物理选择性必修 第二册3.3 电能的输送随堂练习题

【优质】第3节电能的输优选练习

一．填空题

1．如图所示，交流发电机电动势的有效值为E=20V，内阻不计，它通过一个R=6Ω的指示灯连接降压变压器．降压变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V．0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．则降压变压器初级．次级线圈匝数比为　 　，发电机的输出功率为　   　．

2．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为　     　．要将2.2kV的电压升高至22kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是　    　匝．

3．如图1所示，一台理想变压器，其原线圈为2200匝，副线圈为440匝，副线圈接一个100Ω的负载电阻，当原线圈接在如图2交流电压源上时，电压表示数为　   　V，电流表示数为　    　A．

4．交流电流表是一种能够测量交变电流有效值的仪表，使用时，只要将电流表串联进电路即可．扩大交流电流表量程可以给它并联一个分流电阻．还可以给它配接一只变压器，同样也能起到扩大电流表量程的作用．如图所示，变压器a．b两个接线端子之间线圈的匝数n1，c．d两个接线端子之间线圈的匝数n2，并且已知n1＞n2，若将电流表的“0～3A”量程扩大，应该将交流电流表的接线柱的“0”“3A”分别与变压器的接线端子________相连（选填“a．b”或“c．d”）；这时，电流表的量程为____________A．

5．如图：理想变压器原线圈与10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3w，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，可计算出原．副线圈的匝数比为　    　，流过灯泡b的电流为　    　A．

6．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为n1n2=41，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等，a．b端加一定交变电压后，两电阻的电功率之比PAPB=        ，两电阻两端电压之比UAUB=        。

7．L1．L2．L3为三只完全相同的灯泡，按如图所示方式接入一理想变压器．己知匝数比n1：n2=3：1，当a．b接入交流电路时，L2和L3的实际功率为P，此时L1的实际功率P1为　      　．

8．如图所示，L1和L2是远距离输电的两根高压线，在靠近用户端的某处用电压互感器和电流互感器监测输电参数．在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候．甲　       　（填增大．减小或不变）；乙　     　．（填增大．减小或不变）．

9．如图所示，理想变压器初级线圈与次级线圈的匝数比为3：1，接通电路后，电阻R1和R2的实际功率相同，则它们的阻值之比R1：R2=　      　．

10．如图为一理想变压器，原副线圈匝数比为n1：n2=5：1，副载电阻为10Ω，原线圈接100V交流电源，则副线圈两端电压U2=　       　V，原线圈中电流I1=　    　A．

11．如图的理想变压器，原线圈匝数n1=600匝，输入电压U1=110V，副线圈L2的匝数n2=15匝，输出电流I2=0.60A，L3的输出电压U3=11V，输出电流I3=0.25A．则原线圈中电流I1=　    　A，变压器的输出功率P=　     　W，L3的匝数n3=　   　匝．

12．如图所示，自耦变压器输入端A．B接交流稳压电源，其电压有效值U1＝100 V，R0＝40 Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C．D两端电压的有效值U2为________V，通过电阻R0的电流有效值为________A。

13．如图所示，理想变压器MN原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R0和两个小灯泡L1．L2，电表为理想电表．最初电键S是断开的，现闭合电键S，则副线圈两端电压将　   　，电流表A1示数将　    　．（选填“变大”，“变小”，或者“不变”）

14．发电站通过升压变压器．输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器．如图所示，若发电机的输出功率P1=100kW，输出电压U1=250V，升压变压器的原．副线圈的匝数比为 1：25，则升压变压器的输出电压U2=　     　，输电导线中的电流I2=　   　．若输电导线中的电功率损失为输入功率的 4%，则输电导线的总电阻R线=　     　，降压变压器原线圈两端的电压U3=　    　．

15．如图所示，某变压器有两个线圈，如果把它当作降压变压器，则线圈      接电源，原副线圈两端电压之比是       ；把它当作升压变压器，则线圈        接电源，原．副线圈两端电压之比是    ．

24．有一个变压器，用n1表示原线圈匝数，用n2表示副线圈匝数，如果n1＞n2，该变压器是　  　变压器（填“升压”．或“降压”）．

16．如图所示，一输入电压为220V．输出电压为36V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原．副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈 的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原线圈匝数为　           　副线圈匝数为　        　．

17．一理想变压器，原线圈1100匝，接在220V交流电路上．现用它对10只“36V 60W”的灯泡供电，副线圈需要　   　匝，通过原线圈的电流　    　．如果其中一只灯泡突然短路，则通过原线圈的电流会　    　（填增大．不变．减小，等于零）．

18．如图a理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，

（1）当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数　   　V，电流表示数　  　A．

（2）当原线圈接在如图b所示的交变电源上时，电压表示数　   　V，此时变压器的输入功率　     　W．

参考答案与试题解析

1．【答案】3：1，6.67W

【解析】考点： 变压器的构造和原理；电功．电功率．

专题： 交流电专题．

分析： 输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，先求出变压器输出的总功率，然后根据理想变压器的原理分析即可．

