1、1第 3章 电能的输送与变压器章末检测试卷(三)(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 10小题，每小题 4分，共 40分，其中 16 题为单选题，710 题为多选题)1.发电厂给某工厂的功率限额为 500 kW，用 100 kV高压输送，当该工厂由于休假，只使用50 kW的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路电流为( )A.0.5 A B.5 AC.50 A D.不知电阻，无法求出答案 A2.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，超高压输电工程正在紧张建设之中.若输送功率为 3 200万千瓦，原来采用 200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为 P 损
2、，则采用 500千伏超高压输电后，在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)( )A.0.4P 损 B.0.16P 损 C.2.5P 损 D.6.25P 损答案 B解析 根据 P 损 r可知：当输电电压由 200 kV升高到 500 kV时，其线路损耗由 P 损 减P2U2小到 0.16P 损 ，选项 B正确.3.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 1中电流互感器 ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为 Iab， cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为 Icd，为了使电流表能正常工作，则( )2图 1A.ab接 MN、 cd接 PQ， IabIc
3、dC.ab接 PQ、 cd接 MN， IabIcd答案 B解析 根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得 ab接 MN、 cd接 PQ， IabIcd，故 B正确.4.用 220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是 110 V，通过负载的电流随时间变化的图像如图 2所示，则( )图 2A.变压器输入功率约为 3.9 WB.输出电压的最大值是 110 VC.变压器原、副线圈的匝数比是 12D.负载电流的函数表达式 i0.05sin (100 t ) A2答案 A解析 变压器的输入功率等于输出功率，等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积，所以 P
4、 UI110 V A3.9 W，A 正确；输出电压的有效值是 110 V，最大值是 1100.052V，所以 B错误；变压器原、副线圈匝数之比是 21，C 错误；负载电流的函数表达式2是 i0.05sin (100 t) A，D 错误.5.如图 3所示，一自耦变压器(可看做理想变压器)输入端 AB间加一正弦交流电压，在输出端 CD间接灯泡和滑动变阻器.转动滑片 P可以改变副线圈的匝数，移动滑片 Q可以改变接入电路电阻的阻值.则( )3图 3A.只将 P逆时针小角度转动，灯泡变亮B.只将 P顺时针小角度转动，灯泡变亮C.只将 Q向上移动，灯泡变暗D.只将 Q向下移动，灯泡变亮答案 A解析 只将
5、P逆时针转动，输出端匝数增多，输出电压增大，灯泡变亮，选项 A正确，B 错误.只将 Q向上或向下移动，输出电压不变，灯泡亮度不变，选项 C、D 错误.6.如图 4所示，理想变压器 MN原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻 R0和两个小灯泡 L1、 L2，电表为理想电表.最初开关 S是断开的，现闭合开关 S，则( )图 4A.副线圈两端电压变大B.灯泡 L1变亮C.电流表 A1示数变大D.电阻 R0中的电流变小答案 C解析 根据 ， U2 U1，故 U2不变，A 错误；闭合开关 S，副线圈回路中的电阻减小，U1U2 n1n2 n2n1电流 I2增大，D 错误；根据 ，则 I1 I2，所以
6、电流表 A1示数变大，C 正确； R0两端I1I2 n2n1 n2n1电压增大， UL1减小，灯泡 L1消耗的功率 PL1 ，故功率 PL1减小，灯泡 L1变暗，B 错误.UL12RL17.如图 5甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有 0.5 A的保险丝 L，原线圈匝数 n1600匝，副线圈匝数 n2120 匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ( )4图 5A.阻值为 14.4 的电阻B.并联两盏“36 V 40 W”的灯泡C.工作频率为 10 Hz的电视D.耐压值为 36 V的电容器答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变
7、功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为 0.02 s，频率为 50 Hz，则副线圈得到的交变电流的频率也为 50 Hz，故接入工作频率为 10 Hz的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的有效值为 180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则 U2 180 V，解得120600U236 V，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流 I1 A0.44 A0.5 A，B 正确；副49线圈两端电压的有效值为 36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故 D错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则 180 V0.5 A，解得 R14.4 36
8、V2R，A 正确.8.如图 6所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变.则下列说法中正确的是( )图 6A.只将 S1从 2拨向 1时，电流表示数变小B.只将 S2从 4拨向 3时，电流表示数变小C.只将 S3从闭合变为断开，电阻 R2两端电压增大D.只将变阻器 R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小答案 BD解析 只将 S1从 2拨向 1时，输出电压增大，输出功率增大，原线圈输入电流增大，电流表示数变大，选项 A错误.只将 S2从 4拨向 3时，输出电压减小，输出功率减小，原线圈输入电流减小，电流表示数变小，选项 B正确.只将 S3从闭合变为断开，电阻 R2
9、两端电压不变，选项 C错误.只将变阻器 R3的滑动触头上移，变压器的输出电流减小，输出功率减小，由变5压器功率关系可知其输入功率减小，选项 D正确.9.如图 7所示，有一台交流发电机 E，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功率分别为 U4和 P4.设 T1的输入电压 U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )图 7A.U2变小， U4变大B.U2不变， U3变小C.P1变小， P2变小D.
