1、第一部分第十章第2讲一、选择题(15题为单选题，68题为多选题)1(2014广东湛江一模)如图所示为通过理想变压器将高压电降压后供居民使用的示意图，其中R0表示导线总电阻，如果用户数增加，下列说法正确的是()A电压表V1示数增大B电压表V2示数不变C电压表V2示数变大D变压器输入功率变大答案D解析电压表V1示数由输入电压决定，由于输入电压一定，故读数不变，A错误；根据变压器的变压比公式可以得到变压器的输出电压不变，用户数增加，导致用户总电阻减小，根据分压关系，可知用户分得的电压降低，故电压表V2示数减小，B、C错误；户数增加，输出功率变大，故变压器输入功率变大，D正确。2(2014云南一模)如
2、图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：u220sin 100t(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是()A变压器原、副线圈匝数比为101B电流表示数为1AC电流表示数为10AD副线圈中电流的频率为5Hz答案B解析由u220sin100t(V)可知，输入电压的有效值U1V220V，又知在输出端10个灯泡并联且正常发光，则知输出端电压的有效值U222V，则n1n2U1U2101，A错；灯泡正常发光时的电流I1A，输出端10个灯泡均正常发光，总电流I210I10A，根据I1I2n2n1，得出
3、电流表示数I11A，B对，C错；变压器中输出电流的频率与输入电流的频率是一致的，fHz50Hz，D错。3(2014山东烟台一模)甲图是一小型交流发电机供电原理图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向匀强磁场，理想变压器原、副线圈分别与发电机和灯泡连接，灯泡标有“220V60W”字样且正常发光。从某时刻开始计时，发电机输出端的电流随时间变化图象如图乙所示，则以下说法正确的是()At0.02s时发电机内线圈ABCD平面与磁场方向平行B电路中的电流方向每秒改变100次C变压器原、副线圈匝数之比为1511D交流发电机输出电流的函数表达式i0.2sin(50t)A答案D解析0.02s时线圈中的感应电流为零
4、，感应电动势最小，穿过线圈的磁通量变化率为零，磁通量最大，所以线圈平面与磁场方向垂直，A错误；由图乙可知T0.04s，在一个周期之内电流方向变化两次，即在1s内电流方向改变50次，B错误；灯泡标有“220V60W”字样且正常发光，所以副线圈电流I2A，由题图乙可知电流最大值Im0.2A，所以原线圈电流有效值I1A，根据理想变压器的特点即电流与匝数成反比得变压器原、副线圈匝数之比为，故C错误；由图乙可知T0.04s，50rad/s，电流最大值Im0.2A，所以交流发电机输出电流的函数表达式i0.2sin(50t)A，故D正确。4(2014山东青岛一模)如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电
5、机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻。以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是()A若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零B发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为eNBSsintC当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动D当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高答案C解析当线圈与磁场平行时，感应电流最大，A错误；从垂直中性面计时
6、，则感应电动势的瞬时值表达式为eNBScost，B错误；根据功率PUI，当电压不变，则电流增大，从而可确定触头P移动方向向上，C正确；当触头P向下移动，只会改变副线圈的电流，从而改变原线圈的电流，不会改变原线圈的电压，D错误。5(2014河北唐山一模)如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比为21，原线圈接在u220sin100t(V)的交流电源上，副线圈一端接有R55的负载电阻、熔断电流为1A的保险丝和一个灯泡D，电流表为理想电表。下列说法正确的是()AS断开时，原线圈中电流表的读数为ABS断开时，原线圈中的输入功率为220WC副线圈中输出交流电的周期为50sDS闭合时，灯泡D正常发光，原线圈
7、中电流表读数不会超过1.5A答案D解析原线圈接在u220sin100t(V)的交流电源上，所以原线圈的电压U1220V，理想变压器的原、副线圈匝数之比为21，所以副线圈电压U2U1110V，副线圈一端接有R55的负载电阻，S断开时，副线圈电流I2A2A，根据电流与匝数成反比，所以原线圈中电流表的读数为I1I21A，A错误；S断开时，副线圈输出功率P22110W220W，所以原线圈中的输入功率为220W，B错误；原线圈接在u220sin100t(V)的交流电源上，周期T0.02s，所以变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为0.02s，C错误；S闭合时，灯泡D正常发光，保
8、险丝的熔断电流是热效应的作用，所以熔断电流1A应是有效值。根据并联电路的电流关系得副线圈的电流最大值是3A，根据电流与匝数成反比，所以原线圈中电流表的读数最大是1.5A，故D正确。6(2014山东理综)如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是()A变压器输入功率为484WB通过原线圈的电流的有效值为0.6AC通过副线圈的电流的最大值为2.2AD变压器原、副线圈匝数比n1n2113答案BD解析本题主要考查变压器各物理量与匝数的关系。解题的关键是没弄清楚
