1、第二讲 变压器 远距离输电1.一个理想变压器的次级线圈与初级线圈匝数比为 10:1，把初级线圈接入 u22 2sin(100t)V 的交流电源上，那么()A用交流电压表测量次级输出电压为 220 2VB次级线圈上的交流电的频率为 500 HzC次级接入 R1k 的负载电阻，则通过初级线圈的电流有效值为 2.2AD次级接入 R1k 的负载，则在14周期内负载 R 上产生热量为0.242J解析 该题考查变压器的原理变压器能够改变交变电压，但不改变交流电的频率由表达式可知，电压有效值 U122V，频率 f50Hz，U2n2n1U1220V，A、B 均不正确I2U2R 0.22A，I1n2n1I22.
2、2A，C 选项正确由 PI22Rt，可知 D 选项正确答案 CD2如图是远距离输电的示意图，下列说法正确的是()Aa 是升压变压器，b 是降压变压器Ba 是降压变压器，b 是升压变压器Ca 的输出电压等于 b 的输入电压Da 的输出电压等于输电线上损失的电压解析 远距离输电提高电压可以减小能量在输送过程中的损失，a的输出电压b 的输入电压导线上的电压，B、C、D 错误答案 A3.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为 n.原线圈接正弦交流电压 U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为 R.当输入端接通电源后，电流表读数为 I，电动机带动一重物匀速上升下列判断正确的是(
3、)A电动机两端电压为 IRB电动机消耗的功率为 I2RC原线圈中的电流为 nID变压器的输入功率为UIn解析 因电动机是非纯电阻电路，UIR，PI2R，A、B 错；电动机两端电压为Un，故电动机消耗的功率为UIn，即为变压器的输入功率原线圈中的电流 I0In，D 对，C 错答案 D4如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1，R120，R230，C 为电容器已知通过 R1 的正弦交流电电流如图所示，则()A交流电的频率为 0.02HzB原线圈输入电压的最大值为 200 2VC电阻 R2 的电功率约为 6.67WD通过 R3 的电流始终为零解析 根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频
4、率相同，周期为 0.02s、频率为 50Hz，A 错；由图可知通过 R1 的电流最大值为 Im1A，根据欧姆定律可知其最大电压为 Um20V，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 200V，B错；因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过 R3 和电容器，D 错；根据正弦交流电的峰值和有效值关系和并联电路特点可知，电阻 R2 的电流有效值为 IImR12R2，电压有效值为 UUm2V，电阻 R2 的电功率为 P2UI203 W，C 对答案 C5某水电站，用总电阻为 2.5 的输电线输电给 500km 外的用户，其输出电功率是 3106kW.现用 500kV 电压
5、输电，则下列说法正确的是()A输电线上输送的电流大小为 2.0105AB输电线上由电阻造成的损失电压为 15kVC若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9108 kWD输电线上损失的功率为 PU2r，U 为输电电压，r 为输电线的电阻解析 输电线上输送的电流为 IPU3106103500103 A6103A，A项错误；输电线上损失的电压为 U损IR61032.5V1.5104V15kV，B 项正确；当用 5kV 电压输电时，输电线上损失的功率不会超过 3106kW，与实际情况相背，故 C 项错误；当用公式 PU2r 计算损失的功率时，U 为输电线上损失的电压而不是输电电压，D 项
6、错误答案 B6如图所示，50 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B 210 T 的水平匀强磁场中，线框面积 S0.5 m2，线框电阻不计线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 200 rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V 60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为 10 A，下列说法正确的是()A图示位置穿过线框的磁通量为零B线框中产生交变电压的有效值为 500 2VC变压器原、副线圈匝数之比为 25:11D允许变压器输出的最大功率为 5000W解析 图示位置为中性面，穿过线框的磁通量为最大，A 项错；线框中产生交变电压的最大值为
7、 EmaxNBS500 2V，其有效值应为 UEmax2 500V，B 项错；副线圈接入一只“220V60W”灯泡，且灯泡正常发光，故副线圈的电压为 220V，根据原副线圈的电压比等于匝数比，即等于 25:11，C 项对；熔断器允许通过的最大电流为 10A，即原线圈上的最大功率为 5000W，根据能量守恒知，允许变压器输出的最大功率为 5000W，故 D 项对答案 CD7一理想变压器原、副线圈的匝数比为 10:1，原线圈输入电压的变化规律如图所示，副线圈所接电路如图所示，P 为滑动变阻器的触头下列说法正确的是()A副线圈输出电压的频率为 50 HzB副线圈输出电压的有效值为 31VCP 向右移
8、动时，原、副线圈的电流比减小DP 向右移动时，变压器的输出功率增加解析 由图可知，周期 T2102 s，频率 f50 Hz，A 对；原线圈输入电压的最大值 Um310 V，有效值为 U1Um2220V，根据U1U2n1n2，副线圈输出电压的有效值为 U222010 V22V，B 错；根据 U1I1U2I2，I1I2U2U1n2n1，所以，不管 P 如何移动，原、副线圈的电流比不变，C 错；变压器的输出功率 P2U22R，P 向右移动时，电阻变小，变压器的输出功率增加，D 对答案 AD8如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R1、R2、R3 和 R4 均为固定电阻，开关 S