10、P2变大， P3变大答案 BD解析 由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户消耗功率变大时，升压变压器的输入功率必增大，即 P1变大，输入电压 U1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U2不变，由于 P1变大，由 P1 U1I1 P2 U2I2可得， I1变大， P2、 I2变大，闭合电路欧姆定律： U3 U2 I2R，故 U3变小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随 U3变小， U4变小，A、C 错误，B 正确.由于用户功率变大，即 P4变大，理想变压器无功率损耗可得： P3 P4，功率 P3也变大，故 D正确.10.如图 8甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1 n251，
11、电阻 R20 ， L1、 L2为规格相同的两只小灯泡， S1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的变化关系如图乙所示.现将 S1接 1、 S2闭合，此时 L2正常发光.下列说法正确的是( )图 8A.输入电压 u的表达式 u20 sin (100 t) V2B.只断开 S2后， L1、 L2均正常发光C.只断开 S2后，原线圈的输入功率增大D.若 S1换接到 2后， R消耗的电功率为 0.8 W答案 AD6解析 由题图乙可知， Um20 V， T0.02 s，则 100 rad/s，输入电压22Tu20 sin (100 t) V，故 A正确；由变压器的变压规律知： ，
12、故 U2 2U1U2 n1n2 U1n2n1V4 V，将 S1接 1、 S2闭合时，灯泡 L2正常发光可得，灯泡 L2的额定电压为 4 2015V，当只断开 S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为 L1、 L2串联，故 L1、 L2均不能正常发光，B 错误；此时 P 出 ，副线圈负载 R 总 增大，故 P 出 减小，又 P 入 P 出 ，故U22R总原线圈的输入功率减小，C 错误；当 S1换接到 2后，副线圈的负载仅是电阻 R，故 P U22RW0.8 W，D 正确.4220二、填空题(本题共 2小题，共 12分)11.(4分)如图 9所示，理想变压器的输出端接有一电动机，电动机的电阻
13、为 R，电动机带动一质量为 m的重物以速度 v匀速上升，若变压器的输入功率为 P，电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电流表的读数应等于_.图 9答案 P mgvR解析 理想变压器 P 出 P 入 由题意知： P 入 P P 出 mgv I2R 综合得 I .P mgvR12.(8分)如图 10所示，理想变压器原线圈与一 10 V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡 a和 b，小灯泡 a的额定功率为 0.3 W，正常发光时电阻为 30 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为 0.09 A，可计算出原、副线圈的匝数比为_，流过灯泡b的电流为_A.图 10答案 103 0.27解析 副线圈两
14、端电压 U2等于小灯泡 a两端电压 Ua，由 Pa 得 Ua3 V，则原、副线圈Ua2Ra的匝数比 ；流过灯泡 a的电流 Ia 0.1 An1n2 U1U2 103 UaRa又 ，得 I20.3 A.流过灯泡 b的电流 Ib I2 Ia0.3 A0.1 A0.2 A.n1n2 I2I1 I20.09 A三、计算题(本题共 4小题，共 48分)13.(12分)如图 11所示，理想变压器原线圈中输入电压 U13 300 V，副线圈两端电压为U2220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡 L1和 L2，绕过铁芯的导线所接的电压表 V的示数 U2 V.求：(电表均为理想电表)图 11(1)原线圈 n1等
