課后分級演練(三十二) 變壓器 電能的輸送【A級基礎(chǔ)練】1如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，R120 ，R230 ，C為電容器已知通過R1的正弦式交流電如圖乙所示，則()A交流電的頻率為0.02 HzB原線圈輸入電壓的最大值為27 VC電阻R2的電功率約為6.67 WD通過R3的電流始終為零解析：C由圖乙可知交流電頻率為50 Hz，所以A錯副線圈電壓最大值U2I1mR120 V，由可知，原線圈電壓的最大值U1200 V，B錯R1和R2并聯(lián)，P26.67 W，故C正確因電容器接交流電有充放電電流，故D錯2如圖1甲所示，一理想變壓器給一個小燈泡供電當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時，額定功率為10 W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40 ，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是()A變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u220sin t(V)B電壓表的示數(shù)為220 VC變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為111D變壓器的輸入功率為110 W解析：C由題圖乙可知100 rad/s，則變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u220sin 100t(V)，A錯誤小燈泡的額定功率P10 W，由P可得小燈泡的額定電壓U20 V，小燈泡恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為20 V，B錯誤根據(jù)變壓器變壓比公式U1U2n1n2，可得，C正確根據(jù)額定功率為10 W的小燈泡恰好正常發(fā)光，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率可知D錯誤3.(多選)(2017湖南長沙三月模擬)圖中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為21，電阻R110 ，R220 ，兩電表均為理想交流電表若R1兩端電壓瞬時值表達式為u110sin 100t V則下列說法正確的是()A電流表的示數(shù)為0.5 AB電壓表的示數(shù)為14.14 VCR2消耗的功率為20 WD原線圈輸入交流電頻率為100 Hz解析：ACR1兩端電壓UR110 V，R1中電流IR1 A1 A，則副線圈中電流I1IR11 A，再由I1I2n2n112，可知原線圈中電流I10.5 A，則A項正確電壓表測R2兩端電壓UR2I2R220 V，B錯誤R2消耗的功率PR2IR220 W，C正確因變壓器不改變交流電的周期和頻率，由R1兩端電壓瞬時值表達式110sin 100t V，可知原線圈輸入交流電頻率f Hz50 Hz，D錯誤4.(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為21.電池和交變電源的電動勢都為6 V，內(nèi)阻均不計下列說法正確的是()AS與a接通的瞬間，R中無感應(yīng)電流BS與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0CS與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3 VDS與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為21解析：BC 由理想變壓器的原理可知，當(dāng)S與a接通電流穩(wěn)定時，由于通過原線圈與副線圈中的磁通量不發(fā)生變化，故在副線圈中無感應(yīng)電流，但在剛接通瞬間，副線圈兩端的電壓不為零，R中有感應(yīng)電流，故A錯誤，B正確；當(dāng)S與b接通穩(wěn)定后，原線圈中接有交變電流，由變壓器的變壓比可得副線圈兩端電壓為3 V，C正確；變壓器并不改變交變電流的頻率，D錯誤5(2017天津和平質(zhì)量調(diào)查)如圖甲所示電路中，L1、L2、L3為三只“6 V3 W”的燈泡，變壓器為理想變壓器，各電表均為理想電表，當(dāng)ab端接如圖乙所示的交變電壓時，三只燈泡均正常發(fā)光下列說法中正確的是()A變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為31B輸出端交流電的頻率為50 HzC電流表的示數(shù)為0.5 AD電壓表的示數(shù)為18 V解析：B燈泡正常發(fā)光電流為IP/U0.5 A，則原線圈中電流為I0.5 A，副線圈中電流為2I1 A，所以原、副線圈匝數(shù)之比n1n2I2I121，故選項AC錯誤；又副線圈電壓為6 V，而原線圈輸出電壓等于18 V6 V12 V，可得原、副線圈的電壓之比21，即電壓表示數(shù)為12 V，選項D錯誤；由“ut圖象可知，交流電的周期T0.02 s，所以頻率為f1/T50 Hz，故選項B正確6.(多選)(2017山東濰坊中學(xué)一模)如圖所示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈通過導(dǎo)線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關(guān)S處于斷開狀態(tài)當(dāng)S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光下列說法中正確的是()A燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等B燈泡L2兩端的電壓變小C燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變D變壓器原線圈的輸入功率不變解析：AB當(dāng)S閉合后，根據(jù)I1n1I2n2可知，因為是降壓變壓器，n1>n2，則I1<I2，I1等于燈泡L1的電流，I2是燈泡L2和L3的電流之和，則燈泡L1、L2中的電流有效值可能相等，故A正確；當(dāng)S閉合后，副線圈回路總電阻變小，輸出功率變大，輸出電流變大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率變大，輸入電流變大，燈泡L1分擔(dān)的電壓變大，燈泡L1變亮，則原線圈兩端電壓減小，又原副線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端電壓變小，燈泡L2兩端的電壓變小，L2變暗，故B正確，C、D錯誤7.