1、1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 Umsin t ，副线圈电路中 R0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 U1和 U2表示； 和 是理想交流电流表，示数分别用 I1和 I2表示.下列说法正确的是( )图 1A.I1和 I2表示电流的平均值B.U1和 U2表示电压的最大值C.滑片 P 向下滑动过程中， U2不变、 I1变大D.滑片 P 向下滑动过程中， U2变小、 I2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 得U1U2 n1n
2、2U2 U1， U1不变， U2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n2n12欧姆定律知 I2变大，根据 得 I1 I2， I1变大，故 C 正确，D 错误.I1I2 n2n1 n2n12.(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 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( )图 2A.u2190 sin (50 t) V2B.u2190 sin (100 t) V2C.为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当下
3、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 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 2102 2s，所以 u2190 sin (100 t) V，A 错误，B 正确；根据 ， n1减小， U2增大，因此2n1n2 U1U2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
4、L1、 L2均变暗B.电流表的示数变小，灯泡 L1、 L2均变暗C.电流表的示数变大，灯泡 L1变亮， L2变暗D.电流表的示数不变，灯泡 L1变暗， L2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 L2两端的电压减小，所以通过灯泡 L2的电流减小，又因3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，输入电流变大，电流表的示数变大.n2n14.(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 L1和 L2，输电
5、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 L1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 L2，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 UR IR 增大，故 B 项正确.副线圈输出电流 I2增大，输入功率等于输出功率即， I1U1 I2U2，则原线圈输入电流 I1也增大，
6、故 D 项正确.UMN不变， UR变大，所以 UL1变小，流过灯泡 L1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， R1、 R2为定值电阻， R3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
7、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 AD4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，故U1U2 n1n2A 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， 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，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
8、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 n1、 n2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为 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( )图 6A.乙图中电压的瞬时值表达式为 u220 sin 100 t (V)2B.乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是 220 V，所以 n1n2 n4n3C.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 U2U3，故 P2P3，选项
9、D 正确；因为 ， ，又由于 U1 U4220 V， U2U3，所以 n2n1n3n4B. U3 U2 U 线 ，故 U2U1 n2n1 U3U4 n3n4 n2n1，选项 A 正确，B 错误.n3n411.(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 1100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为 100 .降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中 R1为一定值电阻， R2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(
10、)7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 R2所在处发生火情时，电压表 V 的示数变大D.当 R2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 30 A，输电线损失的电压为PU U IR30100 V3 000 V，输电线路损耗功率为 P I U90 kW，B 错误；当
11、R2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 R2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， R1两端电压增大，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 125，输电线的总电阻为 10 ，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)29011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 U1U2 n1n2得输电电压 U2 U1 240 V6 000 Vn2n1 251输电电流 I2 A20 APU2 1201036 0008输电线上损失的电功率 P I22r20 210 W4 000 W.(2)输电线上损失的电压 U I2r2010 V200 V降压变压器原线圈两端的电压 U3 U2 U6 000 V200 V5 800 V根据理想变压器的变压规律得 .n3n4 U3U4 5 800 V220 V 29011
