電能的輸送一、選擇題1(2018·江蘇)采用220 kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電當(dāng)輸送功率一定時(shí)，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?)A55 kVB110 kVC440 kV D880 kV答案C解析輸送電流I，輸電線上損失的功率PI2R()2R；為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應(yīng)變原來的2倍，即輸電電壓增大為440 kV.故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯誤2(2018·太原三模)汽油發(fā)動機(jī)內(nèi)，經(jīng)過壓縮達(dá)到一定溫度和壓力的汽油，需要火花塞點(diǎn)燃從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，而火花塞需要高達(dá)10 kV的電壓才能點(diǎn)火某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲、乙的點(diǎn)火電路，已知直流電源的電壓為12 V，升壓變壓器的輸出端接到火花塞上，開關(guān)是自動控制的，下列說法正確的是()A兩電路都不可能使火花塞點(diǎn)火，因?yàn)樽儔浩鞑荒芨淖冎绷麟妷築圖甲、乙的電路中，保持開關(guān)閉合，輸出端都會獲得持續(xù)的高壓C圖甲的電路中，只有在開關(guān)閉合或斷開瞬間，輸出端才會有高壓產(chǎn)生D圖乙的電路中，在開關(guān)斷開或閉合瞬間輸出端都會有高壓產(chǎn)生答案C解析變壓器是改變交流電的電壓的設(shè)備，由圖可知，當(dāng)甲圖中的開關(guān)接通與斷開的瞬間，左側(cè)的電流發(fā)生變化，變化的電流引起左側(cè)的線圈內(nèi)磁通量的變化，進(jìn)而引起右側(cè)的線圈內(nèi)磁通量的變化，則在右側(cè)的線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢以高壓的形式對外輸出，即可使火花塞產(chǎn)生高壓點(diǎn)火而圖乙中，右側(cè)沒有電流，所以右側(cè)的開關(guān)的接通與斷開不能引起電流的變化，所以圖乙不能使火花塞點(diǎn)火故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯誤3.(2018·江蘇二模)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u220sint(V)的交流電源上，副線圈接有R55 的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為21，電流表、電壓表均為理想電表下列說法正確的是()A電壓表的示數(shù)為220 VB電流表的示數(shù)為2 AC原線圈的輸入功率為440 WD副線圈輸出交流電的周期為2 s答案D解析A項(xiàng)，由題意知，原線圈電壓有效值為220 V，原、副線圈匝數(shù)之比為21，由變壓器原理可得：U2U1110 V，電壓表的示數(shù)為110 V，故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，副線圈的電流為I2 A2 A，由n1I1n2I2可得，I11 A，即電流表的讀數(shù)為1 A，故B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，輸入功率和輸出功率相等可得，原線圈中的輸入功率為P入P出U2I2220 W，故C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，由u220sint(V)可知，又由，解得：T2 s，理想變壓器不改變周期，故D項(xiàng)正確4(2018·山西四模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈回路接有內(nèi)阻不計(jì)的交流電流表A，副線圈回路接有定值電阻R2 ，現(xiàn)在a、b間和c、d間分別接上示波器，同時(shí)監(jiān)測得a、b間，c、d間電壓隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則下列說法中錯誤的是()AT0.02 sBn1n2551C電流表A的示數(shù)I36.4 mAD當(dāng)原線圈電壓瞬時(shí)值最大時(shí)，副線圈兩端電壓瞬時(shí)值為0答案D解析A項(xiàng)，因?yàn)樽儔浩鞑桓淖兘蛔冸娏鞯闹芷?，輸入電壓的周期T0.02 s，輸出電壓的周期T0.02 s，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，原線圈電壓的有效值U1 V220 V，副線圈電壓的有效值U2 V4 V根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，有，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，輸出功率P28 W，輸入功率為8 W，電流表的示數(shù)I1 A0.036 4 A36.4 mA，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，知當(dāng)原線圈電壓瞬時(shí)值最大時(shí)，副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值最大，故D項(xiàng)錯誤5.(2018·揭陽一模)一含有理想自耦變壓器的電路如圖所示，變壓器副線圈匝數(shù)可調(diào)，原線圈串聯(lián)定值電阻r后接在有效值為220V的正弦式交流電源上，定值電阻R4r.當(dāng)副線圈匝數(shù)調(diào)至某位置時(shí)，R和r的功率恰好相等則此時(shí)原副線圈匝數(shù)比為()A21 B41C12 D14答案C解析由電功率PI2R，當(dāng)二者的電功率相等的，則：I12·rI22·4r所以：I2I1又：聯(lián)立得：.故A、B、D三項(xiàng)錯誤，C項(xiàng)正確6.