如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V，調(diào)節(jié)前后()A副線圈中的電流比為12B副線圈輸出功率比為21C副線圈的接入匝數(shù)比為21D原線圈輸入功率比為12解析：C設(shè)原線圈輸入電壓為U1，原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈輸出電壓為U2，副線圈的匝數(shù)為n2，則，當(dāng)副線圈的輸出電壓降為原來的一半時，副線圈的匝數(shù)減為原來的，C項正確；由I2可知，副線圈的電流減為原來的一半，A項錯誤；由P可知，副線圈輸出的功率減為原來的，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，因此原線圈的輸入功率也減為原來的，B、D項錯誤8(2017南昌模擬)某供電系統(tǒng)是由交流發(fā)電機輸出電壓和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖所示圖中R0表示輸電線的電阻則()A當(dāng)電壓表V1示數(shù)減小，而用電器負載不變時，不改變觸頭位置，電流表A1示數(shù)增大B當(dāng)電壓表V1示數(shù)減小，而用電器負載不變時，適當(dāng)上移觸頭P，可使電流表A2示數(shù)不變C當(dāng)電壓表V1示數(shù)不變，而用電器負載增加時，不改變觸頭位置，電流表A1示數(shù)不變D當(dāng)電壓表V1示數(shù)不變，而用電器負載增加時，適當(dāng)上移觸頭P，電流表A1示數(shù)一定減小解析：BV1讀數(shù)減小導(dǎo)致V2讀數(shù)減小，負載電阻不變，導(dǎo)致I2減小，I1減小，A錯誤；電壓關(guān)系為，減小U1同時增大n2可以使得U2不變，I2不變，B正確；U1不變，又不改變觸頭位置則U2不變，此時增加負載(即減小負載電阻)，I2增大，從而I1增大，C錯誤；根據(jù)，在U1不變時，上移觸頭，U2增大，此時增加負載，I2增大，從而I1增大，D錯誤9如圖所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖象，則()A用戶用電器上交流電的頻率是100 HzB發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500 VC輸電線的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定D當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小解析：D由題圖乙知，交流電的周期為0.02 s，所以頻率f50 Hz，A錯誤發(fā)電機輸出交流電的電壓最大值為Um500 V，故有效值U250 V，B錯誤輸電線電流I線，可見I線與R線及用戶電路有關(guān)，C錯誤當(dāng)用戶用電器總電阻增大時，P用減小，I用減小，I線減小，輸電線上損失的電功率P損IR線減小，D正確10.普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()Aab接MN、cd接PQ，Iab<IcdBab接MN、cd接PQ，Iab>IcdCab接PQ、cd接MN，Iab<IcdDab接PQ、cd接MN，Iab>Icd解析：B高壓輸電線上的電流較大，測量時需把電流變小，即副線圈中的電流較小，由可知：n2較大，n1較小，所以ab接MN，cd接PQ，Iab>Icd.選項B正確【B級提升練】11.(2017西安八校聯(lián)考)如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2225，電阻R1R225 ，D為理想二極管，原線圈接u220sin 100t(V)的交流電，則()A交流電的頻率為100 HzB通過R2的電流為1 AC通過R2的電流為 AD變壓器的輸入功率為200 W解析：C由原線圈交流電瞬時值表達式可知，交變電流的頻率f50 Hz，A項錯；由理想變壓器變壓規(guī)律可知，輸出電壓U250 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍蛔冸娏髅總€周期只有一半時間有電流通過R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，TUU225 V，由歐姆定律可知，通過R2的電流為 A，B項錯，C項正確；其功率P2UI50 W，而電阻R1的電功率P1100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為PP1P250 W，D項錯12(多選)(2017廣東適應(yīng)性考試)如圖甲所示為一理想自耦變壓器，A、B端輸入電壓如圖乙所示，A1、V1和A2、V2分別是接入原線圈和副線圈中的理想交流電流表和電壓表，其示數(shù)分別用I1、U1、I2、U2表示，R為定值電阻，現(xiàn)將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在P轉(zhuǎn)動過程中，電流表和電壓表示數(shù)均未超過其量程下列選項中能正確反映I1、I2、U1、U2變化規(guī)律的是()解析：AC將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動的過程中，原線圈輸入電壓不變，電壓表V1示數(shù)U1不變，副線圈匝數(shù)均勻增大，根據(jù)變壓比公式，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電壓表V2示數(shù)U2均勻增大，選項A、C正確電流表測量的是電流有效值，將滑片P從圖示位置逆時針勻速轉(zhuǎn)動的過程中，副線圈輸出電壓U2均勻增大，電阻R中電流均勻增大，電流表A2示數(shù)I2均一勻增大，選項D錯誤根據(jù)輸出功率等于輸入功率，可知輸入電流增大，電流表A1示數(shù)I1增大，或者根據(jù)電流表A1示數(shù)I1為電流有效值，不可能呈正弦變化，選項B錯誤13(多選)在山區(qū)發(fā)展小水電站，大大減少了農(nóng)民砍伐林木為燃料的需求，保護了森林面積1 