课件23张PPT。变压器问题的类型及分析思路 远距离输电问题 课件49张PPT。教师用书独具演示●教学流程设计演示结束三相交变电流 三相独立电枢线圈电枢式绕向 120° 感应电动势 相同 三分之一 星形接法 星形接法 火线 中线 三相交变电流的产生及特点 综合解题方略——三相交变电路的连接 课时作业（十）课件69张PPT。教师用书独具演示●教学流程设计演示结束变压器的结构和原理 升高 降低 铁芯 线圈 原线圈 副线圈 输入电压 输出电压 升压 降压 交变电流 交变的磁场 感应电动势 理想变压器电压与匝数的关系、自耦变压器 一 等于 输出电压 高压端 理想变压器的特点及变压规律 变压器工作时的制约关系及动态分析 综合解题方略——理想变压器中有两个副线圈的情况 课时作业（十一）课件72张PPT。教师用书独具演示●教学流程设计演示结束为什么采用高压输电 热效应 输送电流 电阻 升高电压 高压交流输电 高压直流输电 整流站 逆变站 容抗 感抗 输电线上的功率损失 输电线上的电压损失 综合解题方略——远距离输电电路的分析 课时作业（十二）综合检测(四)
第4章 远距离输电
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．每小题至少有一个选项是正确的．)
1．如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12 mA，那么安培表A2的读数为( )
图1
A．0 B．3 mA
C．48 mA D．与R的大小有关
【解析】 当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生的是恒定电流，而变压器只能改变交变电流，不能改变直流电，所以副线圈中没有电流，故选A.
【答案】 A
2．一台理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1>n2，则( )
A．U1>U2，P1
C．I1＝I2，U1>U2 D．P1>P2，I1>I2
【解析】 因为是理想变压器，故有＝，P1＝P2，已知n1>n2则U1>U2，又I1U1＝I2U2，则I1【答案】 B
3．(2011·新课标全国高考)如图2，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )
图2
A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110，I＝0.2 A V
D．U＝110 V，I＝0.2 A
【解析】 电压表、电流表的读数为有效值，灯泡正常发光，副线圈两端电压为220 V，由理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2可知，电压表读数为110 V，由P1＝P2可知：电流表读数为0.2 A，选项A正确．
【答案】 A
4．在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，如图3所示．当变压器输入电压发生变化时，可上下调节滑动头P1、P2的位置，使输出电压稳定在220 V上，现发现输出电压低于220 V，下列措施不正确的是( )
图3
A．P1不动，将P2向上移
B．P2不动，将P1向下移
C．将P1向上移，同时P2向下移
D．将P1向下移，同时P2向上移
【解析】 由变压器的变压关系＝，得U2＝U1，要使U2增大，若n1不变，应增大n2，即P2向上移动；若n2不变，应减小n1，即P1向下移动；若n1、n2均变化，保证增大即可，而n1增大，n2减小，使减小，所以P1向上移动，同时P2向下移动，不能做到使输出电压为220 V，故选C.
【答案】 C
5.(2013·崇明区检测)为了解决农村电价居高不下的问题，有效地减轻农民负担，在我国广大农村普遍实施了“农网改造”工程，工程包括两项主要内容：(1)更新变电设备，提高输电电压；(2)更新电缆，减小输电线电阻．若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，在输送的总功率不变的条件下，线路损耗功率将变为原来的( )
A．0.4倍 B．0.32倍
C．0.2倍 D．0.16倍
【解析】 设输送功率为P，输送电压为U，输电线电阻为r，依据ΔP＝2r，若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，线路损耗功率将变为原来的0.2倍，C对．
【答案】 C
6．某同学设计了下列四种电路以调节风扇的转动快慢，你认为这四个电路中哪个可行并最省电(C中为理想变压器)( )
【解析】 A、B选项中，虽能调节电扇转速，但不仅电扇要消耗电能，滑动变阻器也要消耗电能；D中滑动变阻器与电扇并联，不能调节电扇转速，却需消耗电能；C中为理想变压器，不消耗电能，仅有电扇消耗电能．故既可以调节风扇转动的快慢，又最省电的是C.
