第2講 變壓器 遠距離輸電基礎(chǔ)鞏固練1遠距離輸電時，在輸送電功率不變的條件下()A只有增大導(dǎo)線的電阻，才能減小電流，提高輸電效率B提高輸電電壓，能減小電流，提高輸電效率C提高輸電電壓勢必增大輸電導(dǎo)線上的能量損耗D提高輸電電壓勢必增大輸電導(dǎo)線上的電流答案：B2.如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12，副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220 V，額定功率為22 W，原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光，若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則()AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.06 ACU110 V，I0.2 ADU110 V，I0.2 A答案：A3(多選)如圖所示，R是一個光敏電阻，其阻值隨光照強度的增加而減小。理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1220sin 100t(V)，則()A電壓表的示數(shù)為22 VB在天逐漸變黑的過程中，電流表的示數(shù)變小C在天逐漸變黑的過程中，電流表的示數(shù)變大D在天逐漸變黑的過程中，理想變壓器的輸入功率變小解析：原線圈中的輸入電壓為220 V，由原、副線圈的匝數(shù)比可得，副線圈中電壓表的示數(shù)為22 V；在天逐漸變黑的過程中，光敏電阻的阻值變大，由于電壓不變，所以電流表的示數(shù)變小，則原線圈中電流表的示數(shù)變小，輸入功率也變小。綜上分析可知，選項B、D正確。答案：BD4如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為553，原線圈a、b間輸入交流電瞬時值的表達式為u220sin (100t) V，副線圈兩端接有兩只標(biāo)有“24 W”字樣的燈泡，當(dāng)開關(guān)S1和S2都閉合時，兩燈泡均正常發(fā)光，下列說法中正確的是()A兩只燈泡能承受的最高電壓為12 VB斷開開關(guān)S1，副線圈兩端的電壓將變大C斷開開關(guān)S1，變壓器原線圈的輸入功率將變小D該變壓器原、副線圈的輸入、輸出功率之比為553解析：由理想變壓器的工作原理知原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，解得副線圈輸出電壓的有效值為U212 V，故燈泡能承受的最高電壓應(yīng)為12 V，A錯誤；無論是斷開開關(guān)S1還是斷開開關(guān)S2，副線圈的電壓均不變，B錯誤；斷開開關(guān)S1，小燈泡L2仍能正常發(fā)光，L2消耗的功率不變，則理想變壓器的輸出功率減小，由于理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，因此輸入功率也減小，C正確，D錯誤。答案：C5(2016·全國乙卷·16)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，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A2B3C4 D5解析：設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時，副線圈電流為4kI。根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得UII2R1(kI)2(R2R3)4UI(4I)2R1(4kI)2R2聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k3選項B正確。答案：B6(2018·福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查)因為模擬遠距離交流輸電的電路，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比n1n21k，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比n3n4k1，模擬輸電導(dǎo)線的電阻r3 ，T2的負(fù)載是規(guī)格為“15 V45 W”的燈泡L。當(dāng)T1的輸入電壓為16 V時L正常發(fā)光，兩個變壓器可視為理想變壓器，則k的值為()A.B3C4 D9解析：由變壓器的工作原理可知，變壓器T1原線圈的電壓為16 V，則副線圈的輸出電壓為16 kV，降壓變壓器T2的輸出電壓為15 V、輸出電流為I4 A3 A，則降壓變壓器T2原線圈兩端的電壓為15 kV、輸入電流為 A，又16 kV(15 k3×)V，解得k3，B正確。答案：B7(多選)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V，交電所需適時進行調(diào)壓，如圖甲所示為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓。某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的圖線如圖乙所示，則以下說法正確的是()Au2190sin 50t (V)Bu2190sin 100t(V)C為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)下移D為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)上移解析：根據(jù)題圖乙可知用戶電壓的最大值U2m190 V，周期T0.02 s，則角速度100 rad/s，用戶電壓的瞬時值表達式u2U2msin t190sin 100t(V)，選項A錯誤，B正確；根據(jù)變壓器的電壓關(guān)系，可知U2U1，由于U1、n2不變，要提高U2，只能減小n1，所以P應(yīng)上移，選項C錯誤，D正確。答案：BD8(多選)(深圳市高三年級調(diào)研考試)如圖所示，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n11 000匝，n2200匝，原線圈中接一交變電源，交變電源電壓u220sin 100t(V)。副線圈中接一電動機，電阻為11 ，電流表示數(shù)為1 A，電表對電路的影響忽略不計。