第2讲变压器电能的输送练习.pdf

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1、 第 2 讲 变压器 电能的输送 练习 第 2 页 配餐作业 变压器 电能的输送 见学生用书 P377 A 组基础巩固题 1(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变 B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析 由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也在变化，A 项错误；因理想变压器无漏磁，故 B、C 项正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故 D 项错误。答案 BC 2如图所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且

2、都是“220 V,40 W”。当灯泡所消耗的功率都调至 20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小()A B.C D.解析 台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率。由 A、B、C、D四选项分析可知：C 项中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率 20 W，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于 20 W。故 C 项正确。答案 C 3如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线输送给用户(电灯等用电器)，R 表示输电线的电阻，则()A用电器增加时，变压器输出电压增大 第 3

3、 页 B要提高用户的电压，滑动触头 P 应向上滑 C用电器增加时，输电线的热损耗减小 D用电器增加时，变压器的输入功率减小 解析 由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，A 项错误；根据变压器原理可知输出电压 U2n2n1U1，当滑动触头 P 向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，用户的电压增大，B 项正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线的热损耗增大，C 项错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，D 项错误。答案 B 4如图所示，电路中理想变压器的匝数比为 41，电流表

4、为理想的交流电表。将四个完全相同的小灯泡(8 V，4 W)接入副线圈，在原线圈两端加瞬时值表达式为 u32 2sin100t(V)的交流电。则下列说法正确的是()A电流表的读数为 2 2 A B变压器的输入功率为 16 W C如果将一耐压值为 8 V 的电容器并联在小灯泡的两端，则电容器能正常工作 D如果其中的一个小灯泡被烧毁，则其余的小灯泡均变亮 解析 由输入端交变电压的瞬时值表达式 u 32 2sin100t(V)可知，输入端电压的有效值为 32 V，由U1U2n1n2得副线圈两端的电压的有效值为 U2n2n1U18 V，显然四个小灯泡均能正常发光，由 PUI 得通过每只灯泡的电流均为 I

5、1PU0.5 A，电流表的读数为 I4I12 A，A 项错误；由于四个小灯泡均正常发光，则消耗的总功率为 4P16 W，因此变压器的输入功率为16 W，B 项正确；由于副线圈两端电压的最大值为 8 2 V，大于电容器的耐压值，因此电容器将被击穿，C 项错误；如果其中的一个小灯泡被烧毁，由于输入电压、变压器的匝数均不变，因此变压器的输出电压不变，因此其余小灯泡的亮度不变，D 项错误。答案 B 5如图为一理想变压器，其原线圈匝数 n1800，副线圈匝数 n2200，原线圈接有电压 u200 2sin100t(V)的交变电流，R 为可变电阻，各电表均为理想交流电 第 4 页 表，则下列说法中正确的是

6、()A该交变电流的频率为 100 Hz 2Wb/s CR 的阻值越大，电流表 A 的示数越小，电压表 V 的示数越大 D接入的灯泡越多，电流表 A 和电压表 V 的示数越大 解析 根据 2f 可得，该交变电流的频率 f50 Hz，A 项错误；根据法拉第电磁感应定律有 En1t，故穿过铁芯的磁通量的最大变化率t2Wb/s，B 项正确；R 的阻值越大，副线圈中的电流越小，电流表 A 的示数越小，因变压器是理想变压器，电压表 V 的示数不变，C 项错误；接入的灯泡越多，副线圈的总电阻越小，副线圈中的电流越大，电流表 A 的示数越大，电压表 V 的示数不变，D 项错误。答案 B 6如图甲所示，理想变压

7、器原、副线圈匝数比为 51，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路)、定值电阻 R0、热敏电阻 Rt(阻值随温度的升高而减小)及报警器 P(电流增加到一定值时报警器 P 将发出警报声)组成闭合电路。电压表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是()A变压器副线圈输出交流电的频率为 25 Hz B电压表的示数为 22 2 V CRt处温度减小到一定值时，报警器 P 将会发出警报声 D报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小 解析 变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中交流电的频率为 50 Hz，A 项错误；根据U1U2n1n2得副

8、线圈两端电压 U244 V，由于二极管的接入使功率减小到原来的一半，根据 PU2R知，电压表的示数为 22 2 V，B 项正确；热敏电阻处的温度降低时，其电阻增大，电路中电流减小，报警器不会报警，C 项错误；报警器报警时副线圈中电流增大，原线圈中电流也增大，变压器的输入功率增大，D 项错误。答案 B 7(多选)钳形电流表的外形和结构如图甲所示。图甲中电流表的读数为0.9 A，图乙中用同一电缆线绕了 3 匝，则()A这种电流表能测出交变电流的有效值 第 5 页 B这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流 C这种电流表能测交变电流，图乙的读数为 0.3 A D这种电流表能测交变电流，图乙的读数为

9、2.7 A 解析 由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化，故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流，而且测量的是交变电流的有效值，故 A 项正确，B项错误；根据输入功率和输出功率的关系有 P1P2，即 U1I1U2I2，所以I1I2n2n1，由题意可知，当 n11，I20.9 A，即I10.9n21，当 n13 时I1I2n23，解得 I22.7 A，故 C 项错误，D 项正确。答案 AD 8如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数分别为 n1、n2，原线圈回路接有内阻不计的交流电流表 A，副线圈回路接有定值电阻 R2，