【答案】 C
7．有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，如图4所示．若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，5个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏．则下列可能的是( )
图4
A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1
B．该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为1∶4
C．副线圈中的灯泡仍能发光，只是更亮些
D．副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗
【解析】 若S接1时，五个灯泡亮度相同，说明通过各个灯泡的电流相同，则通过副线圈的电流是通过原线圈的4倍．由＝，故＝，此变压器是降压变压器，所以选项A正确；若S接2时，原线圈的输入电压增大，副线圈的输出电压随之增大，则接于副线圈的灯泡均比原来更亮些，所以选项C正确．故选A、C.
【答案】 AC
二、非选择题(本题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)
图5
8．(8分)如图5所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等．a、b端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA∶PB＝________；两电阻两端的电压之比UA∶UB＝________.
【解析】 理想变压器的原、副线圈中的电流之比
IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4，
又RA＝RB，因此消耗的电功率之比PA∶PB＝IRA∶IRB＝I∶I＝1∶16，
由UA＝IARA、UB＝IBRB，得UA∶UB＝IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4.
【答案】 1∶16 1∶4
图6
9．(10分)黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光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”．如图6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220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？
【解析】 电网两极间电场可看做匀强电场Um＝Emd
由题意，空气被击穿时Em＝6 220 V/cm
由理想变压器电压关系：＝
由峰值与有效值关系U1m＝U1
由以上各式得＝
所以次、初级线圈匝数比不得超过10∶1.
【答案】 10∶1
10．(10分)一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流，已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率各是多少？
【解析】 设原线圈输入电压、电流、功率分别为U1、I1、P1，副线圈的输出电压、电流、功率分别为U2、I2、P2，原、副线圈匝数分别为n1、n2.由电压与匝数的关系＝得
U2＝U1＝×10×103 V＝250 V.
又由电流与匝数的关系＝得I1＝I2＝×200 A＝5 A.
输出功率P2＝U2I2＝250×200 W＝5×104 W.
【答案】 5 A 250 V 5×104 W
11．(14分)(2013·农垦高二检测)如图7所示为演示远距离输电的装置，理想变压器B1、B2的变压比分别为1∶4和5∶1，交流电源的内阻r＝1 Ω，三只灯泡的规格均为“6 V 1 W”，输电线总电阻为10 Ω.若三只灯泡都正常发光，则交变电源的电动势E为多大？
图7
【解析】 设变压器B1的原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，变压器B2的原线圈电压为U3，副线圈电压为U4.通过B1原线圈的电流为I1，输电线上的电流为I2，B2副线圈上的电流为I3
根据题意得：U4＝6 V，而I3＝0.5 A．对B2由电流关系：I2＝I3＝0.1 A
线路上的损失电压为ΔU线＝I2R线＝1 V
由线路上的电压关系：U2＝ΔU＋U3，＝，＝，将有关数据代入得U1＝7.75 V
再对B1使用电流关系I1n1＝I2n2，求得：I1＝0.4 A
最后由闭合电路欧姆定律：E＝I1r＋U1＝8.15 V.
