1、1专题 10.2 变压器 电能的输送1通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率 P，原线圈的电压 U 保持不变，输电线路的总电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线路损耗的电功率为 P2，则 P1和 分别为 ( )P2P1A. ， B( )2R，PRkU 1n PkU 1nC. ， D( )2R，PRkU 1n2 PkU 1n2答案：D解析：当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时， U2 kU，此时输电线上的电流 I ，线路损PkU耗的功率 P1 I2R ，当匝数比为 nk 时，线路损耗的功率 P2 ，则 ，DP2R
2、kU 2 P2R nkU 2 P2P1 1n2选项正确。2.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 1900 匝；原线圈为 1100 匝，接在有效值为 220V 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 2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为 I1，负载两端电压的有效值为 U2，且变压器是理想的，则 U2和 I1分别约为 ( )A380V 和 5.3A B380V 和 9.1AC240V 和 5.3A D240V 和 9.1A答案：B3.如图所示，理想变压器有两个副线圈
3、，匝数分别为 n1和 n2，所接负载 4R1 R2，当只闭合 S1时，电流表示数为 1A，当 S1和 S2都闭合时，电流表示数为 2A，则 n1 n2为 ( )2A11 B12C13 D14答案：B4如图所示， M、 N 为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是 ( )A在乙图中，线圈 N4的导线一定比线圈 N3的导线粗B甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D甲、乙两图中的电表均为交流电流表答案：C解析：甲图为电压互感器、乙图为电流互感器。由此判断 C 项正确。乙图中 N3对应大
4、电流，匝数少，可使用较粗导线绕制，减少能量损失。 N4对应小电流，匝数多，相对 N3来说，可使用细些导线绕制，故 A 项错。 18(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101， b 是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈 c、 d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 u1220 sin 100 t V，则( )2A当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表 V1的示数为 22 VB当 t s 时，电压表 V0的读数为 220 V1600C单刀双掷开关与 a 连接，当滑动变阻器滑片 P 向上移动的过程中，电压表 V1的示数增大，电流表示数变小3D当单刀双掷开关
5、由 a 扳向 b 时，电压表 V1和电流表的示数均变小19用一台型号为 AED6500S 的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示，发电机到安置区的距离是 400 m，输电线路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为 2.5104 ，安置区家用电器的总功率为 44 kW，当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时( )型号AED6500S输出电压范围 220300 V最大输出功率 60 kWA.输电线路中的电流为 20 AB发电机的实际输出电压为 300 VC在输电线路上损失的电功率为 8 kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压
6、最大值是 300 V20某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示，输电线总电阻为 r，升压变压器原、副线圈匝数分别为 n1、 n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为 n3、 n4(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，则下列说法正确的是 ( ) A乙图中电压的瞬时值表达式为 u220 sin 200 t(V)24B. n1n2n4n3C当用户用电器增加时，输电线上损耗的功率增大D升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率【答案】C 【解析】题图乙中电压最大值 Um220 V， T0.02 s，所以2 100 rad/s，题图乙中的
7、电压瞬时值表达式 u220 sin 100 t(V)，A 错误因2T 2为 U1 U4220 V， ， ， U2U3，所以 ，B 错误当用户用电器增加时，用电U1U2 n1n2 U3U4 n3n4 n1n2n4n3器的总功率增大，则 I4增大， I3增大，又 P 损 I r，可得输电线上损耗的功率增大，C 正23确由于输电线上有功率损耗，所以升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，D 错误 21如图为远距离输电示意图，升压变压器 T1的原、副线圈匝数比为 n1 n2 k1，降压变压器 T2的原、副线圈匝数比为 n3 n41 k，在 T1的原线圈两端接入一内阻为 k2r、电动势e Emsi
8、n t 的交流电源，两条输电线的总电阻为 r，假设用户处的总电阻为 R，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，则输电线上损失的电功率为( )A. B.k2E2mr2 R 2k2r 2 k2E2mr2 R k2r 2C. D.k2E2mr2 R r k2r 2 k2E2mr R r k2r 222如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压 U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器 T2向远处用户供电，输电线的总电阻为 R.T1的输入电压和输入功率分别为 U1和 P1，它的输出电压和输出功率分别为 U2和 P2； T2的输入电压和输入功率分别为 U3和P3，它的输出电压和输出