9、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()AU2 变小，I3 变小 BU2 不变、I3 变大CI1 变小、I2 变小DI1 变大、I2 变大解析 因为变压器的匝数与 U1 不变，所以 U2 不变当 S 断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流 I2 减小，由于输入功率等于输出功率，所以 I1 也将减小，C 正确；因为 R2 的电压减小，故 R2、R3 两端的电压将增大，I3 变大，B 正确答案 BC9.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将
10、原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡 L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表 V1、V2 和理想交流电流表 A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关 S 闭合后()AA1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值不变BA1 示数变大，A1 与 A2 示数的比值变大CV2 示数变小，V1 与 V2 示数的比值变大DV2 示数不变，V1 与 V2 示数的比值不变解析 当开关 S 闭合后，输出功率变大，所以，由 PUI，可知A1 示数变大，根据变压器的原、副线圈的电流比等于匝数反比，可判断 A 对，B 错；根据变压器的原、副线圈的电压比等于匝数之比，V1示数不变，故 V2 示
11、数也不变，V1 与 V2 示数的比值一定也不变，C 错，D 对答案 AD10.如图所示，一理想变压器原副线圈匝数之比为 4:1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中 R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表下列结论正确的是()A若电压表读数为 6V，则输入电压的最大值为 24 2VB若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的 2 倍，则电流有的读数减小到原来的一半C若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的 2 倍，则输入功率也增加到原来的 2 倍D若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的 2 倍，则输出功率增加到原来的 4 倍解析 若电压表读数为 6V，则输入电压有效值为
12、U1n1n2U224V，因此其最大值为 24 2V，A 正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的 2 倍，则输出电压也增加到原来的 2 倍，电流表示数应增加到原来的 2 倍，B 错；若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的 2 倍，则输出电流减小到原来的一半，输入功率等于输出功率即 PIU 也减小到原来的一半，C 错；若保持负载电阻的阻值不变，输入电压增加到原来的 2 倍，输出电压增大到原来的 2 倍，则由 PU2R 可知输出功率增加到原来的 4 倍，D 正确答案 AD11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
13、S0.05m2，线圈转动的频率为 50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B 2 T.用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220V11 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，电路如图所示，求：(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大？解析(1)根据 EmNBS1100 2V，得输出电压的有效值为 U1Em21100V.(2)由U1U2n1n2可得 n1:n25:1.(3)I1 PU12110001100A20A.答案(1)1100V(2)5:1(3)20 A12有一台内阻为 4
14、 的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示升压变压器匝数比为 1:4，降压变压器的匝数比为 4:1，输电线的电阻 R4，全校共 22 个班，每班有“220V 40W”的灯 6 盏若保证全部电灯正常发光，则：(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电效率是多少？(4)若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？解析(1)对降压变压器 U2I2U3I3nP灯22640W5280W而 U241U3880VI2 nP灯U26A对升压变压器 U1I1U2I2I22RU2I2 5424W.(2)U2U2I2R904 V，U114U2226V又U1I1U2I2，I1U2I2U1 24AEU1I1r322V.(3)P有P出100%52805424100%97%.(4)灯数减半时，发电机输出功率为 P2676W故发电机输出功率不减半答案(1)5424W(2)322V(3)97%(4)不减半