400萬畝為了監(jiān)測并保證小水電的安全穩(wěn)定和連續(xù)供電，在電路中安裝有交流電流表和電壓表，如圖所示已知交流發(fā)電機電動勢為E，內(nèi)阻為r，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，每條輸電線的電阻均為R，其余電線電阻不計理想電壓表V1、V2、V3、V4的示數(shù)分別為U1、U2、U3、U4，理想電流表A1、A2、A3、A4的示數(shù)分別I1、I2、I3、I4.下列說法正確的是()A電源的輸出功率為I1EB輸電線損失的電功率為I2(U2U3)C輸電線路的輸電效率D當(dāng)用戶端消耗的電功率增大時，電壓表示數(shù)均不變，電流表示數(shù)均增大解析：BC電源的輸出功率為理想升壓變壓器T1的輸入功率，故P1I1EIr，選項A錯誤輸電線損失的電功率P損I2U損I2(U2U3)，選項B正確理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，故輸電線路的輸電效率，選項C正確當(dāng)用戶端消耗的電功率增大時，由PI2R知，I4增大，由理想變壓器中電流和匝數(shù)成反比知，電流表示數(shù)均增大；由閉合電路歐姆定律得，理想升壓變壓器T1的輸入電壓U1EI1r，因為I1增大，所以U1減小，由理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比知，電壓表示數(shù)均變小，選項D錯誤14(多選)如圖所示，電阻不計的金屬導(dǎo)軌PQ、MN水平平行放置，間距為L，導(dǎo)軌的P、M端接到原、副線圈匝數(shù)比為n1n212的理想變壓器的原線圈兩端，變壓器的副線圈接有阻值為R的電阻在兩導(dǎo)軌間x0區(qū)域有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場，磁場的磁感應(yīng)強度BB0sin 2kx，一阻值不計的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好開始時導(dǎo)體棒處于x0處，從t0時刻起，導(dǎo)體棒ab在沿x正方向的力F作用下做速度為v的勻速直線運動，則()A導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的交變電流的頻率為kvB交流電壓表的示數(shù)為2B0LvC交流電流表的示數(shù)為D在t時間內(nèi)力F做的功為解析：AD在t時刻ab棒的坐標為xvt，感應(yīng)電動勢eBLvB0Lvsin 2kvt，則2kv，交變電流的頻率為fkv，故A正確原線圈兩端電壓的有效值為U1，由得，副線圈兩端電壓的有效值為U2B0Lv，故交流電壓表的示數(shù)為B0Lv，故B錯誤副線圈中電流有效值為I2，由得，原線圈中電流有效值為I1，所以交流電流表的示數(shù)為，故C錯誤在t時間內(nèi)力F做的功等于R產(chǎn)生的熱量，即Wt，故D正確15三峽水利樞紐工程是流域治理開發(fā)的關(guān)鍵工程，是中國規(guī)模最大的水利工程，樞紐控制流域面積為1106 km2，占長江流域面積的56%，壩址處年平均流量為Q4.511011 m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運三方面，在發(fā)電方向，三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺，總裝機容量指26臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率為P1.82107 kW.年平均發(fā)電量約為W8.401010 kWh，該工程于2009年全部竣工，電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電，以緩解這兩個地區(qū)的供電緊張局面閱讀上述資料，解答下列問題(水的密度1.0103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)：(1)請畫出遠距離輸電的原理圖并在圖上用相應(yīng)的符號標明相應(yīng)的物理量；(2)若三峽電站上、下游水位差按H100 m計算，試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效應(yīng)的公式，并計算出效率的數(shù)值(3)若26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均發(fā)電時間t為多少天？(4)將該電站的電能輸送到華中地區(qū)，送電功率為P14.5106 kW，采用超高壓輸電，輸電電壓為U500 kV，而發(fā)電機輸出的電壓約為U018 kV，要使輸電線上損耗的功率小于輸送電功率的5%，求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻解析：(2)三峽電站能量轉(zhuǎn)化效率為100%100%100%，代入數(shù)據(jù)100%67.1%.(3)根據(jù)P，得t192.3(天)(4)升壓變壓器匝數(shù)比為.由P1IU得I9.0103 A，由P線I2R5%P1，得R2.78 .答案：(1)如圖所示(2)推導(dǎo)過程見解析67.1%(3)192.3天(4)9250R2.78