下列說法正確的是()A此交流電的頻率為100 HzB電流表示數(shù)為0.2 AC此電動機輸出功率為33 WD電壓表示數(shù)為220 V解析：由交變電壓表達式及正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系可知，原線圈輸入電壓U1220 V，則副線圈輸出電壓為U2U144 V；則電動機的輸出功率為P出U2I2IR33 W；原線圈的輸入電流為I1I20.2 A；由交變電壓表達式可知，交流電的頻率為50 Hz。選項A、D錯誤，B、C正確。答案：BC9(多選)如圖是遠距離輸電的示意圖。n1、n2是升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)，n1n2120，n3、n4是降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)，n3n4401。升壓變壓器的原線圈n1與一交變電流相連接，該交變電流的瞬時值表達式為u440sin 100t (V)，下列說法正確的是()A用電器獲得的電壓的有效值為220 VB用電器獲得電壓的有效值小于220 V，要想使用電器的電壓變?yōu)?20 V，在n1、n3、n4不變的前提下，增大n2C用電器獲得電壓的有效值大于220 V，要想使用電器的電壓變?yōu)?20 V，在n1、n2、n4不變的前提下，增大n3D通過用電器的交變電流的方向，每秒改變100次解析：如果輸電線上不存在電阻，即不存在電壓降，則有，U1U440 V，U2U3，可得U4220 V，由于輸電線存在電壓降，所以U3<U2，U4<220 V；若要提高U4電壓值，根據(jù)變壓規(guī)律，僅增加n2匝數(shù)即可，A、C錯誤，B正確。由題意知100 rad/s，所以f50 Hz，則電流方向每秒改變100次，D正確。答案：BD能力提升練10(多選)如圖所示，發(fā)電機中線圈的匝數(shù)為N，面積為S，做勻速圓周運動的角速度為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B；電流表和電壓表為理想電表，定值電阻的阻值為R，當(dāng)變壓器副線圈上的滑片P在圖示位置時，變壓器的匝數(shù)比n1n212；開始時發(fā)電機線圈與磁場垂直。下列判斷正確的是()A電壓表的讀數(shù)為2NBSB電流表的讀數(shù)為C發(fā)電機線圈由圖示位置旋轉(zhuǎn)周，通過電流表的電荷量為DP向上移動時，電壓表的示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大解析：感應(yīng)電動勢的最大值為EmNBS，有效值U1，由可得，電壓表讀數(shù)U2NBS，選項A錯誤；副線圈電流I2，通過電流表的電流為，選項B正確；線圈由圖示位置旋轉(zhuǎn)周，通過電流表的電荷量為Q，選項C正確；P向上移動時，副線圈匝數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小，電流表示數(shù)也變小，選項D錯誤。答案：BC11.(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3，已知n1n212，電源電壓u220sin t(V)，匝數(shù)為n2的副線圈電路中接有一熔斷電流I21 A的保險絲，匝數(shù)為n3的副線圈電路中接一電容器，電容器上面標(biāo)有“150 F/440 V”字樣，則()A為了使保險絲不致熔斷，R不能小于440 B為了使保險絲不致熔斷，R不能小于440 C若n1n312，則電容不會被擊穿D若n1n312，則電容可能會被擊穿解析：由，有效值U1220 V，求出U2440 V。故R的最小值RminU2/I2440 ，故選項A錯，B對；匝數(shù)為n3的副線圈兩端的最大電壓不能超過電容器上面標(biāo)的440 V，即U3max440 V，由U1max220 V，故求出n1n31，故選項C錯，D對。答案：BD12(多選)(2018·山東濰坊市高三統(tǒng)考)如圖甲所示的電路中，理想變壓器原線圈接圖乙所示的正弦交變電壓。閉合S后，額定電壓為20 V的用電器正常工作，理想交流電流表A的示數(shù)為0.1 A。已知圖中元件D具有正向電流導(dǎo)通、反向電流截止的作用。下列判斷正確的是()A交變電流的頻率為100 HzB變壓器原、副線圈匝數(shù)比為111C用電器的額定功率為22 WD在用電器電阻不變的情況下斷開開關(guān)S，用電器功率將變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯河山蛔冸妷旱膗 ­t圖象可知周期為T0.02 s，則頻率為f50 Hz，A錯誤；因用電器正常工作，故副線圈輸出電壓的有效值為U20 V，原線圈輸入電壓的有效值為220 V，因此原、副線圈的匝數(shù)比為，B錯誤；由以上可知副線圈的輸出電流為I2I11.1 A，則用電器的額定功率為PUI222 W，C正確；由元件D的特點可知，開關(guān)斷開后，用電器兩端電壓的有效值減為原來的，則功率減為原來的一半，D正確。答案：CD13如圖所示，匝數(shù)n100匝、面積為S0.48 m2的導(dǎo)線框ABCD所在處的磁感應(yīng)強度大小B T。線框繞垂直于磁場的軸OO以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與理想升壓變壓器相連進行遠距離輸電，升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為25，理想降壓變壓器副線圈接入一只“12 V,4 ”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，線框、輸電線路電阻都不計。則下列說法中正確的是()A線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為480 VB降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為52C電流表的讀數(shù)為75 mAD輸電線的電流為10 mA解析：最大感應(yīng)電動勢為EmnBS100××100×0.48 V480 V，A錯；發(fā)電機的有效電動勢是480 V，升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為25，由，得輸電電壓是1 200 V，線路電阻不計，U2U3，得，B錯；燈泡正常發(fā)光時，P36 W。利用理想變壓器功率不變原理，得發(fā)電機輸出功率P36 W，PU1I1，得電流表的讀數(shù)為75 mA，C對；由得I230 mA，D錯。答案：C8