如圖所示，有一自耦變壓器接在穩(wěn)定的交流電源上，V1、V2為理想電壓表下列說法中正確的是()A若F不動，滑片P向上滑動時(shí)，V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變小B若F不動，滑片P向上滑動時(shí)，燈泡消耗的功率變小C若P不動，滑片F(xiàn)向下移動時(shí)，V1示數(shù)不變，V2示數(shù)增大D若P不動，滑片F(xiàn)向下移動時(shí)，燈泡消耗的功率變小答案D解析電壓表V1的示數(shù)由交流電源決定，與其他因素?zé)o關(guān)，A項(xiàng)錯誤；F不動，變壓器輸出電壓不變，滑片P上滑，副線圈電路總電阻減小，由歐姆定律可知，電流增大，燈泡L功率增大，B項(xiàng)錯誤；若滑片P不動，F(xiàn)下移，副線圈匝數(shù)n2減小，由變壓規(guī)律可知，輸出電壓U2減小，由歐姆定律可知，電路總電流減小，故燈泡消耗功率減小、滑動變阻器兩端電壓減小，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確7如下圖所示，為四種亮度可調(diào)的臺燈的電路示意圖，它們所用白熾燈泡相同，且都是“220 V，40 W”，當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)于20 W時(shí)，哪種臺燈消耗的功率最小)()答案C解析C圖為理想變壓器調(diào)節(jié)，而理想變壓器不消耗能量，A、B、D三圖中均利用電阻來調(diào)節(jié)燈泡上的電壓，故一定要消耗能量C項(xiàng)消耗功率最小8(2018·安徽模擬)(多選)圖1所示是調(diào)壓變壓器的原理圖，線圈AB繞在一個圓形的鐵芯上，總匝數(shù)為1000匝AB間加上如圖2所示的正弦交流電壓，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓在輸出端連接了滑動變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為Q.已知開始時(shí)滑動觸頭位于變阻器的最下端，且BP間線圈匝數(shù)剛好是500匝，變阻器的最大阻值等于72歐姆則下列判斷中正確的是()A開始時(shí)，安培表示數(shù)為0.25 AB開始時(shí)，流過R的交流電頻率25 HzC保持P的位置不動，將Q向上移動時(shí)，R消耗的功率變大D保持Q的位置不動，將P沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動少許，R消耗的功率變大答案CD解析A項(xiàng)，開始時(shí)，原副線圈的匝數(shù)比為21，所以副線圈上的輸出電壓的有效值為U2U118 V，安培表讀數(shù)為I0.25 AA項(xiàng)錯誤B項(xiàng)，變壓器不變頻，所以周期為0.02 s，頻率等于50 Hz.B項(xiàng)錯誤C項(xiàng)，保持P的位置不動，副線圈上的輸出電壓不變將Q向上移動時(shí)，R上的有效阻值減小，故消耗的功率變大C項(xiàng)正確D項(xiàng)，保持Q的位置不動，R上的有效阻值不變，將P沿逆時(shí)針方向移動少許時(shí)，副線圈的匝數(shù)增大，輸出電壓增大，故R消耗的功率變大D項(xiàng)正確9.(2018·百色三模)如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路線圈在有界勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為，匝數(shù)為N，線圈電阻不計(jì)下列說法正確的是()A電容器的電容C變小時(shí)，燈泡變亮B將原線圈抽頭P向下滑動時(shí)，燈泡變暗C若線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?，燈泡變亮D線圈處于圖示位置時(shí)，電壓表讀數(shù)為0答案C解析A項(xiàng)，電容器的電容C變小時(shí)，容抗增大，故干路電流減小，燈泡變暗，故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，矩形線圈abcd中產(chǎn)生交變電流；將原線圈抽頭P向下滑動時(shí)，原線圈匝數(shù)變小，根據(jù)變壓比公式可知，輸出電壓增大，故燈泡會變亮，故B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，若線圈轉(zhuǎn)動角速度變?yōu)?，根據(jù)電動勢最大值公式EmNBS，最大值增加為2倍；有效值E，也變?yōu)?倍；輸出電壓增大，故燈泡會變亮，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，線圈處于圖示位置時(shí)，是中性面位置，感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值為零；但電壓表的示數(shù)為有效值，故電壓表示數(shù)不為零，故D項(xiàng)錯誤10(2018·浙江模擬)智能手機(jī)無線充電器的原理類似于變壓器，由發(fā)射器和接收器組成，分別有一發(fā)射線圈和接收線圈，如圖甲所示現(xiàn)將甲圖部分電路等效成乙圖所示的電路圖，發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比n1n2221，接收線圈右側(cè)連接有4個理想二極管，若AB端輸入電壓為u311sin200t(V)，下列說法中正確的是()AC端永遠(yuǎn)是負(fù)極BCD端輸出電壓的有效值為10 VCCD端輸出電壓的頻率是100 HzD當(dāng)AB端輸入恒定直流電時(shí)，CD端輸出的也是直流電答案B解析A、C兩項(xiàng)，當(dāng)AB端輸入交流電時(shí)，由于二極管的作用是只允許正向的電流通過，所以C端永遠(yuǎn)是正極，D端永遠(yuǎn)是負(fù)極，所以CD端輸出的是直流電，故A、C兩項(xiàng)錯誤B項(xiàng)，當(dāng)AB端輸入電壓為u311sin10tV時(shí)，即原線圈的電壓有效值是220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得副線圈的電壓是10 