【答案】 8.15 V
12．(16分)有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的升压变压器、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V 100 W”的电灯正常发光．
图8
【解析】 依题意，电源端
P输出＝×50%＝Qρgh×0.5＝2×1×103×10×5×0.5 W＝5×104 W
输出电压U0＝240 V为满足输电要求，由ΔP损＝IR
有：I送＝＝＝ A＝10 A
则送电电压为U送＝＝ V＝5×103 V
所以升压变压器的变压比为n1∶n2＝U0∶U送＝＝6∶125
输电线电压损失ΔU损＝I送R＝10×30 V＝300 V
用户端U1＝U送－ΔU损＝5×103 V－300 V＝4 700 V，据题意可知U2＝220 V
所以降压变压器的匝数比为n1′∶n2′＝U1∶U2＝＝235∶11
因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯的盏数为：
N＝＝(盏)＝470(盏)．
【答案】 升压变压器＝，降压变压器＝
470盏
1．下列关于三相交流发电机的说法正确的是( )
A．三相交流发电机与单相交流发电机一样，主要组成部分是电枢线圈和磁极
B．三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类
C．三相交流发电机发出三相交变电流，但只能使用其中一相交变电流
D．三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流
【解析】 由三相交流发电机的原理和分类可知选项A、B正确，三相交流发电机能同时产生三相独立的交变电流，每一相交变电流均可单独使用，选项C错误，D正确．
【答案】 ABD
2．电源插座有两孔插座和三孔插座，空调机、冰箱、微波炉等家用电器用三孔插座，录音机、电视机等电器用两孔插座，则以下说法正确的是( )
A．两孔插座的电压是相电压
B．三孔插座上任意两个插孔间的供电电压均为380 V
C．不管是两孔插座还是三孔插座，供电电压均为220 V
D．以上都不对
【解析】 两种插座的供电压均为相电压且U相＝220 V，三孔插座只不过有一个地线插孔，并不与供电电路相接，目的是为了保护人身安全，故选项A、C正确．
【答案】 AC
3．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．发电机采用星形连接，负载就必须采用星形连接
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U相＝＝220 V
【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U线＝U相，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．
【答案】 B
4．(2013·安顺检测)三相交流发电机的三个线圈中A相的电压为U＝311sin(100πt) V，那么( )
A．三个线圈产生的交变电流的频率都为50 Hz
B．在t＝0时，其他两个线圈的输出电压也为零
C．若按星形接法，任意两端线间电压的最大值为380 V
D．若按三角形接法，任意两端线间的电压为220 V
【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U线＝U相＝× V≈380 V，其最大值U线m＝U线≈539 V；当三个线圈按三角形接法时，U线＝U相＝ V＝220 V.
【答案】 AD
5．三相电源的连接如图4－1－5所示，电路中的三个交流电压表的示数U1、U2、U3间的关系是( )
图4－1－5
A．U1∶U2＝1∶
B．U1∶U3＝1∶1
C．U2∶U3＝1∶1
D．U2∶U3＝∶1
【解析】 该接法是星形接法，采用三相四线制对外供电，三只交流电压表，其中V1、V3测量的是相电压，V2测量的是线电压，选项B、D正确．
【答案】 BD
6．如图4－1－6为三相四线制供电线路，L1、L2和L3是完全相同的三盏灯，都正常发光，那么( )
图4－1－6
A．若OO′断路，则三灯熄灭
B．若OO′断路，三灯仍正常发光
C．若OO′和AA′同时断路，则L2、L3将变暗
D．若OO′断路、灯L1短路，则L2、L3将烧坏
【解析】 由于三相负载相同，因此即使OO′断路，三灯也能正常发光，A错，B对；对于选项C，加在L2、L3上的电压均为190 V，因此灯将变暗，C对；对于选项D，加在L2、L3上的电压均为380 V，因此灯将烧坏，D对．
【答案】 BCD
7．如图4－1－7所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，则( )
图4－1－7
A．三相负载仍能正常工作
B．三相负载中的电流均为零
C．有的负载端电压过高，有的负载端电压过低
D．两相负载正常工作，另一相负载不能正常工作
【解析】 将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，每相的相电压均为220 V，有电流，而且在这种情形下，中线无电流可以省去，故选项应为A.
