1、第课时变压器电能的输送 【测控导航】知识点题号1.变压器原理及应用1、2、4、6、10、122.变压器的动态变化问题5、7、8、9、113.远距离输电3、818题为单选题;911题为多选题1.(2011年新课标全国卷)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为12,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)A.U=110 V,I=0.2 A B.U=110 V,I=0.05 AC.U=110 V,I=0.2 AD.U=110 V,I=0.2 A解析:由灯泡正常发光
2、可知,U=220 V,I=0.1 A;U=U=110 V,I=I=0.2 A,电压表、电流表的示数均为有效值,故选项A正确.2.(2012年新课标全国卷)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1 900匝;原线圈为1 100匝,接在有效值为220 V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为(B)A.380 V和5.3 AB.380 V和9.1 AC.240 V和5
3、.3 AD.240 V和9.1 A解析:根据题意可知,n1=1 100匝,n2=1 900匝,由变压规律可得U2=V=380 V;由题意知,P2=2.0 kW,由P1=P2得,U1I1=P2,即I1= A9.1 A,选项B正确.3.(2013资阳模拟)一台发电机输出的电功率为50 kW,输出电压为250 V,现欲用变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为8 ,若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响,则(B)A.输送电压越高,输电线上损失的功率越大B.若升压变压器的变压比为14,输电线上损失的功率为20 kWC.若升压变压器的变压比为18,输电线上损失的功率为10 kWD.若不用升压变压器,输
4、电线上损失的功率将达到320 kW解析:根据P损=R线可知,输送功率一定时,输送电压越高,输电线上损失的功率越小,选项A错误;若升压变压器的变压比为14,输送电压升高为U2=1 000 V,输电线上损失的功率为P损=R线=8 W=2104 W,选项B正确;若升压变压器的变压比为18,输送电压升高为U2=2 000 V,输电线上损失的功率为P损=R线=8 W=5103 W,选项C错误;若不用升压变压器,输电线上损失的功率也不可能超过输出功率,所以选项D错误.4.(2012北京市朝阳区一模)一理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=21,原线圈两端接正弦式交变电流,其电压u随时间t变化的规律如图所示
5、,则副线圈两端电压的有效值和频率分别为(A)A.110 V,50 HzB.110 V,0.5 HzC.220 V,50 HzD.220 V,0.5 Hz解析:变压器不改变交变电流的频率,由题ut图像看出,该交变电压的周期T=210-2 s,故其频率f= Hz=50 Hz;由题ut图像还可看出,该交变电压的最大值Um=311 V,故其有效值U= V220 V,代入变压器的变压比公式得副线圈两端电压的有效值U2=U1=U=220 V=110 V.综上所述,正确选项为A.解决此类问题要注意:一要理解掌握变压器的变压原理,即只改变电压、电流,而不改变其频率;二要看清坐标轴刻度、单位.5.(2013惠州
6、六校联考)一理想变压器的原线圈连接一只电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节,如图所示.在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头.原线圈两端接在电压为U的交流电源上.则(B)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,电流表的读数不变D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小解析:Q位置不动,输出电压不变,P向上滑动,R阻值变大,输出电流变小,输入电流变小,电流表读数变小,选项A错,B对;P位置不动,R不变,Q向上滑动,输出电压变大,输出电流
7、变大,输入电流变大,电流表读数变大,选项C、D错.6.如图所示,L1和L2是输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器.若已知变压比为1 0001,变流比为1100,并且知道电压表示数为220 V,电流表示数为10 A,则输电线的输送功率为(C)A.2.2103 WB.2.210-2WC.2.2108 WD.2.2104 W解析:根据=,=得,U1=2.2105 V,I1=1 000 A,所以输电线的输送功率P=U1I1=2.2108 W,选项C正确.7.(2013自贡模拟)如图所示,M是一个小型理想变压器,原、副线圈匝数之比n1n2=101,接线柱a、b接一正弦交流电源,电压u=220sin 1