15、于多少匝？(2)当开关 S断开时，电流表 A2的示数 I25 A.则电流表 A1的示数 I1为多少？(3)在(2)中情况下，当开关 S闭合时，电流表 A1的示数 I1等于多少？答案 (1)1 650 匝 (2) A (3) A13 23解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得： U，则 n11 650 匝.U1n1 U2n2(2)当开关 S断开时，有：U1I1 U2I2， I1 AU2I2U1 13(3)当开关 S断开时，有： R1 44 .当开关 S闭合时，设副线圈总电阻为 R，有U2I2R 22 ，副线圈中的总电流为 I2 10 A.由 U1I1 U2I2可知， I1R12 U2R A.U
16、2I2U1 2314.(10分)有一台内阻为 1 的发电机，供给一个学校照明用电，如图 12所示.升压变压器匝数比为 14，降压变压器的匝数比为 41，输电线的总电阻 R4 ，全校共 22个班，每班有“220 V 40 W”的灯 6盏.若保证全部电灯正常发光，则：8图 12(1)发电机输出功率是多大？(2)输电效率是多少？答案 (1)5 424 W (2)97.3%解析 (1)对降压变压器：U2 I2 U3I3 nP 灯 22640 W5 280 W.U2 U3880 V.41I2 A6 A.nP灯U2 5 280880对升压变压器：U1I1 U2I2 I R U2 I26 24 W5 280
17、 W5 424 W.22所以发电机输出功率 P 出 5 424 W.(2) 100% 100%97.3%.P有 用P出 5 2805 42415.(12分)如图 13所示，理想变压器 B的原线圈跟副线圈的匝数比 n1 n221，交流电源电压 u311sin (100 t) V， F为熔断电流为 I01.0 A的保险丝(电阻不计)，负载 R为一可变电阻.图 13(1)当电阻 R100 时，保险丝能否被熔断？(2)要使保险丝不被熔断，电阻 R的阻值应不小于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？答案 (1)保险丝不会被熔断 (2)55 220 W解析 原线圈电压的有效值为 U1 V220 V3112
18、由 得副线圈两端的电压U1U2 n1n2U2 U1 220 V110 Vn2n1 12(1)当 R100 时，副线圈中电流9I2 A1.10 A.U2R 110100由 U1I1 U2I2 得原线圈中的电流为I1 I2 1.10 A0.55 A，由于 I1 I0 (熔断电流)，故保险丝不会被熔断.U2U1 110220(2)设电阻 R取某一值 R0时，原线圈中的电流 I1刚好到达熔断电流 I0，即 I11.0 A，则副线圈中的电流为I2 I1 I121.0 A2.0 AU1U2 n1n2变阻器阻值为 R0 55 U2I2 1102.0此时变压器的输出功率为P2 I2 U22.0110 W220
19、 W可见，要使保险丝 F不被熔断，电阻 R的阻值不能小于 55 ，输出的电功率不能大于 220 W.16.(14分)一台发电机输出的电功率为 100 kW，输出电压为 250 V，现欲向远处输电，若输电线的总电阻为 8 ，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的 5%，并向用户输送 220 V电压.(1)试画出这次输电线路的示意图.(2)求输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别是多少？(3)求用户得到的电功率是多少？答案 (1)见解析图 (2)116 19011 (3)95 kW解析 (1)由于是大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失的电能，所以要采用高压输电，再用
20、降压变压器向用户输送 220 V电压，其输电线路的示意图如图所示.(2)由于要求 PR P25%，又因为 P1 P2当输电线上损失的电功率刚好为 5%时PR5% P15%100 kW510 3 W故通过输电线的最大电流为I2 A25 APRR 51038降压变压器输入功率10P2 P2 PR(10010 3510 3)W9.510 4 WI3 A AP2U3 9.5104220 4 75011I1 A400 A.P1U1 100103250所以升压变压器的原、副线圈的匝数之比 n1n2 I2I1 25400 116降压变压器的原、副线圈的匝数之比 n3n4 I3I2 4 7501125 19011(3)由于是理想变压器，用户得到的电功率即为降压变压器的输入功率P 用 P1 PR(10010 3510 3)W95 kW.
