第3章 电能的输送与变压器测评（Word版，含解析）

第3章测评
(基础过关卷)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.如图是一个理想变压器的示意图,S是单刀双掷开关,P是滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1为原线圈中的电流,则(　　)
A.若保持P的位置及U1不变,S由a合到b处,则I1将减小
B.若保持P的位置及U1不变,S由b合到a处,则R上消耗的功率将增大
C.若保持U1不变,S置于b处,将P向上滑动,则I1减小
D.若保持P的位置不变,S置于a处,将U1增大,则I1减小
2.如图所示是一调压变压器原理图,如将它作为升压变压器使用,则(　　)
A.将交变电流源接在a、b端,用电器接在c、d端
B.将交变电流源接在c、d端,用电器接在a、b端
C.将交变电流源接在a、c端,用电器接在b、d端
D.若要进一步升压,应使P逆时针方向旋转
3.一个理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶10,把原级线圈接入u=22sin 100πt V的交流电源上,那么(　　)
A.用交流电压表测量副线圈输出电压为220 V
B.副线圈上的交变电流的频率为500 Hz
C.副线圈接入R=1 kΩ的负载电阻,则通过原线圈的电流的有效值为2.2 A
D.副线圈接入R=1 kΩ的负载电阻,则在周期内负载R上产生热量为0.242 J
4.如图所示的四个图中,ab为输入端,接交流电源,cd为输出端,下列说法中错误的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲图中UabUcd
C.丙图中UabUcd
5.长江三峡水利枢纽的装机总功率为2×107 kW,是西部开发的特大重点工程,也是西电东送的能源基地之一,若用总电阻为10 Ω的输电线将5×105 kW功率的电能从三峡输送到用电区域,输电电压为5×102 kV,输电导线上损失的功率为(　　)
A.1×104 kW
B.1×105 kW
C.2.5×104 kW
D.2.5×105 kW
6.如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是(　　)
A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗
C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小
D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
7.如图所示,一理想变压器原线圈接入一交变电流源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是(　　)
A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大
C.I1变小、I2变小 D.I1变大、I2变大
8.为保证用户电压稳定在220 V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。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。以下正确的是(　　)
A.u2=190 sin 50πt V
B.u2=190 sin 100πt V
C.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
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
9.(8分)一个理想变压器,原线圈上加220 V的交变电压,副线圈两端的电压是12 V,现从副线圈上拆下24匝后,副线圈两端的电压降为8 V,则原线圈的匝数为　　　。
10.(8分)一理想变压器,原线圈匝数n1=1 100,接在电压为220 V的交流电源上。当它对11只并联的“36 V60 W”灯泡供电时,灯泡正常发光。由此可知该变压器副线圈的匝数n2=　　　,通过原线圈的电流I1=　　　A。
三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)某电站输送的电功率是500 kW,当采用6 kV电压输电时,安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表的昼夜读数相差4 800 kW·h,试求:
(1)输电线的电阻;
(2)若要使输电线上损失的功率降到输送功率的2.304%,应采用多高的电压向外输电
12.(12分)如图所示,变压器副线圈电路中有电阻R=7.26 Ω,消耗功率为6 W。另有一匝线圈接有电压表,读数U0=50 mV。原线圈两端电压为u=311sin 100πt V。求:
(1)原、副线圈的匝数;
(2)铁心内的磁通量变化率的表达式。
13.(14分)某小型实验水电站输出功率是38 kW,输电线路总电阻是6 Ω。
(1)若采用380 V输电,求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5 000 V高压输电,求输电线路损耗的功率。
(3)若改用5 000 V高压输电,到用户端再利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压。
参考答案：
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.如图是一个理想变压器的示意图,S是单刀双掷开关,P是滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1为原线圈中的电流,则(　　)
A.若保持P的位置及U1不变,S由a合到b处,则I1将减小
B.若保持P的位置及U1不变,S由b合到a处,则R上消耗的功率将增大
C.若保持U1不变,S置于b处,将P向上滑动,则I1减小
D.若保持P的位置不变,S置于a处,将U1增大,则I1减小
答案:C
2.如图所示是一调压变压器原理图,如将它作为升压变压器使用,则(　　)
A.将交变电流源接在a、b端,用电器接在c、d端
B.将交变电流源接在c、d端,用电器接在a、b端
C.将交变电流源接在a、c端,用电器接在b、d端
D.若要进一步升压,应使P逆时针方向旋转
解析:根据变压器电压关系可知,要升压就必须增加副线圈的匝数,即要保证输出端的匝数多于输入端的匝数,故B正确。
答案:B