【答案】 A
8．图4－1－8中A、B、C是三相交流电源的三根相线，O是中性线，电源的相电压为220 V，L1、L2、L3是三个“220 V 60 W”的灯泡．开关S1断开，S2、S3闭合．由于某种原因，电源的中性线在图中O处断了，那么L2和L3两灯泡将
( )
图4－1－8
A．立刻熄灭
B．变得比原来亮一些
C．变得比原来暗一些
D．保持亮度不变
【解析】 由题图分析可知，实际照明电路是按星形接法连接的，每根相线与中性线间的电压为220 V，满足灯泡的额定电压，灯泡均正常发光．当中性线在O处断了，且S1断开时，灯泡L2和L3串联于BC两相线之间，串联两灯泡的总电压为线电压380 V，由于相同灯泡的串联分压作用，各灯泡两端的实际电压均为190 V，低于灯泡的额定电压，所以灯泡L2和L3变得比原来暗些，选项C正确．
【答案】 C
9．(2012·昌江质检)如图4－1－9所示，相线A、B、C和中性线N接在三相交流电源上，A相的线电压u＝380sin(100πt) V，则( )
图4－1－9
A．相线的电势总是高于中性线的电势
B．电流表的示数为sin(100πt) A
C．B、N两端电压有效值为380 V
D．通过R的电流方向每秒钟改变100次
【解析】 在三相交流电路中，相线与中性线间的电势差按正弦规律变化，所以，相线电势并非总是高于中性线，A错误；电流表示数代表的是有效值而不是瞬时值，B错误；B、N两端的电压即为相电压，由线电压的最大值为380 V，有效值为380 V，可知相电压应为220 V，C错误；因为交流电频率f＝＝ Hz＝50 Hz，可见电流方向每秒改变100次，D正确．
【答案】 D
10．如图4－1－10所示abcd是星形连接的三相交流电源在照明电路中的输电线，用电压表测得ab间电压为220 V，bc间电压为380 V，那么4根导线中哪根是零线？图中1、2是两盏额定电压都是220 V的白炽灯泡，请分别把它们正确地接入三相输电线路中，并画出电路图．
图4－1－10
【解析】 根据三相交流电源知识，ab间电压为220 V，说明a、b中有一根是火线，有一根是零线，bc间电压为380 V，说明b、c都是火线，所以a是零线，b、c及d都是火线，连接如图所示．
【答案】 a是零线 电路连接见解析图
11．如图4－1－11是三相四线制的供电线路，O为中性线，相电压为220 V，两灯泡L1和L2按图示接入电路．
图4－1－11
(1)若L1和L2的规格都是“220 V 60 W”，则它们是否正常发光？如果因某种原因在中性线的O′处断路，求各灯两端的电压和通过的电流．
(2)若L1和L2的规格分别是“220 V 60 W”和“220 V15 W”，则又怎样？
【解析】 (1)在三相四线制供电线路中，相电压是指相线与中性线之间的电压，线电压是指两根相线之间的电压，U线＝U相＝×220 V＝380 V．两灯都是接在相线和中性线之间，所加的电压跟额定电压相同，所以都能正常发光．中性线在O′处断路后，L1和L2串联后接入A、B两条相线之间，总电压为380 V．由于两灯泡规格相同，所以加在每个灯泡两端的电压都是190 V，通过的电流都是：I＝＝ A≈0.24 A.
(2)中性线没有断路时，两灯加的电压都等于额定电压，两灯仍正常发光，中性线在O′处断路后，由于两灯电阻之比R1∶R2＝1∶4，所以两灯两端的电压分别为U1＝U线＝76 V，U2＝U线＝304 V，由于L2两端的电压超出了它的额定电压，所以L2将被烧断灯丝，其结果是L2被损坏，L1因L2的断路而不能发光．可见，在三相四线制的供电线路中，在中性线上是不能安装保险丝的．
【答案】 见解析．
12．如图4－1－12所示，三相四线制供电电路中，电源电压为220 V．三相负载都是纯电阻，RA＝RB＝10 Ω，RC＝20 Ω，问：
图4－1－12
(1)中性线能否省去？
(2)若中性线OO′断路，RA发生短路，RB、RC两端电压及其中电流为多大？
(3)若中性线OO′断路，RA也断路，RB、RC两端电压和其中电流又是多大？
【解析】 (1)由于三相负载不对称，中性线不能省去，中性线起到平衡负载的作用．
(2)若中性线OO′断路，RA发生短路，B、C两电阻两端的电压均为线电压380 V，电流分别为
IB＝＝ A＝38 A，IC＝＝ A＝19 A.
