3.2-3.3 变压器为什么能改变电压 电能的开发与利用 课堂限时训练（Word版，含解析）

电能的开发与利用
A组
1.(多选)一理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u=3sin 314t V的交变电流。原线圈匝数n1=100匝,副线圈匝数n2=200匝,则(　　)
A.将击穿电压为6 V的电容器接在C、D两端,能正常工作
B.把电磁打点计时器接在C、D两端,打点周期为0.02 s
C.把额定电压为6 V的小灯泡接在C、D两端,小灯泡能正常工作
D.把交变电压表接在C、D两端时,电压表读数为8.48 V
2.(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.交变电流的频率
B.交变电流的功率
C.磁通量的变化率
D.交变电流的最大值
3.关于理想变压器特点的下列说法中正确的是(　　)
A.理想变压器能够使电压升高,同时电流变大
B.原副线圈具有相同的磁通量及变化率,产生的感应电动势也相同
C.原副线圈没有电阻,铁心中不会产生涡流
D.原线圈往往匝数少,绕线粗,电流大
4.(多选)如图所示的理想变压器,原线圈接交变电流源,副线圈有中心抽头,副线圈回路接负载电阻R,当把开关S由1拨到2后(　　)
A.副线圈中电流将增大
B.副线圈中电流将减小
C.原线圈中电流将增大
D.原线圈中电流将减小
5.(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电流为I1、I2,电压为U1、U2,功率为P1、P2,关于它们之间的关系,下列说法中正确的是(　　)
A.I1由I2决定 B.U2与负载有关
C.P1由P2决定 D.以上说法都不正确
6.
如图所示,一理想变压器,原、副线圈匝数比为10∶1,把原线圈接入u=220sin 100πt V交流电源,那么(　　)
A.用交变电压表测量输出电压为22 V
B.副线圈交变电流的频率为100 Hz
C.副线圈接入R=22 Ω的电阻,则原线圈的电流为1 A
D.副线圈接入R=22 Ω的负载,则变压器的输出功率为22 W
7.将输入电压为220 V、输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器,副线圈原来是30匝,原线圈匝数不变,则副线圈新增匝数为(　　)
A.120 B.150 C.180 D.220
8.如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡L,则(设电源有效值不变)(　　)
A.灯L与三灯亮度相同
B.灯L比三灯都暗
C.灯L将会被烧坏
D.无法判断其亮度情况
9.实验室中一只小发电机可输出交变电压u=11sin 100πt V,为使规格为“220 V 60 W”的白炽灯正常发光,必须接上一只变压器,试求这只变压器原副线圈的匝数比及原线圈中的电流;在绕制这只变压器时使用的导线有粗、细两种不同的规格,原线圈应该用哪一种导线
B组
1.钳形电流表的外形和结构如图(a)所示,图(a)中电流表的读数为1.2 A,图(b)中用同一电缆线绕了3匝,则(　　)
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4 A
B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4 A
C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6 A
D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b)的读数为3.6 A
2.在变电所,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,使用的仪器是电流互感器。如图所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是(　　)
3.(多选)如图所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使(　　)
A.原线圈匝数n1增加
B.副线圈匝数n2增加
C.负载电阻R的阻值增大
D.负载电阻R的阻值减小
4.如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000sin 100πt V的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V　880 W”的电器RL供电,该电器正常工作。由此可知(　　)
A.原、副线圈的匝数比为50∶1
B.交变电压的频率为100 Hz
C.副线圈中电流的有效值为4 A
D.变压器的输入功率为880 W
5.如图所示,降压变压器的变压系数是3,即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1。初级线圈的输入电压是660 V,次级线圈的电阻为0.2 Ω,用这台变压器供给100盏标有“220 V　60 W”的电灯用电。求:
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率;
