第四章 变压器远距离输电 Word版含解析

　变压器　远距离输电
1．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下(　　)
A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗
D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流
答案：　B
2.
如图所示，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(　　)
A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.06 A
C．U＝110 V，I＝0.2 A
D．U＝110 V，I＝0.2 A
答案：　A
3．(多选)如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin 100πt(V)，则(　　)
A．电压表的示数为22  V
B．在天逐渐变黑的过程中，电流表的示数变小
C．在天逐渐变黑的过程中，电流表的示数变大
D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小
解析：　原线圈中的输入电压为220 V，由原、副线圈的匝数比可得，副线圈中电压表的示数为22 V；在天逐渐变黑的过程中，光敏电阻的阻值变大，由于电压不变，所以电流表的示数变小，则原线圈中电流表的示数变小，输入功率也变小。综上分析可知，选项B、D正确。
答案：　BD
4．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为55∶3，原线圈a、b间输入交流电瞬时值的表达式为u＝220sin (100πt) V，副线圈两端接有两只标有“24 W”字样的灯泡，当开关S1和S2都闭合时，两灯泡均正常发光，下列说法中正确的是(　　)
A．两只灯泡能承受的最高电压为12 V
B．断开开关S1，副线圈两端的电压将变大
C．断开开关S1，变压器原线圈的输入功率将变小
D．该变压器原、副线圈的输入、输出功率之比为55∶3
解析：　由理想变压器的工作原理知原、副线圈的电压与匝数成正比＝，解得副线圈输出电压的有效值为U2＝12 V，故灯泡能承受的最高电压应为12 V，A错误；无论是断开开关S1还是断开开关S2，副线圈的电压均不变，B错误；断开开关S1，小灯泡L2仍能正常发光，L2消耗的功率不变，则理想变压器的输出功率减小，由于理想变压器的输出功率等于输入功率，因此输入功率也减小，C正确，D错误。
答案：　C
5．(2016·全国乙卷·16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　)
A．2　　　　　　　　　 B．3
C．4 D．5
解析：　设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。
根据变压器的输入功率等于输出功率得
UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)
4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2
联立两式代入数据解得k＝3
选项B正确。
答案：　B
6．(2018·福建省毕业班质量检查)因为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4＝k∶1，模拟输电导线的电阻r＝3 Ω，T2的负载是规格为“15 V　45 W”的灯泡L。当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为(　　)
A.　　　　　　　　 B．3
C．4 D．9
解析：　由变压器的工作原理可知，变压器T1原线圈的电压为16 V，则副线圈的输出电压为16 kV，降压变压器T2的输出电压为15 V、输出电流为I4＝＝ A＝3 A，则降压变压器T2原线圈两端的电压为15 kV、输入电流为 A，又16 kV＝(15 k＋3×)V，解得k＝3，B正确。
答案：　B
7．(多选)为保证用户电压稳定在220 V，交电所需适时进行调压，如图甲所示为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动触头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变化的图线如图乙所示，则以下说法正确的是(　　)
A．u2＝190sin 50πt (V)
B．u2＝190sin 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：　根据题图乙可知用户电压的最大值U2m＝190 V，周期T＝0.02 s，则角速度ω＝＝100 π rad/s，用户电压的瞬时值表达式u2＝U2msin ωt＝190sin 100πt(V)，选项A错误，B正确；根据变压器的电压关系＝，可知U2＝U1，由于U1、n2不变，要提高U2，只能减小n1，所以P应上移，选项C错误，D正确。
答案：　BD
8．(多选)(深圳市高三年级调研考试)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为n1＝1 000匝，n2＝200匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u＝220sin 100πt(V)。副线圈中接一电动机，电阻为11 Ω，电流表示数为1 A，电表对电路的影响忽略不计。下列说法正确的是(　　)
A．此交流电的频率为100 Hz
