1n 2＝U 1U 2＝22044＝5，故B 正确，A错误；A 2的读数I 2＝U 2R ＝4444A ＝1 A ，故C 正确，D 错误．【答案】 BC10．(xx·浙江部分学校联考)如图10－2－28所示的电路中变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是( )图10－2－28A ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B ．保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小C ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大D ．保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小【解析】 设理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，根据理想变压器的原、副线圈的电压比等于匝数比，可得：U 1n 1＝U 2n 2.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，n 2变大，U 2变大，由欧姆定律可知I 2变大，R 上消耗的功率变大，I 1变大，A 错误，C 正确；同理，保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，I 2变小，B 正确；保持U 1不变，S 接在b 端，则U 2不变，P 向上滑动，R 变小，由欧姆定律可知I 2变大，则I 1也变大，D 错误．【答案】 BC二、非选择题(本题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11.图10－2－29(14分)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：(1)降压变压器原、副线圈匝数比； (2)发电机的输出功率．【解析】 (1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝124A ，副线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A. 变压器输入功率等于U 1I 1＝U 2I 2＝6 W变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝U 2I 2I 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1，代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3 A 应舍去，根据题意是降压变压器，应I 1<I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机的输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W. 【答案】 (1)3∶1 (2)6.67 W☆12.(16分)(xx·东莞模拟)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？【解析】 (1)输送功率P ＝500 kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12 000 kW·h 输电线上损失的电能ΔE ＝4 800 kW·h终点得到的电能E ′＝E －ΔE ＝7 200 kW·h，所以输电效率η＝E ′E ×100%＝60%输电线上的电流I ＝PU ＝100 A输电线损耗功率P r ＝I 2r ，其中P r ＝ΔEt＝200 kW得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P r ＝(P U )2r ∝1U2原来P r ＝200 kW ，现在要求P ′r ＝10 kW ， 解得输电电压应调节为U ′＝22.4 kV.【答案】 (1)60% 20 Ω (2)22.4 kV 38729 9749 靉34179 8583 薃33733 83C5 菅329799 7467 瑧32478 7EDE 绞$,239945DBA 嶺y40430 9DEE 鷮wY35519 8ABF 調。

