2019版高中物理 第3章 电能的输送与变压器 变压器的动态分析 远距离输电练习 沪科版选修3-2.doc

1微型专题微型专题 5 5 变压器的动态分析变压器的动态分析 远距离输电远距离输电一、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uUmsin 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U1 U2n1 n2U2U1，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n2 n1欧姆定律知I2变大，根据得I1I2，I1变大，故 C 正确，D 错误.I1 I2n2 n1n2 n12.(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.u2190sin (50t) V22B.u2190sin (100t) 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 2×102 2s，所以u2190sin (100t) V，A 错误，B 正确；根据，n1减小，U2增大，因此2n1 n2U1 U2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I1I2可知，输入电流变大，电流表的示数变大.n2 n14.(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3C.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URIR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，I1U1I2U2，则原线圈输入电流I1也增大，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 AD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U1 U2n1 n2A 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( )4图 6A.乙图中电压的瞬时值表达式为u220sin 100t (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n1 n2n4 n3C.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U2>U3，故P2>P3，选项 D 正确；因为，又由于U1U4220 V，U2>U3，所以n2 n1n3 n4B.U3U2U线，故>U2 U1n2 n1U3 U4n3 n4n2 n1，选项 A 正确，B 错误.n3 n411.(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( )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7D.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P UUIR30×100 V3 000 V，输电线路损耗功率为 PIU90 kW，B 错误；当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U1 U2n1 n2得输电电压U2U1×240 V6 000 Vn2 n125 1输电电流I2 A20 AP U2120 × 103 6 000输电线上损失的电功率PI22r202×10 W4 000 W.(2)输电线上损失的电压UI2r20×10 V200 V降压变压器原线圈两端的电压U3U2U6 000 V200 V5 800 V根据理想变压器的变压规律得.n3n4U3U45 800 V220 V29011