B．电流表示数为0.2 A
C．此电动机输出功率为33 W
D．电压表示数为220 V
解析：　由交变电压表达式及正弦交流电有效值与最大值之间的关系可知，原线圈输入电压U1＝220 V，则副线圈输出电压为U2＝U1＝44 V；则电动机的输出功率为P出＝U2I2－IR＝33 W；原线圈的输入电流为I1＝I2＝0.2 A；由交变电压表达式可知，交流电的频率为50 Hz。选项A、D错误，B、C正确。
答案：　BC
9．(多选)如图是远距离输电的示意图。n1、n2是升压变压器原、副线圈的匝数，n1∶n2＝1∶20，n3、n4是降压变压器原、副线圈的匝数，n3∶n4＝40∶1。升压变压器的原线圈n1与一交变电流相连接，该交变电流的瞬时值表达式为u＝440sin 100πt (V)，下列说法正确的是(　　)
A．用电器获得的电压的有效值为220 V
B．用电器获得电压的有效值小于220 V，要想使用电器的电压变为220 V，在n1、n3、n4不变的前提下，增大n2
C．用电器获得电压的有效值大于220 V，要想使用电器的电压变为220 V，在n1、n2、n4不变的前提下，增大n3
D．通过用电器的交变电流的方向，每秒改变100次
解析：　如果输电线上不存在电阻，即不存在电压降，则有＝，＝，U1＝U＝440 V，U2＝U3，可得U4＝220 V，由于输电线存在电压降，所以U3答案：　BD
◎ 能力提升练
10．(多选)如图所示，发电机中线圈的匝数为N，面积为S，做匀速圆周运动的角速度为ω，匀强磁场的磁感应强度为B；电流表和电压表为理想电表，定值电阻的阻值为R，当变压器副线圈上的滑片P在图示位置时，变压器的匝数比n1∶n2＝1∶2；开始时发电机线圈与磁场垂直。下列判断正确的是(　　)
A．电压表的读数为2NBSω
B．电流表的读数为
C．发电机线圈由图示位置旋转周，通过电流表的电荷量为
D．P向上移动时，电压表的示数变小，电流表示数变大
解析：　感应电动势的最大值为Em＝NBSω，有效值U1＝，由＝可得，电压表读数U2＝NBSω，选项A错误；副线圈电流I2＝＝，通过电流表的电流为，选项B正确；线圈由图示位置旋转周，通过电流表的电荷量为Q＝＝，选项C正确；P向上移动时，副线圈匝数变小，电压表的示数变小，电流表示数也变小，选项D错误。
答案：　BC
11.
(多选)如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，已知n1∶n2＝1∶2，电源电压u＝220sin ωt(V)，匝数为n2的副线圈电路中接有一熔断电流I2＝1 A的保险丝，匝数为n3的副线圈电路中接一电容器，电容器上面标有“150 μF/440 V”字样，则(　　)
A．为了使保险丝不致熔断，R不能小于440 Ω
B．为了使保险丝不致熔断，R不能小于440 Ω
C．若n1∶n3＝1∶2，则电容不会被击穿
D．若n1∶n3＝1∶2，则电容可能会被击穿
解析：　由＝，有效值U1＝220 V，求出U2＝440 V。故R的最小值Rmin＝U2/I2＝440 Ω，故选项A错，B对；匝数为n3的副线圈两端的最大电压不能超过电容器上面标的440 V，即U3max＝440 V，由U1max＝220 V，＝，故求出n1∶n3＝1∶，故选项C错，D对。
答案：　BD
12．(多选)(2018·山东潍坊市高三统考)如图甲所示的电路中，理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交变电压。闭合S后，额定电压为20 V的用电器正常工作，理想交流电流表A的示数为0.1 A。已知图中元件D具有正向电流导通、反向电流截止的作用。下列判断正确的是(　　)
A．交变电流的频率为100 Hz
B．变压器原、副线圈匝数比为11∶1
C．用电器的额定功率为22 W
D．在用电器电阻不变的情况下断开开关S，用电器功率将变为原来的一半
解析：　由交变电压的u -t图象可知周期为T＝0.02 s，则频率为f＝＝50 Hz，A错误；因用电器正常工作，故副线圈输出电压的有效值为U＝20 V，原线圈输入电压的有效值为220 V，因此原、副线圈的匝数比为＝，B错误；由以上可知副线圈的输出电流为I2＝I1＝1.1 A，则用电器的额定功率为P＝UI2＝22 W，C正确；由元件D的特点可知，开关断开后，用电器两端电压的有效值减为原来的，则功率减为原来的一半，D正确。
答案：　CD
13．如图所示，匝数n＝100匝、面积为S＝0.48 m2的导线框ABCD所在处的磁感应强度大小B＝ T。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100π rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器的原副线圈匝数比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“12 V,4 Ω”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路电阻都不计。则下列说法中正确的是(　　)
A．线框转动时产生的最大感应电动势为480 V
B．降压变压器的原副线圈匝数比为5∶2
C．电流表的读数为75 mA
D．输电线的电流为10 mA
解析：　最大感应电动势为Em＝nBωS＝100××100π×0.48 V＝480 V，A错；发电机的有效电动势是480 V，升压变压器的原副线圈匝数比为2∶5，由＝，得输电电压是1 200 V，＝，线路电阻不计，U2＝U3，得＝，B错；灯泡正常发光时，P＝＝36 W。利用理想变压器功率不变原理，得发电机输出功率P＝36 W，P＝U1I1，得电流表的读数为75 mA，C对；由＝得I2＝30 mA，D错。
答案：　C