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1、1变压器与电能的输送课后篇巩固提升基础巩固1.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n 2=10 1,输出端电阻 R=50 ,把原线圈接入“220 V 50 Hz”的正弦式交变电流时(电表为理想电表)( )A.当 X 为电流表时,若电阻 R 增大,则原线圈中的电流将增大B.当 X 为电流表时,电压表 V 的示数为 22 VC.当 X 为电流表时,电流表的示数为 0.44 A2D.当 X 为二极管时,电压表 V 的示数为 11 V解析 当 X 为电流表时,若电阻 R 增大,副线圈中的电流变小,原线圈中的电流也变小,A 项错误;当 X为电流表时,根据公式 ,解得 U2=22 V,电压表测量

2、的电压为有效值,所以电压表 V 的示数为 22 U1U2=n1n2V,B 项正确;当 X 为电流表时,电流表的示数为 I2= A=0.44 A,C 项错误;当 X 为二极管时,在一U2R=2250个周期内只有半个周期的时间有电流通过,此时由 T= ,解得 U=11 V,D 项错误。U2R (22V)2RT2 2答案 B2.(多选)如图所示,一理想变压器原线圈与频率为 50 Hz 的正弦交流电源相连,两个阻值均为 20 的电阻串联后接在副线圈的两端,图中的电流表、电压表均为理想交流电表,原、副线圈匝数分别为 200 匝和 100 匝,电压表的示数为 5 V。则( )A.电流表的示数为 0.5 A

3、B.流过电阻的交变电流的频率为 100 HzC.交流电源的输出电压的最大值为 20 V2D.交流电源的输出功率为 2.5 W解析 根据欧姆定律可得副线圈中的电流 I2= =0.25 A,根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数UR的关系 ,可解得 I1=0.125 A,A 错误;理想变压器原、副线圈中的交变电流的频率相同,都为 50 I1I2=n2n1Hz,B 错误;副线圈输出电压的有效值为 10 V,根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最2大值应为 U2m=10 V,原、副线圈电压比为 ,可得交流电源输出电压的最大值为 U1m=20 V,C2U1U2=n1n2 2正确;对于理想变压器,

4、交流电源的输出功率等于变压器副线圈负载消耗的功率, P=2 W=2.5 W,5220故 D 正确。答案 CD3.如图所示电路中,变压器为理想变压器, a、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端, R0为定值电阻, R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表 A1的示数增大了 0.2 A,电流表 A2的示数增大了 0.8 A,则下列说法正确的是( )A.电压表 V1示数增大B.电压表 V2、V 3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿 c d 的方向滑动解析 由于 a、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端,故电压表 V1示数不变,选项 A 错误;由理想变

5、压器原理公式 且 U1、 n1、 n2不变,则 U2不变,即 V2的示数不变,V 3的示数 U3=U2-I2R0应减小,故U1U2=n1n2选项 B 错误;由公式 得: =4,则 n1n2,该变压器起降压作用,故 C 错误;又I1I2=n2n1 n1n2= I2 I1=0.80.2I2= ,I2增大, R 应减小,故滑片应沿 c d 方向滑动,故 D 正确。U2R0+R答案 D4.如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压及输电线的电阻 R 均不变。在用电高峰期,发电厂输出功率将增大,下列说法正确的是( )A.升压变压器副线圈中电流变小B.降压变压器副

6、线圈中电流变小C.输电线上损耗的功率减小D.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小解析 A 中当发电厂输出功率增大时,根据 P=UI 知,输出电压不变,则升压变压器原线圈中的电流增大,则副线圈中的电流也增大,故 A 错误;B 中当用电高峰期时,用电器增多,则降压变压器中电流也会变大,故 B 是错误的;C 中升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流,则输电线中的电流增大,根据 P 损 =I2R 知,输电线上损失的功率增大,故 C 也不对;D 中用户消耗的功率占发电厂输出总功3率的比例 =1- =1- ,因为输电线上的电流增大,则电压损失 U 增大, U2不变,所以用户消耗P-P损P I U

7、IU2 UU2的功率占发电厂输出总功率的比例减小,故 D 正确。答案 D5.如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器。原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头 P,使输出电压有效值由 220 V 降至 110 V,调节前后( )A.副线圈中的电流比为 1 2B.副线圈输出功率比为 2 1C.副线圈的接入匝数比为 2 1D.原线圈输入功率比为 1 2解析 在输入电压 U1和原线圈匝数 n1不变的情况下,使输出电压 U2有效值由 220 V 降至 110 V,由知,副线圈接入匝数应该减为原来的一半,故副线圈的接入匝数之比为 2 1,故 C 正确;副线圈