解答： 解：变压器的输入功率为P1=P2=24×0.25=6W

所以副线圈电流I2=A

而U1+I1R=E，P1=U1I1，

所以I1=A，U1=18V，所以，

（2）由P=UI发电机的输出功率为：W

故答案为：3：1，6.67W

点评： 根据理想变压器的电压与匝数，电流与匝数之间的关系，和欧姆定律来逐项的分析求解即可求得结论．

2．【答案】100：1；1800

【解析】【考点】变压器的构造和原理．

【分析】由于电线的电阻不变，相同的功率，以不同的电压输送时，输送电流也不同．设输送功率为P，则有P=U1I1=U2I2，而在电线上损耗功率为P损=I2R，所以有损失的功率与输送电压的平方成反比．理想变压器没有能量损失，原副线圈的电压比等于匝数比．

【解答】解：设输送功率为P，则有P=U1I1=U2I2，

而在电线上损耗功率为P损=I2R=，

所以有损失的功率与输送电压的平方成反比，两种输电方式的输送电压之比为1：10，所以损失功率之比为100：1，

即前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为100：1．

理想变压器没有能量损失，原副线圈的电压比等于匝数比．所以副线圈的匝数为原线圈匝数的10倍，等于1800匝．

故答案为：100：1；1800

【点评】本题考查减小输电线路电功率损失的方法，此题与我们的日常生活联系比较紧密，是这几年高考出题的一个新的方向．我们在日常生活中要养成勤于观察．勤于思考的好习惯．

3．【答案】44，0.44

【解析】【考点】变压器的构造和原理；正弦式电流的图象和三角函数表达式

【分析】当原线圈接在220V交流电源上时，根据变压器的变压比公式求解副线圈的输出电压，根据欧姆定律求解输出电流．

【解答】解：由图可知，该交流电的最大值是220V．所以其有效值为220V；

当原线圈接在220V交流电源上时，根据变压器的变压比公式，有：

解得：U2=

电流为：I2=

故答案为：44，0.44

【点评】该题考查变压器的电压与变压器的原副线圈的匝数关系，是基本规律的运用，关键熟悉理想变压器的变压比公式．

4．【答案】a．b，

【解析】考点:变压器的构造和原理．

专题:交流电专题．

分析:理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势．而副线圈中的感应电流的变化，又导致在原线圈中产生感应电动势．串联在电路中的是电流互感器，并联在电路中的是电压互感器．

解答:解:由题意可知，该处的变压器起到的作用是先将大电流转化为小电流，然后再将小电流连接电流表进行测量．所以电流表接电流小的线圈．

根据变压器中电流与匝数的关系式:，电流与匝数成反比，所以电流表接匝数比较多的线圈，所以要接在a．b端；

电压表原来的量程为3V，则接变压器后的量程: A

故答案为:a．b，

点评:理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时变压比与匝数成正比，电流比与匝数成反比．

5．【答案】10：3    0.2

【解析】【考点】变压器的构造和原理

【分析】由a灯正常发光可求出副线圈的电压，由 可求原．副线圈的匝数比；

 a 灯泡正常发光时可由额定功率和电阻求出a灯泡电压．电流；

根据公式=可计算出副线圈的I2，再根据并联电路特点Ib=I2﹣Ia，求出流过灯泡b的电流Ib．

【解答】解：因a正常发光，根据公式Pa=，得Ua=，副线圈电压 ，故 ；

    a正常发光时，根据公式Pa=UaIa得 Ia==0.1A，

    因b灯与a 灯并联，则 Ub=Ua=3v

   根据公式=得  副线圈总电流 I2=I1=×0.09=0.3A，

   又因b灯与a 灯并联副线圈总电流 I2=Ia+Ib

   故流过灯泡b的电流 Ib=I2﹣Ia=0.2A

故答案为：10：3    0.2

【点评】合理选择功率计算公式，联系理想变压器的匝数比与电流比．电压比关系，可快速求解．

6．【答案】1：16            1：4

【解析】

7．【答案】

【解析】【考点】变压器的构造和原理．

【专题】定量思想；方程法；交流电专题．

【分析】根据变压器的电压．电流与匝数的关系和输入功率等于输出功率，结合欧姆定律即可求解．

【解答】解：L2和L3的实际功率为P，根据，所以．两端电压相同，设为U；．中的电流相等，设为I

根据电压与匝数成正比，，得

根据输入功率等于输出功率，有

即

原线圈电流

的实际功率

故答案为：

8．【答案】减小，增大

【解析】【考点】变压器的构造和原理．

【分析】根据匝数比等于电压之比和匝数比等于电流反比求解，结合电路动态分析判断电阻增大时电流的变化．

【解答】解：由图可知：甲是电压互感器，乙是电流互感器，所以甲是电压表，乙是电流表．

在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候，副线圈总电阻变小，副线圈总电流变大，所以输电导线电流变大，