(3)若中性线OO′断路，RA也断路，B、C两电阻串联，两端电压为线电压380 V，根据欧姆定律先计算电流：IB＝IC＝＝ A＝12.7 A，则两只电阻两端的电压分别为UB＝IBRB＝12.7×10 V＝127 V，UC＝ICRC＝12.7×20 V＝254 V.
【答案】 (1)不能省 (2)电压均为380 V 38 A
19 A (3)电流均为12.7 A 127 V 254 V
1．(2012·济南高二检测)理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
【解析】 对理想变压器，B选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比；D选项可以认为忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．
【答案】 BD
2．一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，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4－2－9所示，然后将原来线圈接到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4－2－9
A．1 100,360 B．1 100,180
C．2 200,180 D．2 200,360
【解析】 对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n1＝＝＝1 100，变压器烧坏前，同理n2＝＝＝180，故B正确．
【答案】 B
3．如图4－2－10所示为一台理想变压器，原、副线圈的匝数分别为n1＝400匝，n2＝800 匝，如果连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定( )
图4－2－10
①这是一台升压变压器
②副线圈两端电压是原线圈两端电压的一半
③通过副线圈的电流是通过原线圈电流的一半
④变压器输出电功率是输入电功率的一半
A．①② B．②③
C．③④ D．①③
【解析】 由于n1＜n2，故为升压变压器，①正确；＝＝，故③式正确；由＝＝，②错误；变压器输出电功率等于输入电功率，④错误．
【答案】 D
4．一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
【解析】 由E＝n知
＝Em＝×10 Wb/s＝0.14 Wb/s.
【答案】 C
5．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
【解析】 由变压规律＝高压线圈匝数多，由变流规律＝，匝数多的电流小，导线细；匝数少的电流大，导线粗，故选D.
【答案】 D
6．(2013·芜湖高二检测)如图4－2－11，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n1∶n2和电源电压U1分别为( )
图4－2－11
A．1∶2 2U B．1∶2 4U
C．2∶1 4U D．2∶1 2U
【解析】 设灯泡正常发光时的电流为I，则I1＝I，I2＝2I.由＝得＝.由＝得U1′＝U2＝2U.故U1＝2U＋U1′＝4U.C正确．
【答案】 C
7．(2013·湛江市检测)如图4－2－12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“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )
图4－2－12
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
【解析】 副线圈电压U2＝220 V，电流I2＝＝ A，则原线圈两端电压U1＝×U2＝4 400 V，电流I1＝×I2＝ A，所以电流表示数为 A，选项A、D错误，C正确．电源输出功率为60 W，选项B错误．
【答案】 C
8．(2013·天津高考)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图4－2－13中电流互感器 ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则( )
图4－2－13
A．ab接MN、cd接PQ，IabB．ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd
C．ab接PQ、cd接MN，IabD．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd
【解析】 根据变压器的工作原理＝解决问题．
高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，根据＝，MN应接匝数少的线圈，故ab接MN，cd接PQ，且Iab>Icd，选项B正确．
【答案】 B
9．在如图4－2－14所示的电路中，理想变压器的初级线圈加一个固定的交变电压，开关S处于断开状态，那么下列情况正确的是( )
图4－2－14
A．当滑动触头P上移时，灯泡L变亮
B．当滑动触头P上移时，电流表A1的读数变大
C．当滑动触头P上移时，电压表V的读数变大
D．当闭合开关S时，电流表A1的读数变大，A2的读数不变
【解析】 当滑动触头P上移时，接入电路的电阻变大，因负载电压不变，故流过副线圈的电流I2减小，灯泡变暗，同时，U1I1＝U2I2，故I1将随着I2的减小而减小，即电流表A1的读数变小，所以A、B均错；电压表V的读数等于U2－I2RL变大，C正确；当闭合S时，负载增大，消耗的电功率增大，P＝U1I1，所以电流表A1的读数应变大，但副线圈两端电压仍不变，电流表A2的读数应不变，D正确．
【答案】 CD
10．(2011·福建高考)图4－2－15甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是( )
图4－2－15
A．输入电压u的表达式u＝20sin(50πt) V
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
【解析】 由题图知，Um＝20 V，T＝0.02 s，则ω＝＝100π rad/s，输入电压u＝20sin(100πt) V，故A错；由变压器的变压规律知：＝，故u2＝＝ V＝4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝＝ W＝0.8 W，D正确．
【答案】 D
11．(2013·长沙检测)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝ T．用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V 11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图4－2－16所示，求：
图4－2－16
(1)发电机的输出电压为多少？
(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？
(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？
【解析】 (1)根据Em＝nBSω＝1 100 V得
输出电压的有效值为U1＝＝1 100 V.
