第一节 三相交变电流
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
60分
一、选择题(本题包括10小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共40分)
1.下列关于三相交流发电机的说法中,正确的是( )
A.三个线圈都不可以单独向外供电
B.三个线圈发出交流电的有效值的时间依次相差
C.三个线圈发出交流电的瞬时值的时间依次相差
D.三个线圈发出交流电的最大值的时间依次相差
2.发电机三相线圈绕组采用星形接法时,关于输电线中性线的说法中正确的是( )
A.中性线不能去掉
B.当三相负载不对称时,中性线中无电流
C.中性线中一定没有电流
D.当三相负载对称时,中性线中无电流
3.有关三相交变电流,下列说法正确的是( )
A.线电压等于相电压的倍
B.在三相四线制供电线路中,线电压是相电压的倍
C.家用单相用电器可接在三相四线制电路中的任意两条导线之间
D.三只标有“220 V,100 W”的灯泡按Y形连接接入线电压为380 V的三相四线制电路时,中性线可省去
4.对于照明电路的“火线”与“地线”,正确的理解是( )
A.进入每个家庭的两根输电线,火线即是某一相的端线,地线即是星形接法中的零线
B.电路中的电流总是由火线流入,由地线流出,因而开关要接在火线上
C.正常情况下,地线电势为零,与大地没有电势差
D.火线与地线间的电势差为220 V,且总是火线的电势高
5.关于三相交流电源的负载的连接方式,下列说法不正确的是( )
A.负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压
B.发电机采用星形接法,负载就必须采用星形接法21世纪教育网
C.三相对称负载可以接成三角形,也可以接成星形
D.三相四线制和三相三线制的星形接法中
6.三相交流发电机的三个线圈中A相的电压为,那么( )21世纪教育网
A.三个线圈交变电流的频率都为100 Hz
B.在时,其他两个线圈的输出电压也为零
C.若按星形接法,任意两端线间的电压最大值为380 V
D.若按三角形接法,任意两端线间的电压为220 V
7.一台三相电炉,铭牌上标有“220/380,△/Y”的字样,由此可见( )
A.电炉每一相电热元件的额定电压是220 V
B.电炉每一相电热元件的额定电压是380 V
C.供电线路线电压是380 V,电炉的三相负载应采用三角形连接
D.供电线路线电压是220 V,电炉的三相负载应采用星形连接
8.如图1所示,在三相交流电源上按星形接法连接相同的负载1、2、3,BN是中性线,已知负载1上的电压为220 V,电流为15 A,现以表示中性线中的电流,U表示PQ两点间的电压,则( )
图1
A.
B.
C.
D.
9.如图2所示,发电机每个绕组两端的电压(相电压)为,三个负载电阻均为,下列说法中不正确的是( )
图2
A.发电机绕组采用“Y”接法,负载采用“△”接法
B.每个负载电阻两端的电压为220 V
C.每个负载电阻两端的电压为380 V
D.通过每个负载的电流为3.8 A
10.如图3所示,ABC为一个三相电源的供电线,三个对称负载接成三角形电路,如供电电压稳定,当负载改为星形接法时( )
图3
A.负载的电压增加到原来的倍
B.负载的电流减小到原来的
C.负载的功率增加到原来的3倍
D.负载的功率减小到原来的
二、计算题(本题共2小题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.三相交流发电机线圈和负载连接如图4所示,已知每相线圈的电压为,.求通过电阻和电灯的电流.
图4
12.在线电压为380 V的三相交流电路中,如图5所示,接有三只电阻均为484 Ω的电灯.问:
图5
(1)这三只电灯属何种接法?每只灯的电压、电流、功率各是多少?
(2)若灯的保险丝熔断,则其余两灯的电压、电流、功率又各是多少?21世纪教育网
(3)若灯短路,则其余两灯的情况怎样?
21世纪教育网
第一节 三相交变电流
得分:
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、计算题
11.
12.
第一节 三相交变电流 参考答案
一、选择题
1.D 解析:产生三相交变电流的三个线圈是相互独立的,每一个都相当于一个独立的电源,可以单独供电,只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一周期,故A错,D正确;三个线圈发出交流电的有效值任何时刻都相同,B错;由三相交变电动势的图象(如图6所示)知,C也不正确.