(2)接通时次级线圈的端电压;
(3)每盏灯的实际功率。
6.某发电厂发电机的输出功率P=100 kW,发电机端电压U=250 V,向远处送电的输电线的总电阻R=8 Ω。要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%,用户得到的电压又正好是220 V,那么:
(1)应该怎样安装变压器 画出输电线路的示意图;
(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比。
参考答案：
A组
1.(多选)一理想变压器的原线圈A、B两端接入电压为u=3sin 314t V的交变电流。原线圈匝数n1=100匝,副线圈匝数n2=200匝,则(　　)
A.将击穿电压为6 V的电容器接在C、D两端,能正常工作
B.把电磁打点计时器接在C、D两端,打点周期为0.02 s
C.把额定电压为6 V的小灯泡接在C、D两端,小灯泡能正常工作
D.把交变电压表接在C、D两端时,电压表读数为8.48 V
解析:交变电流的周期T==0.02s,有效值U1=3V,变压器不改变交变电流的频率,故选项B正确;由,得U2=U1=6V,变压器输出电压的峰值为6V,故大于电容器的击穿电压,选项A、D错误,选项C正确。
答案:BC
2.(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.交变电流的频率
B.交变电流的功率
C.磁通量的变化率
D.交变电流的最大值
答案:ABC
3.关于理想变压器特点的下列说法中正确的是(　　)
A.理想变压器能够使电压升高,同时电流变大
B.原副线圈具有相同的磁通量及变化率,产生的感应电动势也相同
C.原副线圈没有电阻,铁心中不会产生涡流
D.原线圈往往匝数少,绕线粗,电流大
解析:理想变压器原副线圈功率相等,即U1I1=U2I2,不可能同时使电压升高,电流增大,选项A错误;原副线圈匝数不同,感应电动势不同,选项B错误;理想变压器不考虑绕线铜损,铁心的热损,当然要求线圈无电阻,铁心不产生涡流,选项C正确;原副线圈中匝数少的一边,电流大,绕线粗,但不一定作为原线圈使用,选项D错误。
答案:C
4.(多选)如图所示的理想变压器,原线圈接交变电流源,副线圈有中心抽头,副线圈回路接负载电阻R,当把开关S由1拨到2后(　　)
A.副线圈中电流将增大
B.副线圈中电流将减小
C.原线圈中电流将增大
D.原线圈中电流将减小
解析:变压器原线圈中的电压不变,当开关接1时,副线圈匝数多,负载两端电压高,原副线圈中的电流都大;当开关接2时,副线圈的匝数少,负载两端的电压低,原副线圈中的电流都小。
答案:BD
5.(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电流为I1、I2,电压为U1、U2,功率为P1、P2,关于它们之间的关系,下列说法中正确的是(　　)
A.I1由I2决定 B.U2与负载有关
C.P1由P2决定 D.以上说法都不正确
解析:对理想变压器的电流关系可写成I1=I2,原线圈中的电流与副线圈中的电流成正比,所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定;功率关系为:负载用多少,原线圈端就输入多少,因此选项A、C正确。
答案:AC
6.
如图所示,一理想变压器,原、副线圈匝数比为10∶1,把原线圈接入u=220sin 100πt V交流电源,那么(　　)
A.用交变电压表测量输出电压为22 V
B.副线圈交变电流的频率为100 Hz
C.副线圈接入R=22 Ω的电阻,则原线圈的电流为1 A
D.副线圈接入R=22 Ω的负载,则变压器的输出功率为22 W
解析:从瞬时值方程得知:交变电流的频率为50Hz,原线圈电压有效值为220V,根据变压比公式可计算得副线圈两端的电压为22V,选项D正确。
答案:D
7.将输入电压为220 V、输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器,副线圈原来是30匝,原线圈匝数不变,则副线圈新增匝数为(　　)
A.120 B.150 C.180 D.220
解析:由变压比,知,所以n1=1100,当U2'=30V时,,所以n2'=150,故Δn2=n2'-n2=120。
答案:A
8.如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡L,则(设电源有效值不变)(　　)
A.灯L与三灯亮度相同
B.灯L比三灯都暗
C.灯L将会被烧坏
D.无法判断其亮度情况
解析:由于电源有效值不变,设为U,当在原线圈所在电路上再串联一相同灯泡L时,灯L与线圈分压,设原线圈两端的电压为U1,则U1=U-UL,其中UL为灯泡L两端电压,UL=I1RL,设此时接入副线圈的每只灯泡中的电流为I,则副线圈输出电流I2=3I,据电流与匝数关系得I1=·I2=I,即四只灯泡中的电流相同,故亮度相同。
答案:A
9.实验室中一只小发电机可输出交变电压u=11sin 100πt V,为使规格为“220 V 60 W”的白炽灯正常发光,必须接上一只变压器,试求这只变压器原副线圈的匝数比及原线圈中的电流;在绕制这只变压器时使用的导线有粗、细两种不同的规格,原线圈应该用哪一种导线