10、现在 a、b 间和 c、d 间分别接上示波器，同时监测得 a、b 间，c、d 间的电压随时间变化的图象如图乙所示，则下列说法错误的是()AT0.02 s Bn1n2551 C电流表 A 的示数 I36.4 mA D当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压瞬时值为 0 解析 因为变压器不改变交变电流的周期，输入电压的周期 T0.02 s，输出电压的周期 T0.02 s，故 A 项正确；原线圈电压的有效值 U13112 V220 V,副线圈电压的有效值为 U2,2)V4 V，根据电压与匝数成正比有n1n2U1U2551，故 B 项正确；输出功率 P2U22R422 W8 W,输入功率为 8 W,电

11、流表的示数 I1PU18220A0.036 4 A36.4 mA，故 C 项正确；根据电压与匝数成正比，知当原线圈电压瞬时值最大时，副线圈两端电压的瞬时值最大，故 D 项错误。答案 D B 组能力提升题 9一理想变压器原、副线圈匝数比为 n1n231，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 第 6 页 交流电源，则副线圈的输出电压为()A.U2 B.U3 C.3U11 D.3U10 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 U2U1332IR，又 UIRU1112IR，

12、得 U2311U，C 项正确。答案 C 10(多选)如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为 U1和 U2。在输电线路的起始端接入两个互感器，互感器原、副线圈的匝数比分别为 101 和 110，电压表的示数为 220 V，电流表的示数为 10 A，则下列说法正确的是()A升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2U2U1 B采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为 100 A C线路输送电功率是 220 kW D将 P 上移，用户获得的电压将升高 解析 根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2U1U2，A 项错误；采用高压

13、输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损失，根据电流互感器原理及匝数比为 110，由公式IAIA2n1n2110，得输电电流为 IA21010 A100 A，B 项错误；根据电压表的示数为 220 V，根据变压公式，U2UVn1n210，输电电压为 U210220 V2 200 V，线路输送电功率为 PU2IA2220 kW，C 项正确；将 P 上移，则降压变压器的初级线圈减小，故用户获得的电压将升高，D 项正确。答案 CD 11如图所示为远距离输电的原理图，变压器均为理想变压器，图中标出了各部分的电压和电流，输电线总电阻为 R，以下结论正确的是()AI2U2R BU2I2U4I

14、4 C若用户的用电功率变大，则 U4变大 D若用户的用电功率变大，则 I1变大 第 7 页 解析 在输电的回路中，有 U2I2RU3，输电线上损失的电压小于升压变压器的输出电压，A 项错误；升压变压器的输入功率为总功率，等于输电线上的损耗功率和用户得到的功率之和，B 项错误；电厂输出的电压 U1不变，则 U2不变，若用户的用电功率变大，则输电电流变大，那么输电线上损失的电压变大，用户得到的电压变小，C 项错误，D 项正确。答案 D 12如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R1、R2和 R3均为定值电阻，V1和 V2为理想电压表，A1和 A2为理想电流表。开关 S 闭合时，V1

15、和V2的读数分别为 U1和 U2；A1和 A2的读数分别为 I1和 I2。若交流电源电压不变，现断开 S，下列推断正确的是()AU2可能变小、I2一定变小 BU2一定不变、I2一定变小 CI1一定变小、I2可能变大 DI1可能变大、I2可能变大 解析 交流电源电压不变，U1数值不变，根据变压器变压公式可知，副线圈电压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关，现断开 S，U2不变，副线圈所接电路的等效电阻增大，电流表 A2的读数 I2变小，B 项正确，A 项错误；变压器输出功率减小，导致变压器输入功率变小，I1变小，C、D 项错误。答案 B 13如图所示，两种情况下变压器灯泡 L2、L3的功率

16、均为 P，且 L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为 n1n231，则图甲中 L1的功率和图乙中 L1的功率分别为()AP、P B9P、4P9 C.4P9、9P D.4P9、P 解析 由题意可知，两种情况下变压器输出功率均为 2P，设灯泡 L2、L3的电压为U，电流为 I，电阻为 R，两种情况下变压器的输入电压为 3U，变压器输入电流为23I；图甲中 L1的功率为 P13U2R9P；图乙中 L1的功率为 P223I2R4P9，B 项正确。答案 B 106 km2，占长江流域面积的 56%，坝址处年平均流量为 Q1011m3。水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面。在发电方面，三峡电站安装

17、水轮发电 第 8 页 机组 26 台，总装机容量(指 26 台发电机组同时工作时的总发电功率)为 P107 kW，年平均发电量约为W1010kWh。该工程已于2009年全部竣工，成为“西电东送”的中部通道，主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的用电紧张局面。阅读上述材料，解答以下问题(水的密度 103 kg/m3，g 取 10 m/s2)：(1)如果三峡电站上、下游水位差按 H100 m 计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率 的表达式，并计算效率 的数值。(2)若 26 台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间为多少天？(3)将该电站的电能输

18、送到华中地区，输电功率为 P1106 kW，采用超高压输电，输电电压为 U500 kV，而发电机输出的电压为 U018 kV，要使输电线上损耗的功率为输电总功率的 5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻。解析(1)电站将水流的势能转化为电能的效率 的表达式为 E电E重力100%W年发电M年gH100%WQgH100%代入数据，得 错误!100%67.1%。(2)根据公式 PWt得 tWP错误!天192.3 天。(3)升压变压器的变压比为 n1n2U0U185009250，输电线中的电流 IP1U错误!103A，输电线上损耗的电功率 P损5%P1I2R线，输电线路的总电阻 R线0.05 P1I2 第 9 页 错误!2.78。答案(1)WQgH100%67.1%(3)9250 2.78