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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 ()A.，B()2R，C.，D()2R，答案：D解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2kU，此时输电线上的电流I，线路损耗的功率P1I2R，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2，则，D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
2、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5.3AB380V和9.1AC240V和5.3AD240V和9.1A答案：B3.如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1R2，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n1n2为 ()A11B12C13D14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
3、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。5如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1 n231，则图甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为 ()AP、PB9
4、P、C.、9PD、P答案：B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I；图甲中L1的功率为P19P；图乙中L1的功率为P2(I)2R，选项B正确。6甲图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡标有“220V60W”字样且正常发光。从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是 ()At0.02s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行B电路中的电流方向每秒改变100次C变
5、压器原、副线圈匝数之比为1511D交流发电机输出电流的函数表达式i0.2sin(50t)A答案：D7如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当线圈1通一交变电流时，线圈2和中间臂均分线圈1中产生的磁通量。一电压表与线圈串联形成单匝闭合线圈，绕在中间臂上，如图所示。已知线圈1、2的匝数分别为n1100匝，n250匝。线圈1接一交变电压，在不接负载的情况下 ()A当线圈1输入100 V交变电压时，电压表示数为1 VB当线圈1输入100 V交变电压时，线圈2输出的电压为25 VC若电压表示数为2 V，线圈1输入的电压为200 VD若电压表示数为2 V，线圈2输
6、出的电压为100 V答案：BD8一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是51，原线圈接入电压为220V的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是 ()A原、副线圈中的电流之比为51B电压表的读数约为31.11VC若滑动变阻器接入电路的阻值为20，则1分钟内产生的热量为2.9103JD若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小答案：BC解析：原、副线圈中的电流与匝数成反比，所以电流之比为15，选项A错误；原线圈接入电压为220V的正弦交流电，原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为44V
7、，由于副线圈接着二极管，它具有单向导电性，而电表示数均是交流电的有效值，根据有效值的定义有T，从而求得电压表两端电压有效值为U22V31.11V，选项B正确；若滑动变阻器接入电路的阻值为20，则1min内产生的热量为Qt2.9103J，C正确；滑片向上滑动，滑动变阻器接入的阻值变小，其两端的电压不变，所以通过滑动变阻器的电流变大，即电压表示数不变，电流表示数变大，D错误。9如图所示，电源输入电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法有 ()A将R上的滑片向上移动B将R上的滑片向下移动C将开关S掷向1D将开关S掷向2答案：AD10如图所示，一个小型的理想变压器为额定电压均为220V的电动机
8、和电炉子供电。当变压器输入端接u550sin100t(V)的交流电时，电动机恰好以额定功率工作，电流表A1、A2的读数是9.16A和5.16A，则下列说法正确的是 ()A变压器原、副线圈的匝数比是52B电动机的内阻是55C电炉子中电流方向每秒改变100次D原线圈的输入功率约是2015.2W答案：CD解析：原线圈的电压有效值是U1275V，电动机正常工作，副线圈的电压有效值是U2220V，故n1n2U1U254，选项A错误；电动机不是纯电阻，不能直接用两端电压与电流的比值求得内阻，选项B错误；由输入电压的瞬时值表达式知，输入电流的频率是50Hz，一个周期内电流方向变化两次，故副线圈中电流方向每秒
9、改变100次，选项C正确；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，PU2I2209.16W2015.2W，选项D正确。11(多选)如图4为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电已知输电线的总电阻R10，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R011.若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u220sin100t(V)下列说法正确的是()图4A发电机中的电流变化频率为100HzB通过用电器的电流有效值为20AC升压变压器的输出功率为4650WD当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小答案
10、BC解析交变电流经过变压器，频率不变，则交变电流的频率fHz50Hz，故A错误通过用电器的电流有效值IA20A，故B正确根据得，输电线上的电流I320A5A，则输电线上损耗的功率P损IR2510W250W，降压变压器的输入功率P3U4I422020W4400W，则升压变压器的输出功率PP3P损4400W250W4650W，故C正确当用电器的电阻R0减小时，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，升压变压器原线圈中的电流变大，根据PUI知，发电机的输出功率增大，故D错误12(多选)如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为n1n2221，原线圈接在电压的有效值为U0220V的正弦式交流电
11、源上，副线圈连接理想电压表V、交流电流表A、理想二极管D和电容器C.则下列说法中正确的是()图6A电压表的示数为10VB电容器不断地充电和放电，所带电荷量不断变化C稳定后电流表的读数为零D稳定后电容器两极板间电势差始终为10V答案ACD14(多选)如图7甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为41，电压表、电流表为理想电表L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220V,60W”的相同灯泡如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是()图7A电压表的示数为660VB电流表的示数为0.82ACa、b两点的电压是1045VDa、b两点的电压是1100V答案BC14(多选)如图8甲所示，理想变压
12、器原、副线圈的匝数比为101，原线圈接交流电源和交流电压表、交流电流表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是()图8A热水器两端电压的瞬时值表达式为u220sin100tVB电压表示数为2200VC电流表示数变大D变压器的输入功率增大答案BCD解析图乙为副线圈上电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上的电压，选项A错误；由交变电流规律可知，副线圈上的电压的有效值为220V，由变压器变压关系可知，原线圈电压为2200V，选项B正确；闭合开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率
13、增大，因此电流表示数增大，选项C、D正确15(多选)如图9，一理想变压器原、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()图9AUabUcdn1n2B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，电流表的读数加倍答案BD16一正弦交变电压的电压u随时间t变化的规律如图所示。(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
14、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(50t)V(2)7.1V(3)12.5W解析：(1)由题中图象知电压最大值为10V，周期为0.04s，其角频率50 rad/s所以瞬时值表达式为u10sin(50t)V。(2)有效值为U5V7.1V。(3)副线圈输出电压U2U110V。小灯泡的功率为P12.5W。17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。
15、(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)22.4kV18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 V43.92 kW(3)36 kW180 V解析：(1)线路图如图所示：(2)升压变压器次级的输出电压U2U12200 V升压变压器次级输出电流I2I1升压变压器初级输入电流，由PU1I1得I1 A200 A(3)若不采用高压输电，线路损失电压为URI1R40 V用户得到的电压UU1UR180 V用户得到的功率为PUI136 kW。