8、U2U1=n2n1电压减半,电阻不变,电流也随之减半,所以电流之比为 2 1,故 A 错误;由 P=UI 知,输出功率之比为4 1,故 B 错误;副线圈输出功率等于原线圈输入功率,所以原线圈输入功率之比为 4 1,故 D 错误。答案 C6.某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能表一昼夜示数相差 4 800 度。(1)求这时的输电效率 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,那么电站应使用多高的电压向外输电?(计算结果保留三位有效数字)解析 (1)由于输送的电功率为 P=500 kW,

9、一昼夜输送电能 E=Pt=12 000 度,终点得到的电能 E=7 200 度,因此效率 = 60%;输电线上的电流 I= ,PU输电线损耗的功率 P 损 =I2r,又 P 损 = kW=200 kW,4 80024解得 r=20 。4(2)输电线上损耗的功率 P 损 = 2r,PU又 P 损 =10 kW,计算可得输电电压应调节为 U22 .4 kV。答案 (1)60% 20 (2)22.4 kV能力提升1.如图所示,用一理想变压器给负载供电,变压器输入端的电压不变,开始时开关 S 是断开的。现将开关 S 闭合,则图中所有交流电表的示数以及输入功率的变化情况是( )A.V1、V 2的示数不变

10、,A 1的示数增大,A 2的示数减小, P 入 增大B.V1、V 2的示数不变,A 1、A 2的示数增大, P 入 增大C.V1、V 2的示数不变,A 1、A 2的示数减小, P 入 减小D.V1的示数不变,V 2的示数增大,A 1的示数减小,A 2的示数增大, P 入 减小解析 电压表 V1的示数由输入电压决定;电压表 V2的示数由输入电压 U1(大小等于电压表 V1的示数)和匝数比 决定;电流表 A2的示数即 I2由输出电压 U2(大小等于电压表 V2的示数)和负载电阻 R 负 决n1n2定;电流表 A1的示数即 I1由变压器的匝数比 和输出电流 I2决定; P 入 随 P 出 而变化,由

11、 P 出 决定。因n2n1输入电压不变,所以电压表 V1的示数不变;据公式 U2= ,可知 U2也不变,即电压表 V2的示数不变;n2U1n1又据 I2= 知,S 闭合后 R 负 减小,故 I2增大,电流表 A2的示数增大;输入电流 I1随输出电流 I2的增大U2R负而增大,故电流表 A1的示数增大;因 P 出 =U2I2,故 P 出 增大; P 入 随 P 出 变化,故 P 入 也增大。可见本题的正确选项为 B。答案 B2.(多选)调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图所示。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 A 为交流

12、电流表,V 为交流电压表,R1、 R2为定值电阻, R3为滑动变阻器, CD 两端接有效值一定的交流电源,变压器可视为理想变压器,以下说法正确的是 ( )A.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5C.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。当线圈匝数不变而U1U2=n

13、1n2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, R1两端电压增大, R2两端电压减小,电压表读数变小,流过 R2的电流减小,因此,流过 R3的电流增大,电流表读数变大。答案 AD3.(多选)为保证用户电压稳定在 220 V,变电所需适时进行调压,图甲为变压器示意图。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。以下说法正确的是( )A.u2=190 sin(50 t) V2B.u2=190 sin(100 t) V2C.为使用户电压稳定在 220 V,应将 P 适当下移D.为使用户电

14、压稳定在 220 V,应将 P 适当上移解析 由电压 u2随时间 t 变化的曲线可知,用户电压的最大值是 190 V,周期是 210-2 s,所以2u2=190 sin(100 t) V,A 错误,B 正确;根据 ,n1减小, U2增大,因此为使用户电压稳定在 220 2n1n2=U1U2V,应将 P 适当上移,C 错误,D 正确。答案 BD4.如图所示,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( )A.电流表的示数变大,灯泡 L1、L 2均变暗B.电流

15、表的示数变小,灯泡 L1、L 2均变暗C.电流表的示数变大,灯泡 L1变亮,L 2变暗D.电流表的示数不变,灯泡 L1变暗,L 2变亮6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 L2两端的电压减小,所以通过灯泡 L2的电流减小,又因为总电流增大,所以通过灯泡 L1的电流增大,即灯泡 L1变亮,灯泡 L2变暗。副线圈上的电流增大,根据 I1= I2可知,输入电n2n1流变大,电流表的示数变大。答案 C5.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)

16、为 n1n 2=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 ,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 n3n 4。解析 (1)输电过程,电路示意图如图所示。(2)因为U1U2=n1n2输电电压 U2= U1= 400 V=2 000 Vn2n1 51因为 P 输 =U2I解得输电电流 I=20 A输电线上损失的功率P 损 =I2r=(20 A)25 =2 000 W。(3)输电线上损失的电压U 损 =Ir=20 A5 =100 V降压变压器的输入电压U3=U2-U 损 =2 000 V-100 V=1 900 V降压变压器的变压比 。n3n4=U3U4=1 900V220V=9511答案 (1)示意图见解析 (2)2 000 W (3)95 117