3.一个理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶10,把原级线圈接入u=22sin 100πt V的交流电源上,那么(　　)
A.用交流电压表测量副线圈输出电压为220 V
B.副线圈上的交变电流的频率为500 Hz
C.副线圈接入R=1 kΩ的负载电阻,则通过原线圈的电流的有效值为2.2 A
D.副线圈接入R=1 kΩ的负载电阻,则在周期内负载R上产生热量为0.242 J
答案:D
4.如图所示的四个图中,ab为输入端,接交流电源,cd为输出端,下列说法中错误的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲图中UabUcd
C.丙图中UabUcd
答案:A
5.长江三峡水利枢纽的装机总功率为2×107 kW,是西部开发的特大重点工程,也是西电东送的能源基地之一,若用总电阻为10 Ω的输电线将5×105 kW功率的电能从三峡输送到用电区域,输电电压为5×102 kV,输电导线上损失的功率为(　　)
A.1×104 kW
B.1×105 kW
C.2.5×104 kW
D.2.5×105 kW
解析:P损=R=×10W=1×104kW。
答案:A
6.如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是(　　)
A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗
C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小
D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
解析:输电线中损失的功率P损=I2R线=,可见,增加输电线的横截面积或提高输电电压(即减小输电电流),都可以减少输电线中功率的损失,选项A、B正确;若输电电压一定时,输送的电功率越大,则输电电流越大,电能损失越多,选项C错误;输电电压越高,则输电线与地之间的电容引起的电压损失越大,所以不一定是输电电压越高越好,选项D正确。
答案:ABD
7.如图所示,一理想变压器原线圈接入一交变电流源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是(　　)
A.U2变小、I3变小 B.U2不变、I3变大
C.I1变小、I2变小 D.I1变大、I2变大
答案:BC
8.为保证用户电压稳定在220 V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图。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。以下正确的是(　　)
A.u2=190 sin 50πt V
B.u2=190 sin 100πt V
C.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
解析:由图可知,u2的变化周期T=0.02s,则ω==100πrad/s,选项B正确;由于u2偏小,为使其有效值增大为220V,根据变压器的变压规律可知,应减小变压比,即将P适当上移,选项D正确。
答案:BD
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
9.(8分)一个理想变压器,原线圈上加220 V的交变电压,副线圈两端的电压是12 V,现从副线圈上拆下24匝后,副线圈两端的电压降为8 V,则原线圈的匝数为　　　。
解析:利用变压比公式得,解得n1=1320,n2=72。
答案:1 320
10.(8分)一理想变压器,原线圈匝数n1=1 100,接在电压为220 V的交流电源上。当它对11只并联的“36 V60 W”灯泡供电时,灯泡正常发光。由此可知该变压器副线圈的匝数n2=　　　,通过原线圈的电流I1=　　　A。
解析:由题意,副线圈两端电压为36V,根据变压器的电压关系得,解得n2=180;根据电流与匝数关系得I1×220=11×60A,得:I1=3A。
答案:180　3
三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)某电站输送的电功率是500 kW,当采用6 kV电压输电时,安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表的昼夜读数相差4 800 kW·h,试求:
(1)输电线的电阻;
(2)若要使输电线上损失的功率降到输送功率的2.304%,应采用多高的电压向外输电
解析:在输送功率一定的情况下,可以求出送电电流,由损失功率可求出输电线中的电阻。根据题目要求,由损失功率计算出输送电压。
(1)P输=UI线,所以I线=A,P损=kW=200kW
因P损=R线　故R线==28.8Ω。
(2)若P损=500kW×2.304%=11.52kW
故送电电流I线==20A,输电电压U==2.5×104V。
答案:(1)28.8 Ω　(2)2.5×104 V
12.(12分)如图所示,变压器副线圈电路中有电阻R=7.26 Ω,消耗功率为6 W。另有一匝线圈接有电压表,读数U0=50 mV。原线圈两端电压为u=311sin 100πt V。求:
(1)原、副线圈的匝数;
(2)铁心内的磁通量变化率的表达式。
解析:(1)由题中条件可知该变压器每匝线圈感应电压有效值为50mV。由P2=,可得U2=6.6V,即可得n2==132。由原线圈上电压表达式可知交流电压U1的有效值为U1=220V,再由得原线圈匝数n1=4400。
(2)铁心内磁通量的变化率即单匝线圈的感应电动势,其最大值为0.05V,表达式为
=0.05sin100πtWb/s。
答案:(1)4 400　132　(2)=0.05sin 100πt Wb/s
13.(14分)某小型实验水电站输出功率是38 kW,输电线路总电阻是6 Ω。
(1)若采用380 V输电,求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5 000 V高压输电,求输电线路损耗的功率。
(3)若改用5 000 V高压输电,到用户端再利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压。
解析:(1)输电线上电流强度为I=A=100A
输电线上损失功率为:P损=I2R=1002×6W=60kW。
(2)改用高压输电后,输电线上电流强度为I'=A=7.6A
输电线上损失功率为:P'损=I2R=7.62×6W=0.347kW。
(3)用户端在变压器降压前的电压为U1=U-I'R=5000V-7.6×6V=4954.4V,再由得U2=U1=×4954.4V=225.2V。
答案:见解析