图6
2.D 解析:三相四线制星形接法中,若电路各负载相同,则中性线中无电流,可以去掉,形成三相三线制接法;若负载不对称,各相用电情况不一定相同,中性线中有电流通过,不能去掉,故选项D正确,A、B、C错误.
3.D 解析:当电源是星形接法时,;当电源是三角形接法时,家用单相用电器的额定电压为220 V,只能接在三相四线制电路中的火线和零线上.当电源和负载均采用星形接法,而且三相负载相等时,每相电压均为220 V,电流相等,在这种情况下,中性线可省去.
4.A 解析:照明电路中电流的大小和方向都是周期性变化的,时而由火线流入地线流出,时而由地线流入火线流出.开关接在火线上,断开开关使用电器脱离火线,避免检修时接触火线触电.火线和地线间的电势时而火线高,时而地线高,故B、C、D错误.
5.B 解析:负载采用何种接法应取决于负载的额定电压,A对.三相对称负载可以按星形或三角形连接,C对.星形接法中,D对.发电机采用星形接法时,负载有星形、三角形两种接法,B错.
6.D 解析:三相交流发电机每个线圈的频率、电压有效值(或最大值)均相同,但由于在步调上不一致,所以某一时刻电压的瞬时值不同,当三个线圈按星形接法时,线电压,其最大值,当三个线圈按三角形接法时,.故正确选项为D.
7.A 解析:铭牌上“220/380,△/Y”的意义是供电线路都是星形接法,线电压应为380 V,供电线路都是三角形接法,线电压是220 V,故应选A.
8.D 解析:三相交流电源上Y形连接相同负载时,中性线中的电流为0,相电压为220 V,PQ间电压为线电压,大小为380 V,D对.
9.B 解析:对发电机而言,由于采用星形接法,所以如果相电压为220 V,那么线电压就是380 V,所以每个负载两端的电压为380 V,通过每个负载的电流为3.8 A,所以A、C、D正确,B错误.
10.B 解析:三角形接法中每相负载的相电压等于线电压,星形接法中,由三角形接法改为星形接法时,线电压不变,所以相电压变为原来的,负载的电流减小到原来的,由可知,负载的功率减小到原来的,B对,A、C、D错.
二、计算题
11.10 A 10 A
解析:发电机每个线圈始端A、B、C分别由端线引出,末端X、Y、Z用中性线连接,形成星形连接,因AX、BY、CZ间电压(相电压)是220 V,所以A、B、C三条端线间电压(线电压).
电阻是三角形连接,电阻两端电压是两端线间电压,即,通过每个电阻的电流.
电灯A1、A2、A3是星形连接,两端电压是端线与中性线之间的电压,,所以通过每个电灯的电流.
12.(1)星形接法 (2) (3)均被烧毁[来源:21世纪教育网]
解析:(1)属于星形接法,每只灯上的电压为相电压,即,根据欧姆定律和功率公式得:
(2)若L1灯保险丝熔断,即断开了一相,此时属于线电压加在BC两端,每只灯上的电压为,电流、功率分别是
(3)若L1灯短路,则O点与A等电势, L2、L3 两灯两端的电压均为线电压380 V,均被烧毁.
第三节 电能的远距离传输
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
100分
一、选择题(本题包括10小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共40分)
1.发电厂发电机的输出电压为,发电厂至用户的输电导线的总电阻为,通过输电导线的电流为,输电线末端的电压为,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )
A. B.
C. D.
2.水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW,若以1100 V送电,则线路损失为10 kW,若以3 300 V送电,则线路损失可降为( )
A.3.3 kW B.1.1 kW
C.30 kW D.11 kW
3.在如图1所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )
图1
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
4.输电导线的电阻为,输送电功率为.现分别用和两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )
A. B.
C. D.
5.某小型水电站的电能输送示意图如图2所示,发电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为,升压变压器原副线圈匝数分别为、,降压变压器原副线圈匝数分别为(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( )
A.
B.