8、00t(V).变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小),R1为一定值电阻.下列说法正确的是(D)A.当R2所在处出现火情时,电阻R1的功率变小B.当R2所在处出现火情时,电压表V2的示数变大C.当R2所在处出现火情时,电流表A的示数变小D.电压表V1示数为22 V解析:根据题意,输入电压的有效值U1=220 V,再根据变压比公式可知,副线圈的输出电压为U2=22 V,因为输入电压决定输出电压,所以当R2所在处出现火情时,副线圈电压不变,仍是22 V,即电压表V1示数仍是22 V,选项D正确;当R2所在处出现火情时,R2随温度升高而减小
9、,副线圈电路的总电阻减小,输出电流I2增大,电阻R1的功率P=R1变大,R2两端的电压U=U2-I2R1变小,即电压表V2的示数变小,输入电流I1=I2=0.1I2变大,所以电流表A的示数变大,选项A、B、C错误.8.在如图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,下列说法中正确的是(C)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减小解析:设升压变压器原、副线圈的匝数比为N1、降压变压器的匝数比为N2、发电厂输出电压为U1,输出功率为
10、P1,则升压变压器的输出电压为,输电线中的电流为,输电线上损耗的功率为,降压变压器输出电压为,输电线上损耗的功率占总功率的比例为,可见,当输出功率P1增大时,选项C正确,选项A、B、D错误.9.(2013德州高三期末)如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为559,副线圈接有一定值电阻R和热敏电阻RT(电阻随温度升高而减小),原线圈所接电源电压按图(乙)所示规律变化,则下列说法正确的是(AD)A.原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100tVB.电压表示数为36VC.热敏电阻RT周围环境温度升高,电流表的示数减小D.热敏电阻RT周围环境温度升高,变压器的输入功率增大解析:由图(
11、乙)知原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=220sin100tV,故选项A对;由于U1=220 V及电压比公式=,解得U2=36 V,故选项B错误;热敏电阻RT周围环境温度升高,其阻值减小,变压器的输出电流增大,从而导致变压器的输入电流增大,电流表示数增大,变压器的输入功率增大,故选项C错误,D正确.10.(2012年山东卷)图(甲)是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图(乙)所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,V为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正
12、确的是(BC)A.电压表的示数等于5 VB.电压表的示数等于 VC.实现点火的条件是1 000D.实现点火的条件是1 000,选项C正确,选项D错误.11.(2013达州模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,b是原线圈的中心接头,电压表V和电流表A均为理想电表,除滑动变阻器电阻R以外其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1=220sin 100t(V).下列说法中正确的是(AC)A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22 VB.t= s时,点c、d间的电压瞬时值为110 VC.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变大D
13、.单刀双掷开关与a连接,滑动变阻器触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小解析:输入电压的有效值U1=220 V,当单刀双掷开关与a连接时,输出电压U2=U1=220 V=22 V,电压表的示数为22 V,选项A正确;将t= s代入u1=220sin 100t(V)可得,此时点c、d间的电压瞬时值为110 V,选项B错误;当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈的匝数减半,副线圈的输出电压和电流加倍,电压表和电流表的示数均变大,选项C正确;单刀双掷开关与a连接,滑动变阻器触头P向上移动的过程中,输出电压不变,副线圈电路的总电阻增大,输出电流变小,所以电压表的示数不变,电流表的示数变小,选项
14、D错误.12.如图所示,理想变压器有两个副线圈,原线圈1接220 V交流电源,副线圈2的匝数为30匝,两端接有“12 V12 W”的灯泡L,副线圈3的输出电压为110 V,两端接有电阻R.若L正常发光,且通过R的电流为0.4 A,求: (1)副线圈3的匝数n3;(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1.解析:(1)对两个副线圈使用电压关系:=得n3=n2=30匝=275匝.(2)根据=,得n1=n2=550匝;对整个变压器由功率方程列式I1U1=I2U2+I3U3,所以I1= A0.255 A.答案:(1)275匝(2)550匝0.255 A对于有两组以上的副线圈的变压器,电压与匝数成正比关系仍成立,而电流与匝数成反比的规律不再成立,但在任何情况下电流的关系都可以根据变压器的输入功率等于输出功率进行求解,即U1I1=U2I2+U3I3+,或n1I1=n2I2+n3I3+.