输电导线电阻R不变，由U=IR可知，电压损失变大，所以高压线上输出电压变小，

根据匝数比等于电压之比，所以甲电表的示数变小．

输电导线电流变大，所以乙电表的示数变大，

故答案为：减小，增大．

9．【答案】9：1

【解析】【考点】变压器的构造和原理

【分析】根据电流与匝数比得出原副线圈电流关系，根据功率公式表示出．上的功率，求出电阻之比；

【解答】解：根据电流与匝数成反比，设原线圈中的电流为I，则副线圈中的电流3I

的消耗的功率

消耗的功率=

电阻R1和R2的实际功率相同

故答案为：9：1

【点评】本题解题的突破口在原副线圈的电流关系，难度不大，属于基础题．

10．【答案】20，0.4

【解析】【考点】变压器的构造和原理

【分析】根据变压器的变压比公式和原副线圈电功率相等列式求解即可．

【解答】解：根据变压比公式得输出电压为：

U2==20V；

副线圈电流为：

I2==2A

根据电流与匝数成反比知：

I1==0.4A

故答案为：20，0.4

【点评】本题关键明确：（1）理想变压器输入功率等于输出功率；（2）变压器变压规律．

11．【答案】0.04        4.4          60

【解析】【考点】变压器的构造和原理

【分析】先根据理想变压器变压比公式=列式求解两端的电压；再根据输入功率等于输出功率列式求解电流I1．再根据列式求解n3，

【解答】解：根据电压与匝数成正比，有

代入数据

解得：

根据输入功率等于输出功率，有

代入数据：

解得：

变压器的输入功率

因为输入功率等于输出功率，所以变压器的输出功率为4.4W

根据

代入数据：

解得：

故答案为：0.04        4.4          60

【点评】本题关键是根据理想变压器的变压比公式列式求解，同时明确输入功率等于输出功率．

12．【答案】200,5

【解析】考点：理想变压器

答案：2005

试题解析：当滑动片位于线圈中点位置时，由变压器电压关系有∶=，所以U2＝＝200 V，通过R0的电流为

13．【答案】不变，变大

【解析】【考点】变压器的构造和原理

【分析】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．

【解答】解：由于输入的电压的大小和变压器的匝数比不变，所以变压器的输出的电压始终不变；

当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，而变压器的匝数比不变，所以原线圈中的电流增大；

故答案为：不变，变大

【点评】本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值．有效值．瞬时值以及变压器变压原理．功率等问题彻底理解．

14．【答案】6250V，16A，15.6Ω，6000V．

【解析】【考点】远距离输电；变压器的构造和原理．

【分析】根据原副线圈的电压比等于匝数之比求出升压变压器的输出电压，通过输出功率求出导线上的电流，根据P=I2R求出输电线上的电阻．通过欧姆定律求出输电线路上的电压降，从而求出降压变压器的输入电压．

【解答】解：根据得，则U2=250×25V=6250V．

输电线路上的电流．

根据4%P=，解得R=．

则输电线路上的电压降△U=I2R≈250V，所以U3=U2﹣△U=6000V．

故答案为：6250V，16A，15.6Ω，6000V．

【点评】掌握住理想变压器的电压．电流及功率之间的关系，本题即可得到解决．

15．【答案】L1 5：1；L2，1：5；

【解析】如果把它当作降压器，则原线圈的匝数应比副线圈匝数多，所以L1接电源，原副线圈两端电压之比是5500：1100=5：1；
把它当作升压变压器，则原线圈的匝数应比副线圈匝数少，所以L2接电源，原副线圈两端电压之比1100：5500=1：5
故答案为：L1 5：1；L2，1：5；

16．【答案】1100匝，180匝

【解析】【考点】变压器的构造和原理．

【分析】根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，分析即可得出结论

【解答】解：对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得：n1===1100

变压器烧坏前，同理 n2=？n1=×1100=180，

故答案为：1100匝，180匝

17．【答案】180     2.73      增大

【解析】【考点】变压器的构造和原理．

【分析】副线圈的电压为36VV，根据电压比等于线圈匝数比即可求解匝数；根据原副线圈的功率相等列式求解原线圈的电流

【解答】解：根据，得

代入数据：

解得：

输出功率

输入电流

其中的一只灯泡突然短路，相当于电阻减为0，则副线圈电阻减小，输出功率增大，输出功率等于输入功率，由知通过原线圈的电流会增大

故答案为：180     2.73      增大

18．【答案】（1）0，0；（2）44，19.36

【解析】【分析】（1）变压器的工作原理是互感现象，当原线圈接在44V直流电源上时，原线圈电流恒定，副线圈中不会产生感应电流；

（2）当原线圈接在如图b所示的交变电源上时，根据变压器的变压比公式求解副线圈的输出电压，根据欧姆定律求解输出电流，根据P=UI求解输出功率，理想变压器输出功率与输入功率相等．

【解答】解：（1）变压器的工作原理是互感现象，不能改变直流电的电压，则当原线圈接在44V直流电源上时，原线圈电流恒定，副线圈中不会产生感应电流，故电流表与电压表的读数都为0；

（2）由图b知，原线圈电压的最大值为 U1m=311V，有效值为 U1==220V

由=得 U2==×220V=44V

理想变压器输出功率与输入功率相等，则此时变压器的输入功率为 P==W=19.36W

故答案为：（1）0，0；（2）44，19.36．