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
图2
6.为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的熔冰思路:利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为,电流为,热耗功率为;除冰时,输电线上的热耗功率需变为,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )
A.输电电流为 B.输电电流为
C.输电电压为 D.输电电压为
7.在远距离输电时,输送的电功率为,输电电压为,所用导线电阻率为,横截面积为,总长度为,输电线损失的电功率为,用户得到的电功率为,则的关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
8.远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的倍,关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中,正确的是( )
A.输电线上的电功率损失是原来的;
B.输电线上的电功率损失是原来的;
C.输电线上的电压损失是原来的;
D.输电线上的电压损失是原来的倍
9.一台发电机最大输出功率为,电压为,经变压器升压后向远方输电.输电线路总电阻.到目的地经变压器降压,负载为多个正常发光的灯泡 ( ,).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的,变压器和的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则( )
A.原、副线圈电流分别为和
B.原、副线圈电压分别为和
C.和的变压比分别为和
D.有盏灯泡()正常发光
10.远距离输电,原来用电压输电,在输电线上损失的电功率为,现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的,则输电电压应为( )
A. B.
C. D.
二、填空题(本题共2小题,每小题6分,共12分.请将正确的答案填到横线上)
11.有一座小型水电站,输出的电功率是,输出电压为.若输电导线的总电阻为,求输电线上损失的电功率和用户得到的功率分别是________、________.
12.水电站给远处山村送电的输出功率,用 的电压输电,线路上损失的功率是 ,如果用的高压输电,线路上损失的功率为________.
三、计算题(本题共3小题,共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(16分)有一理想变压器原、副线圈的匝数比为,原线圈上所加电压为,副线圈通过总电阻为的供电导线向用户供电,用户用电器得到的电压是,求供电导线上损耗的功率.
14.(16分)一座小型发电站的输出功率是,输电线路总电阻是.
(1)若输电电压是,输电线路损耗的功率是多少?
(2)若改用高压输电,用户端利用的变压器降压,用户得到的电压是多少?
15.(16分)小型水利发电站的发电机输出功率为,输出电压为,输电线总电阻为,为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的,需在发电机处设升压变压器,用户所需电压为,所以在用户处需安装降压变压器.输电电路图如图3所示,求:
图3
(1)输电线上的电流;
(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比;
(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比.
第三节 电能的远距离传输
得分:
一、选择题
题号
1
2
3
4
521世纪教育网
6
7
821世纪教育网
9
10
答案
二、填空题
11. 12.
三、计算题
13.
14.21世纪教育网
15.
第三节 电能的远距离传输 参考答案
一、选择题
1.BCD 解析:输电线上损耗的功率,而,故B、C、D正确.
2.B 解析:由、可得:,所以当输送电压增大为原来3倍时,线路损失变为原来的,即
.
3.CD 解析:对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比知,输入电压不变,匝数不变,输出电压不变,故A选项不正确;由知,不变,增大,故增大,使得输电线上的电压损耗增大,功率损耗增大,所以降压变压器上的输入电压减小,输出电压减小,所以B不正确,C正确;因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,D正确.
4.C 解析:由得输电线中的电流,输电线上损失的功率.即在输送功率和输电线电阻不变的情况下,损失的功率与输电电压的平方成反比,所以.
5.AD 解析:由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率.,故D正确.,,因为,,故,选项A正确.
6.AD 解析:输电线上的热耗功率,热耗功率由变为,则电流变为,选项A正确.输电功率不变,由,电流变为,输电电压为,选项D正确.21世纪教育网
7.BD 解析:输电线电阻
输电电流
故输电线上损失的电功率为
用户得到的电功率为.
8.BC 解析:由知,当输送的功率一定时,电压升高为原来的倍时,输电电流.又,所以输电线上的功率损失,即B正确,A错误.输电线上的电压损失,C正确,D错误.
9.ABD 解析: 原线圈的电流为,输电线上损失的功率为,
所以,选项A对;的变压比为;上副线圈的电压为,上原线圈的电压为,选项B对;上原、副线圈的变压比为,选项C错;能正常发光的灯泡的盏数为:(盏),选项D对.
10.B 解析:设线路电阻为,损失功率为,线路电流为
解得
则
当为原来的时,
选项B正确.