2021年高考物理总复习 10.2变压器 电能的输送课时作业一、单项选择题1．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．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )解析：电流互感器应是测电流的，应串联在火线上，B 、D 错误；同时，由I 1n 1＝I 2n 2知要使I 2<I 1，须n 2>n 1，A 正确，C 错误．答案：A 2.如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin314t V 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 ．2.0 VB ．9.0 VC ．12.7 VD ．144.0 V解析：由U 1n 1＝U 2n 2得U 2＝n 2U 1n 1，其中U 1＝512 V ，解得U 2＝5142V≈9.0 V，因题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0 V ，A 正确．答案：A3．随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A ．输电线上损耗的功率为P 20RU 22B ．输电线上损耗的功率为P 20RU 21C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率解析：设发电厂输出功率为P ，则输电线上损耗的功率ΔP ＝P －P 0，ΔP ＝I 2R ＝P 2RU 21，A 、B 错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C 正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D 错误．答案：C4．下图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1n 2＝51，副线圈上的电阻R ＝20Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦式交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin50πt VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W解析：由题图知，U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT＝100π rad/s，输入电压u ＝202sin 100πt V ，A 错误；由变压器的变压规律知U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝U 1n 2n 1＝20×15V ＝4 V ，由题中将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错误；此时P 出＝U 22R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，D 正确．答案：D5.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式交流电源上，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示数的比值变小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示数的比值不变解析：因为变压器的匝数与输入电压U1不变，所以电压表V1的示数和电压表V2的示数不变，C错误，D正确；当S闭合后，因为负载电阻减小，故副线圈中的电流I2增大，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将增大，但因为变压器的匝数不变，A1与A2示数的比值不变，A、B错误．答案：D二、多项选择题6．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u＝2202sin100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝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( )A．通过R0电流的有效值是20 AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4 1C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负载电阻为11 Ω，所以通过R0电流的有效值是20 A，A正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，所以T2原、副线圈的电压比为41，B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压，C错误，D正确．答案：ABD7．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，转轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是( )A ．两电压表的示数之比U 1U 2＝n 1n 2B ．电压表V 1示数等于NBωL 2C ．当可变电阻R 的滑片P 向上滑动时，电压表V 2的示数变大D ．当可变电阻R 的滑片P 向上滑动时，变压器的输入功率减小解析：由理想变压器原副线圈电压比等于匝数比可知，A 正确；电压表V 1示数为电压的有效值，等于NBωL 22，B 错误；当可变电阻R 的滑片P 向上滑动时，R 的有效阻值增大，U 2不变，输出功率减小，输入功率减小，C 错误，D 正确．答案：AD8．如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡L 能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )A ．向下滑动PB ．增大交流电源的电压C ．增大交流电源的频率D ．减小电容器C 的电容解析：向下滑动P ，变压器副线圈电压降低，灯泡变暗，A 错误；增大交流电源电压，副线圈电压升高，灯泡变亮，B 正确；增大交流电源频率，电容器容抗减小，电流变大，灯泡变亮，C 正确；减小电容器的电容，容抗增大，电流减小，灯泡变暗，D 错误．答案：BC 三、非选择题9．图甲为一理想变压器，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 图象如图乙所示．若只在ce 间接一只R ce ＝400 Ω的电阻，或只在de 间接一只R de ＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为P ＝80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式； (2)求只在ce 间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I 1； (3)求ce 和de 间线圈的匝数比n cen de. 解析：(1)由图乙知周期T ＝0.01 s ，U ab 最大值为U m ＝400 V ，所以角速度ω＝2πT＝200π rad/s电压瞬时值u ab ＝400sin200πt V (2)电压有效值U 1＝U m2＝200 2 V理想变压器输入电压P 1＝P 原线圈中的电流I 1＝P 1U 1解得I 1＝25A≈0.28 A (3)设ab 间匝数为n 1，则U 1n 1＝U cen ce同理U 1n 1＝U den de由题意知U 2ce R ce ＝U 2deR de ，解得n ce n de＝R ceR de代入数据得n ce n de ＝43答案：(1)u ab ＝400sin200πt V (2)0.28 A ⎝ ⎛⎭⎪⎫或25 A (3)4310．某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线总电阻为6 Ω. (1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率； (2)若改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1n 2＝221的变压器降压，求用户得到的电压．解析：(1)输电线上的电流为I ＝P U ＝20×103380A≈52.63 A输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流为 I ′＝PU ′＝20×1035 000 A ＝4 A用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U ′－I ′R ＝(5 000－4×6) V＝4 976 V根据U 1U 2＝n 1n 2，用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V≈226.18 V.答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V11．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n 1n 2＝31，原线圈电路中接有一量程为3 A 的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R 以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡．输入端交变电压u 的图象如图乙所示．(1)求图甲中电压表的读数；(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数； (3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R 应调到的电阻值． 解析：(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U 1m ＝27 2 V其有效值为U 1＝27 V 根据n 1n 2＝U 1U 2代入数据后可得U 2＝9 V 即为电压表的读数．(2)设原线圈中通过的电流为I 1，副线圈中通过的电流为I 2为使副线圈接入的灯泡最多，则I 1取允许通过的最大电流的有效值为3 A 根据U 1I 1＝U 2I 2代入数据后可得I 2＝9 A正常发光时每个灯泡中电流为I 灯＝P 额U 额＝1 A 所以允许接入的灯泡个数为n ＝I 2I 灯＝9盏． (3)电阻R 两端电压为U R ＝U 2－U 灯＝3 V电阻阻值为R ＝U R I 2＝13Ω答案：(1)9 V (2)9盏 (3)13Ω33476 82C4 苄35347 8A13 訓32583 7F47 罇n38303 959F 閟€24184 5E78 幸25524 63B4 掴37579 92CB 鋋31775 7C1F 簟823738 5CBA 岺21505 5401 吁&33838 842E 萮。

2020届一轮复习人教版 变压器 电能的输送 课时作业1．如图甲所示的电路中，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。

下列说法中正确的是( )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答案 B解析 灯泡正常发光时的电流I 0＝3 W 6 V＝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，A 项错误。

由题图乙可知交流电的周期T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，B 项正确。

电流表的示数I A ＝I 2＝2I 0＝1 A ，C 项错误。

因灯泡正常发光，则副线圈两端电压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 ，D 项错误。

2．(多选)如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a 、b 表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220 V ，电流表的示数为10 A ，则( )A ．a 为电流表，b 为电压表B ．a 为电压表，b 为电流表C ．线路输送电功率是2200 WD ．线路输送电功率是2.2×106W答案 BD解析 电压互感器是并联在原电路中的，电流互感器是串联在原电路中的，所以a 为电压表，b 为电流表，B 正确。

由电压比为100知U 1＝2.2×104 V ，由电流比为10知I 1＝100 A 。

由P ＝U 1I 1可得输送功率为2.2×106 W ，D 正确。

3.如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n 1＝1000，所加电压U ＝220 V ，串联了一个阻值为r ＝4 Ω的电阻；副线圈接入电路的匝数n 2可以通过滑动触头Q 调节，副线圈接有阻值R ＝9 Ω的定值电阻。