(2)根据＝得＝5∶1.
(3)根据P入＝P出＝2.2×104 W
再根据P入＝IU，得IA＝
＝ A＝20 A.
【答案】 (1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A
12．理想变压器原线圈中输入电压U1＝3 300 V，副线圈两端电压U2为220 V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2 V．求：
图4－2－17
(1)原线圈n1等于多少匝？
(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5 A．则电流表A1的示数I1为多少？
(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′为多少？
【解析】 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：
＝＝U，则n1＝1 650(匝)．
(2)当开关S断开时，有：
U1I1＝U2I2，I1＝＝ A.
(3)当开关S断开时，有：RL＝＝44 Ω.当开关S闭合时，设副线圈总电阻为R′，有R′＝＝22 Ω，副线圈中的总电流为I2′，则I2′＝＝10 A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝ A.
【答案】 (1)1 650匝 (2) A (3) A
1．对在电能远距离输送中所造成的电压、功率损失，下列说法中正确的是
( )
A．只有输电线的电阻才造成电压损失
B．只有输电线的电抗才造成电压损失
C．只有变压器的铜损和铁损才造成了输送中的功率损失
D．若用高压直流电输送，可以减小因电抗造成电压、功率的损失
【解析】 远距离高压输电过程中，不仅线路上的电阻会损失电压，电容、电感的电抗也会损失电压，故A、B错；输电过程的功率损失是指输电线上的功率损失，故C错．若用直流输电时，只有电阻的影响，无电抗的影响，故D正确．
【答案】 D
2．关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )
A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻
B．由P＝IU，应该用低电压小电流输电
C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流
D．上述说法均不对
【解析】 若根据P＝U2/R和P＝IU两公式计算输电线上的功率损失，U都表示输电线上的损失电压，应降低输电线上损失的电压而不是输电电压，A错，只有提高输电电压才能减小损失的电压，B错，由P＝I2R，减小导线电阻或减小输电电流能够减小输电线上的功率损失，C对．
【答案】 C
3．(2013·商丘高二检测)500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建设之中．若输送功率为3 200万千瓦，原来采用200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P，则采用500千伏超高压输电后在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)( )
A．0.4P B．0.16P
C．2.5P D．6.25P
【解析】 由于P＝IU而输电线功率损失ΔP＝I2r，则ΔP＝()2r，所以有＝＝()2，因此P′＝0.16P，故选项B正确．
【答案】 B
4．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为用电高峰时( )
A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低
B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小
C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大
D．供电线路上电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小
【解析】 照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，C正确．
【答案】 C
5．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1 100 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．1.1 kW
【解析】 由P＝UI，ΔP＝I2R可得：ΔP＝R，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ΔP＝1.1 kW.
【答案】 B
6．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n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1/n
B．输电线上的电功率损失是原来的1/n2
C．输电线上的电压损失是原来的1/n
D．输电线上的电压损失是原来的n倍
【解析】 由P＝UI知，当输送的功率P一定时，电压升高为原来的n倍时，输电电流I′＝P/U′＝P/(nU)＝I；又P线＝I2R线，所以输电线上的功率损失P＝2R线＝P损，即B正确．输电线上的电压损失U＝I′R线＝IR线＝U损，C正确．选B、C.