二、填空题
11.
解析:由,可求出输电线中的电流为,输电线上损失的功率为,用户得到的功率为,即输电线上损失的功率约为,用户得到的电功率约为21世纪教育网
12.250
解析:线路上损失的功率,又
所以,代入数据,解得,当用的高压输电时,.
三、计算题
13.
解析:设原线圈上所加电压为,匝数为,副线圈上两端电压为,匝数为,有 ①
副线圈两端通过导线向用户供电,设用户电压为,导线上的电压为,有 ②
导线上损失功率为 ③
由①②③式得.
14.(1) (2)
解析:(1)输电线上的电流为,
输电线路损耗的功率为.
(2)改用高压输电后,输电线上的电流变为,
用户端在变压器降压前获得的电压,
根据可知,用户得到的电压为.
15.(1) (2) (3)
解析:(1)输电线上功率损失:,
又因为,所以,输电线上的电流为:.
(2)升压变压器原线圈上的电流,
升压变压器原、副线圈的匝数之比为.
(3)输电线上电压损失:,
降压变压器输入电压:.
降压变压器原、副线圈的匝数之比为.
第二节 变压器
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
100分
一、选择题(本题包括10小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共40分)
1.对理想变压器可作出的判断是( )
A.高压线圈匝数多、电流大、导线粗
B.低压线圈匝数少、电流小、导线细
C.高压线圈匝数多、电流大、导线细
D.低压线圈匝数少、电流大、导线粗
2.一台理想变压器的副线圈有100 匝,输出电压为10 V,则铁芯中磁通量的变化率的最大值为( )
A.10 Wb/s B.14.1 Wb/s
C.0.14 Wb/s D.28.2 Wb/s
3.一输入电压为220 V,输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏.为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈.如图1所示,然后将原线圈接到 220 V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为1 V,按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )
图1
A.1 100,360 B.1 100,180
C.2 200,180 D.2 200,360
4.如图2所示,和为两光滑的电阻不计的水平金属导轨,接理想变压器,理想变压器的输出端接电阻元件、电容元件,导轨上垂直放置一金属棒.今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场,则下列说法中正确的是(均为有效值)( )
图2
A.若棒匀速运动,则,
B.若棒匀速运动,则,
C.若棒在某一中心位置两侧做往复运动,则,
D.若棒做匀加速运动,则,
5.如图3所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1,原线圈接正弦式交流电源,副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光.则( )
A.电流表的示数为 A
B.电源输出功率为1 200 W
C.电流表的示数为 A
D.原线圈两端电压为11 V 图3
6.有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节,如图4所示,在副线圈两输出端连接了定值电阻和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电,则( )
图4
A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变大
B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变小
C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变大
D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小
7.如图5所示,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为U,变压器为理想变压器,现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比和电源电压分别为( )
图5
A.1∶2 2U B.1∶2 4U
C.2∶1 4U D.2∶1 2U
8.如图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中正确的是( )
图6
A.线圈匝数,
B.线圈匝数,21世纪教育网
C.甲图中的电表是电压表,输出端不可以短路
D.乙图中的电表是电流表,输出端不可以断路
9.如图7甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,,,为电容器.已知通过的正弦式交流电如图乙所示,则( )
图7
A.交流电的频率为
B.原线圈输入电压的最大值为
C.电阻的电功率约为
D.通过的电流始终为零
10.如图8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和,输电线的等效电阻为R.开始时,开关S断开.当S接通时,以下说法中正确的是( )
图8
A.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
C.通过灯泡的电流减小
D.原线圈中的电流增大
二、填空题(本题共2小题,每小题6分,共12分.请将正确的答案填到横线上)
11.如图9所示,自耦变压器输入端A、B接交流电源,其电压有效值,,当滑动片处于线圈中点位置时,C、D两端电压的有效值为________V,通过电阻的电流有效值为________A.
图9 图10
12.如图10所示的理想变压器,它的原线圈接在交流电源上,副线圈接一个标有“12 V 100 W”的灯泡,已知变压器原、副线圈的匝数比为,那么小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为__________ V,电流表的读数为__________ A.