解析:由交变电压的瞬时值知,U1=11V,根据变压器的电压关系,在原线圈中由功率知P=U1I1,得I1=A=5.5A,原线圈中的电流大,使用粗导线。
答案:1∶20　5.5 A　粗导线
B组
1.钳形电流表的外形和结构如图(a)所示,图(a)中电流表的读数为1.2 A,图(b)中用同一电缆线绕了3匝,则(　　)
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4 A
B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4 A
C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6 A
D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b)的读数为3.6 A
解析:该钳形电流表的工作原理为电磁感应现象,所以只能测交流电流,且磁感应强度与匝数成正比,选项C正确。
答案:C
2.在变电所,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,使用的仪器是电流互感器。如图所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是(　　)
解析:电流互感器是测电流的,应串联在火线上,选项B、D错误;由变压器电流关系n1I1=n2I2,要使I2n1,选项A正确、选项C错误。
答案:A
3.(多选)如图所示,某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电流,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使(　　)
A.原线圈匝数n1增加
B.副线圈匝数n2增加
C.负载电阻R的阻值增大
D.负载电阻R的阻值减小
解析:由,P出=,可得P出=,又因为P入=P出,所以P入=,分析可得选项B、D正确。
答案:BD
4.如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000sin 100πt V的交变电压,副线圈通过电阻r=6 Ω的导线对“220 V　880 W”的电器RL供电,该电器正常工作。由此可知(　　)
A.原、副线圈的匝数比为50∶1
B.交变电压的频率为100 Hz
C.副线圈中电流的有效值为4 A
D.变压器的输入功率为880 W
解析:根据接入电压u=11000sin100πt,输入电压有效值为11000V,要使“220V/880W”的电器正常工作,则通过用电器的电流为I==4A,副线圈输出电压为U出=Ir+U=4×6V+220V=244V,原副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比,为2750∶61,选项A错误、选项C正确;交变电流的频率f==50Hz,选项B错误;变压器的输出功率P出=PRL+Pr=880W+42×6W=976W,选项D错误。
答案:C
5.如图所示,降压变压器的变压系数是3,即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1。初级线圈的输入电压是660 V,次级线圈的电阻为0.2 Ω,用这台变压器供给100盏标有“220 V　60 W”的电灯用电。求:
(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率;
(2)接通时次级线圈的端电压;
(3)每盏灯的实际功率。
解析:(1)将变压器视为理想变压器。设空载时次级线圈的输出电压为U2,由,得到U2=U1=220V,因为空载,次级线圈的负载电阻R2→∞,次级线圈中的电流为零,所以I2=0,P=I2U2=0。
(2)接通电路后,100盏灯并联的总电阻为
R外=≈8.07Ω,
次级线圈中的电流I2=A,
电灯两端电压:U2'=I2R外≈214.68V。
(3)每盏灯的实际功率
P=U2'=W=57.1W。
答案:(1)220 V　0　(2)214.68 V　(3)57.1 W
6.某发电厂发电机的输出功率P=100 kW,发电机端电压U=250 V,向远处送电的输电线的总电阻R=8 Ω。要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%,用户得到的电压又正好是220 V,那么:
(1)应该怎样安装变压器 画出输电线路的示意图;
(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比。
解析:(1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压器,输电线路示意图如图所示。
(2)按题意,P损=5%P=0.05×100×103W=5×103W。
设输电线路中的电流为I,P损=I2R,I=A=25A。
输送电压U2=V=4000V,
对升压变压器,
输电线路上损失电压U损=IR=25×8V=200V,
降压变压器原线圈n3两端电压
U3=U2-U损=(4000-200)V=3800V,
用户在副线圈n4两端得到电压U4=220V,
所以。
即升压变压器原、副线圈匝数比为1∶16;
降压变压器原、副线圈匝数比为190∶11。
答案:见解析