9、功率分别为 U4和 P4.下列说法正确的是 ( ) 5A当用户的用电器增多时， U2减小， U4变小B当用户的用电器增多时， P1 变大， P3 减小C输电线上损失的功率为 PU2RD要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比 ，同时应增大降压变压器的匝数比n2n1n3n423(多选)在如图所示的电路中，在 ab 两端输入稳定的正弦交流电，变压器原线圈中的电流为 I1，电压为 U1，输入功率为 P1，副线圈中的电流为 I2，电压为 U2，输出功率为 P2，则在滑动变阻器滑片移动的过程中，下列图象关系正确的有(B 图中曲线为双曲线的一支，D 图中曲线为抛物线)( )A B C D【答案】AC 【
10、解析】由原、副线圈的电压与匝数关系 可知， U1与 U2成正比，选项U1U2 n1n2A 正确；由原、副线圈的电流与匝数关系 可知， I1与 I2成正比，选项 B 错误；由I1I2 n2n1P1 P2 ，可知选项 C 正确，D 错误；故选 A、C. U2R n2U21n21R24用电压为 U 的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为 U0的同一小电珠供电图甲中 R 为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为 n1、 n2，若电珠均能正常工作，则 ( ) 6甲 乙图 11231A变压器可能是升压变压器B甲、乙电路消耗电功率之比为 n1 n2C电阻 R 与小电珠的功率之比为 n1 n
11、2D若将甲、乙电路与输出电压为 U 的直流电源接通，电珠仍能正常工作【答案】B 【解析】由图甲知，电源电压等于变阻器两端的电压与电珠电压之和，所以U U0，在图乙中，根据电压与匝数成正比，知 n1 n2，所以该变压器是降压变压器，故 A 错误；由乙图，根据电压与匝数成正比，得 ，电珠均能正常工作，所以电流等于额定电流，甲n1n2 UU0电路消耗的功率为 UI，乙电路消耗的功率 U0I，所以甲、乙电路消耗的功率之比为U U0 n1 n2，故 B 正确； R 两端电压的有效值为( U U0)，电阻 R 与小电珠的功率之比为 PRP0 1，选项 C 错误；若将甲、乙电路与输出电压为 U 的直流电源接
12、通，则甲图中电珠U U0U0 n1n2仍能正常工作，乙图中电珠不亮，选项 D 错误；故选 B. 25. (多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、 n2.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 Uab和 Ucd，则( )A Uab Ucd n1 n2B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 Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍726心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲
13、的仪器，其部分电路可简化为大电阻 R1与交流电源串联，该电源输出的电压恒为 U0，如图所示心电图仪与一个理想变压器的初级线圈相连，一个扬声器(可等效为一个定值电阻 R2)与该变压器的次级线圈相连若 R2的功率此时最大，下列说法错误的是( ) A大电阻 R1两端电压为U02B理想变压器初级线圈与次级线圈的匝数比值为R1R2C交流电源的输出功率为U202R1D通过扬声器的电流为U02 1R1R227.一理想变压器原、副线圈匝数比为 n1 n231，原线圈中接有定值电阻 R，副线圈中并联有两个阻值也为 R 的定值电阻，如图所示原线圈接有电压为 U 的交流电源，则副线圈的输出电压为( )A. B. U
14、2 U3C. D.3U11 3U10【答案】C 【解析】设原线圈中的电流为 I，原线圈的输入电压为 U1，则副线圈中的电流为 3I，副线圈的输出电压为 U2 IR，又 U IR U1 IR，得 U2 U，C 正确 U13 32 112 31128一正弦交变电压的电压 u 随时间 t 变化的规律如图所示。8(1)写出该交变电压的瞬时值表达式；(2)求出该交变电压的有效值；(3)将该交变电压接在匝数比为 12 的理想变压器原线圈上，副线圈给 R16 的小灯泡供电，求灯泡消耗的功率。答案：(1) u10sin(50 t)V (2)7.1V (3)12.5W解析：(1)由题中图象知电压最大值为 10V
15、，周期为 0.04s，其角频率 50 2Trad/s所以瞬时值表达式为 u10sin(50 t)V。(2)有效值为 U 5 V7.1V。Um2 2(3)副线圈输出电压 U2 U110 V。n2n1 2小灯泡的功率为 P 12.5W。 U2R29在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失。有一个电站，输送的电功率P500kW，当使用 U5kV 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表示数相差 4800kWh。求：(1)输电效率 和输电线总电阻 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。答案：(1)60% 20 (2)2
16、2.4kV30发电机的端电压为 220 V，输出电功率为 44 kW，输电导线的电阻为 0.2 ，如果用初、次级线圈匝数之比为 110 的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级匝数比为101 的降压变压器降压供给用户。(1)画出全过程的线路图；(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。答案：(1)略 (2)219.6 V 43.92 kW9(3)36 kW 180 V解析：(1)线路图如图所示：(2)升压变压器次级的输出电压U2 U12200 Vn2n1(3)若不采用高压输电，线路损失电压为U R I1R40 V用户得到的电压U U1 U R180 V用户得到的功率为 P U I136 kW。 10