三、计算题(本题共3小题,共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(16分)如图11所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在的市电上,向额定电压为的霓虹灯供电,使它正常发光,为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过时,熔丝就熔断.
图11
(1)熔丝的熔断电流是多大?
(2)当副线圈电路中电流为时,变压器的输入功率是多大?
21世纪教育网
14.(16分)黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备,它发出的紫外线能够引诱害虫飞近黑光灯,然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”.
图12
如图12是高压电网的工作电路,高压电网是利用变压器将有效值为的交流电压变成高压,高压电网相邻两极间距离为,已知空气在常温常压下的击穿电压为,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的副、原线圈匝数比不得超过多少?
15.(16分)如图13所示理想变压器输入的交流电压,有两组副线圈,其中匝,标有“6 V 9 W”、“12 V 12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光,求:
图13
(1)原线圈的匝数和另一副线圈的匝数;
(2)原线圈中电流.
第二节 变压器
得分:
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11. 12.
三、计算题
13.
14.
15.
第二节 变压器 参考答案
一、选择题21世纪教育网
1.D 解析:由变压规律知高压线圈匝数多,由变流规律知匝数多的电流小,导线细;匝数少的电流大,导线粗,故选D.
2.C 解析:由知.
3.B 解析:对新绕线圈的理想变压器,根据变压比公式得,同理,变压器烧坏前,,B正确.
4.BCD 解析: 匀速切割时产生恒定电动势,原线圈中有稳恒电流,副线圈不产生电磁感应现象,故副线圈电流为零,A错,B正确;若棒在某一中心位置两侧做往复运动,原线圈中产生周期性变化的电流,副线圈产生电磁感应现象,副线圈电流不为零,电容器进行充放电,故C正确;当匀加速运动时,产生的电动势均匀增加,原线圈中电流均匀增加,产生的磁场均匀增强,副线圈中产生稳定的感应电动势,副线圈两端电压不变,因而电容器不会充放电.故D选项也正确.
5.C 解析:副线圈电压,电流,则原线圈两端电压,电流,所以电流表示数为,选项A、D错误,C正确.电源输出功率为,选项B错误.21世纪教育网
6.BC 解析:保持Q的位置不动,副线圈匝数不变,由知不变,当P向上滑动时,由知减小,故电流表的读数变小,B正确,A错误;保持P的位置不动,将Q向上滑动时,副线圈的匝数增多,由知,增大,由知增大,故增大,C正确,D错误.
7.C 解析:设灯泡正常发光时的电流为,则,.由得.由得.故,C正确.
8.BCD 解析:甲图中原线圈并联在电路中,应为电压互感器,为降压变压器,,甲图中的电表为电压表;乙图中原线圈串联在电路中,为电流互感器,是升压变压器,,乙图中电表为电流表,故选项B、C、D正确.
9.C 解析:由图象可知该交流电的周期为,所以频率为,A错误;因为变压器输出电压最大值为,所以变压器原线圈电压的最大值为,B错误;的功率,C正确;因为电容器可以通过交流电,所以电阻中的电流不是始终为零,D错误.
10.BCD 解析:由于输入电压不变,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.并联灯泡,总电阻变小,由欧姆定律知,流过的电流增大,电阻上的电压增大.副线圈输出电流增大,根据输入功率等于输出功率得,增大,原线圈输入电流也增大.不变,变大,所以变小,流过灯泡的电流减小.
二、填空题
11.200 5[来源:21世纪教育网]
解析:当滑片处于线圈中点时由变压比公式得,,通过的电流.
12.216 0.46
三、计算题
13.(1) (2)
解析:(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为,根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有,当时,即为熔断电流,代入数据得.
(2)设副线圈中的电流为时,变压器的输入功率为,根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有,代入数据,得.
14.
解析:电网两极间电场可看做匀强电场
由题意,空气被击穿时
由理想变压器电压关系得
由峰值与有效值关系知
由以上各式得:.
所以副、原线圈匝数比不得超过.
15.(1)1 320匝 72匝 (2)
解析:(1)由于两灯泡均正常发光,
所以有,
根据原、副线圈电压与匝数的关系,
由,得
(匝),
(匝).
(2)由于,,所以,
即,则.