9、理想变压器的工作原理和正弦交流电最大值与有效值的关系。输入功率P1P2I2U22.260W132W，选项A错误；原线圈的电流I10.6A，选项B正确；副线圈的电流最大值I2mI22.2A，选项C错误；原、副线圈的匝数比，选项D正确。注意电流表和电压表的示数是正弦交流电的有效值。7(2014江西师大附中模拟)某小型水电站的电能输送示意图如下图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压U220sin100t (V)，降压变压器的副线圈与阻值R011 的电阻组成闭合电路若将变压器视为理想变压
10、器，则下列说法中正确的是()A通过R0电流的有效值是20 AB降压变压器T2原、副线圈的电压比为41C升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率答案ABD解析通过R0的电流I A20 A，A正确。根据变压器的电压关系可知B正确。由于线路电阻，有电压损失，故C错。由于线路电阻，使输电功率有损失，故D正确。8(2014山东泰安一模)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为51，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈与热水器、抽油烟机连接。已知副线圈上的电压按图乙所示规律变化，现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是()A电压表示数为
11、44VB副线圈上电压的瞬时值表达式u220sin(100t)VC热水器消耗的功率变大D变压器的输入功率增大答案BD解析由图乙可知，交变电流的峰值是220V，角速度100 rad/s，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u220sin(100t)V，B正确；根据得，U1U21 100V，则电压表示数为1 100V，A错误；接通开关，变压器的输出功率增大，则变压器的输入功率增大，D正确；热水器消耗的功率P不变，C错误。二、非选择题9在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失。有一个电站，输送的电功率P500kW，当使用U5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相
12、差4 800kWh。求：(1)输电效率和输电线总电阻r。(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电。答案(1)60%20(2)22.4kV解析(1)由于输送功率P500kW，一昼夜输送电能EPt12 000kWh，终点得到的电能E7 200kWh，因此效率60%。输电线上的电流可由I计算，I100A，而输电线损耗功率可由PrI2r计算，其中PrkW200kW，因此可求得r20。(2)输电线上损耗功率Pr2r，原来Pr200kW，现在要求Pr10kW，计算可得输电电压应调节为U22.4kV。10一台理想变压器原、副线圈匝数比为10 1，原线圈接u100si
13、n100t(V)的交变电压、副线圈两端用导线接规格为“6V12W”的小灯。已知导线总电阻r0.5，试求：副线圈应接几盏小灯？这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光？答案4盏并联解析由，副线圈两端电压的有效值U2U1100V10V导线上的电压U线10V6V4V副线圈中的输出电流I2A8A每个小灯的额定电流IA2A应接小灯的盏数：n4(盏)连接方式为并联。11(2014温州模拟)图(a)为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如图(b)所示。若只在ce间接一只Rce400的电阻，或只在de间接一只Rde225的电阻，两种情况下电阻
14、消耗的功率均为80W。(1)请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2)求只在ce间接400电阻时，原线圈中的电流I1；(3)求ce和de间线圈的匝数比。答案(1)uab400sin(200t)V(2)0.28A或A(3)解析(1)由图(b)知200 rad/s电压瞬时值uab400sin(200t)V。(2)电压有效值U1200V理想变压器P1P2原线圈中的电流I1解得I10.28A(或A)。(3)设ab间匝数为n1，则同理由题意知解得代入数据得。12(2014苏州模拟)北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面
15、和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98 550kWh时的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1105W。求：(1)按平均每天太阳照射6h计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？(2)假若输出电压为250V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为R线8，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器。答案(1)2.19105kWh(或7.8841011J)(2)116解析(1)该发电系统的输出功率P1105W，一年内发电时间t3656h2190h一年内输出的电能EPt2.19105kWh7.8841011J(2)依题意作出如图所示的输电示意图。升压变压器原线圈的电流为I1A400A设当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则IR线5%P所以I2A25A升压变压器的匝数比为116