【答案】 BC
7．远距离输电，原来用电压U0输电，在输电线上损失的电功率为P0，现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10，则输电电压应为( )
A．100 U0 B. U0
C．U0/10 D．U0/100
【解析】 设线路电阻为r，损失功率为P损＝I2r，线路电流为I＝P/U0
解得P损＝r，则P损′∝
当P损为原来的时，U0′＝ U0
选项B正确．
【答案】 B
8．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：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U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )
A．输电电流为3 I
B．输电电流为9 I
C．输电电压为3 U
D．输电电压为U
【解析】 输电线上的热耗功率P线＝I2R线，热耗功率由P变为9 P，则电流由I变为3 I，选项A正确．输电功率P不变，由P＝UI，电流变为3 I，输电电压为U，选项D正确．
【答案】 AD
9．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )
A．输电线上输送的电流大小为2×105 A
B．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW
D．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻
【解析】 输出电功率P＝3×106 kW，输电电压U＝500 kV，则输电线上输送的电流大小为I＝＝6×103 A，所以A错；输电线上由电阻造成的损失电压U损＝Ir＝15 kV，所以B正确．输电线上损失的功率ΔP＝U损I＝r，所以D错误．若改用5 kV电压输电，则输电线上的极限电流I′＝＝2 000 A，导线上最大消耗功率P′＝I′2r＝(2 000)2×2.5 W＝107 W，故C错．
【答案】 B
10．如图4－3－7甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器，已知通过R1的正弦交流电如图4－3－7乙所示，则( )
图4－3－7
A．交流电的频率为0.02 Hz
B．原线圈输入电压的最大值为200 V
C．电阻R2的电功率约为6.67 W
D．通过R3的电流始终为零
【解析】 根据变压器的原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02 s，频率为50 Hz，A错．由图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝1 A，根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20 V，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为200 V，B错．因为电容器有通交流、隔直流的作用，所以有电流通过R3和电容器，D错．根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知通过电阻R2的电流有效值为I＝，电压有效值为U＝，电阻R2的电功率为P2＝UI＝ W＝6.67 W，C对．
【答案】 C
11．某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电．已知输电线的电阻率ρ＝2.4×10－8 Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失．
【解析】 (1)输电线的电阻
r＝ρ＝2.4×10－8× Ω＝25.6 Ω，
输电电路图如图所示：
根据公式P损＝I2r及P损＝4%P出得，输送电流为
I＝ ＝ A＝125 A.
升压变压器的输出电压U2＝＝ V＝8×104 V.
(2)电压损失U损＝Ir＝125×25.6 V＝3 200 V.
【答案】 (1)8×104 V (2)3 200 V
12．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 Ω，如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．
(1)画出全过程的输电线路示意图．
(2)求用户得到的电压和功率．
(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．
【解析】 (1)输电线路示意图如图所示．
(2)升压变压器次级的输出电压
U2＝U1＝×220 V＝2 200 V
因为升压变压器的输出电功率等于输入电功率，则升压变压器的次级输出电流为
I2＝＝ A＝20 A
输电线路上的电压损失和功率损失分别为
UR＝I2R，PR＝IR
代入数据得UR＝4 V，PR＝80 W
加到降压变压器初级上的输入电流和电压为
I3＝I2＝20 A
U3＝U2－UR＝2 200 V－4 V＝2 196 V
降压变压器次级的输出电流和电压为
U4＝U3＝×2 196 V＝219.6 V
I4＝I3＝×20 A＝200 A
用户得到的功率为
P4＝I4U4＝200×219.6 W＝4.392×104 W.
(3)若不采用高压输电，用220 V低压直接供电时，电路如图所示，则输电电流
I＝＝ A＝200 A
输电线路上的电压损失
UR′＝IR＝200×0.2 V＝40 V
所以用户得到的电压为
U4′＝U1－UR′＝220 V－40 V＝180 V
用户得到的功率为
P4′＝IU4′＝200×180 W＝3.6×104 W.
【答案】 (1)见解析图 (2)219.6 V 4.392×104 W
(3)180 V 3.6×104 W