V，副線圈右側(cè)連接有4個理想二極管，二極管具有單向?qū)щ娦裕瑘D中四個二極管左右兩側(cè)的正負(fù)極位置相反，所以不管交變電流方向怎樣，CD端就相當(dāng)于接了副線圈兩端，所以CD端輸出電壓的有效值為10 V，故B項(xiàng)正確D項(xiàng)，當(dāng)AB端輸入恒定直流電時(shí)，變壓器不起作用，CD端無電流，故D項(xiàng)錯誤11(2018·上饒三模)(多選)如圖(a)所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比n1n2554，原線圈接有交流電流表A1，副線圈電路接有交流電壓表V、交流電流表A2、滑動變阻器R等，所有電表都是理想電表，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡L的阻值恒定原線圈接入的交變電流電壓的變化規(guī)律如圖(b)所示，則下列說法正確的是()A交流電壓表V的讀數(shù)為32 VB燈泡L兩端電壓的有效值為32 VC當(dāng)滑動變阻器的觸頭P向下滑動時(shí)，電流表A2示數(shù)增大，A1示數(shù)增大D由圖(b)可知交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為100 rad/s答案AC解析A項(xiàng)，由圖(b)可知，原線圈輸入電壓有效值為440 V，根據(jù)，可得副線圈電壓為32 V，交流電壓表V的示數(shù)為有效值，即為32 V，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，設(shè)燈泡L兩端電壓的有效值為U，燈泡的阻值為r，交變電流的周期為T，根據(jù)交變電流有效值的定義有：·T，解得：U22.6 V，故B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，當(dāng)滑動變阻器的觸頭P向下滑動時(shí)，滑動變阻器阻值減小，則由歐姆定律可知，電流表A2示數(shù)增大，因?yàn)槔硐胱儔浩鬏斎牍β逝c輸出功率相等，所以電流表A1示數(shù)也增大，故C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，根據(jù)100 rad/s可知，交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度為100 rad/s，故D項(xiàng)錯誤12(2016·課標(biāo)全國)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比值為()A2 B3C4 D5答案B解析開關(guān)斷開時(shí)，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2(R2R3)，由可得原線圈兩端的電壓U15I()2，則UU1IR15I()23I；開關(guān)閉合時(shí)，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2R2，由可得原線圈兩端的電壓U14I()2，則UU14IR14I()212I，解得3，B項(xiàng)正確13(2018·廣東模擬)如圖所示，某發(fā)電機(jī)輸出功率是100 kW，輸出電壓是250 V，從發(fā)電機(jī)到用戶間的輸電線總電阻為8 ，要使輸電線上的功率損失為5%，而用戶得到的電壓正好為220 V，求升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比分別是()A16119011 B11611190C11619011 D16111190答案C解析輸電線損失功率P損100×103×5% W5×103 W，所以，輸電線電流I225 A，升壓變壓器原線圈電流I1400 A，故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比.升壓變壓器副線圈端電壓U2U14 000 V，輸電線損失電壓U損I2R線200 V，降壓變壓器原線圈電壓U3U2U損3 800 V，故降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為.故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯誤14(2018·云南一模)如圖所示，一理想變壓器由一個原線圈和兩個副線圈組成，匝數(shù)比n1n2n3321，a、b端接正弦交流電，電路中電阻R1R2R3，其余電阻均不計(jì)若R3消耗的功率為P，則R1消耗的功率為()A9P B.PC.P D.P答案B解析設(shè)R3兩端電壓為U，電流強(qiáng)度為I，則R2兩端電壓U2U2U，原線圈兩端電壓U1U3U；根據(jù)歐姆定律可得R3的電流強(qiáng)度I，R2的電流強(qiáng)度I22I，原線圈的電流強(qiáng)度I1，則：U1I1U2I2UI；解得I1I；R3消耗的功率為P，則PI2R3，則R1消耗的功率為P1(I)2R1P，故B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯誤二、非選擇題15在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失有一個小型發(fā)電站，輸送的電功率為P500 kW，當(dāng)使用U5 kV的電壓輸電時(shí)，測得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800 kW·h.求：(1)輸電效率和輸電線的總電阻r；(2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？答案(1)60%20 (2)22.4 kV解析(1)輸送功率P500 kW，一晝夜輸送電能EPt12 000 kW·h輸電線上損失的電能E4 800 kW·h終點(diǎn)得到的電能EEE7 200 kW·h，所以輸電效率60%輸電線上的電流I100 A輸電線損耗功率PRI2r，其中PR200 kW得r20 .(2)輸電線上損耗功率PR()2r原來PR200 kW，現(xiàn)在要求PR10 kW，解得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U22.4 kV.9