高二物理寒假作业同步练习题万变压器和电能的输送含解析

万变压器和电能的输送

1、理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是(　　)

A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1

B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等

C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1

D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为10∶1

【答案】：B

【解析】：对理想变压器，无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．只有B项正确．

2、关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是(　　)

A．由功率P＝知，应降低输电电压，增大导线电阻

B．由P＝IU知，应低电压小电流输电

C．由P＝I2R知，应减小导线电阻或减小输电电流

D．上述说法均不对

【答案】：C

【解析】：输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，P＝或P＝IU中的U应为导线上损失的电压，故A、B错；导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．

3、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表1 的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是(　　)

A．3 mA　　　　　 B．48 mA

C．零  D．与R阻值有关

【答案】：C

【解析】：当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，不会使副线圈的磁通量发生变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确．

4、如图所示，理想变压器原、副线圈各接一个电阻R1和R2，原线圈接220 V交流电源，此时两个电阻上的电压都是10 V，设变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，则(　　)

A．n＝21，k＝   B．n＝21，k＝

C．n＝441，k＝  D．n＝441，k＝

【答案】：A

【解析】：原线圈接220 V的电压，而R1两端的电压为10 V，所以理想变压器输入端的电压为U1＝210 V，输出端的电压为U2＝10 V，根据公式＝可得n＝21，电阻R1和R2消耗的功率之比为k∶1，即＝，因为＝1，＝，故k＝，A正确．

5、如图甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10 V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间的电压也为4 V．现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是(　　)

A. 10 V,10 V   B. 10 V,4 V

C. 4 V,10 V   D. 10 V,0

【答案】：B

【解析】：题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比．当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流电压时，A、B间将得到10 V交流电压．题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比．但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流通过，M、P两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等．所以当P、Q接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V．如果M、N或P、Q换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为在交流纯电阻电路中欧姆定律仍然适用．

6、远距离输电线路的示意图如图所示．若发电机的输电电压不变，则下列叙述中正确的是(　　)

A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关

B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定

C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大

D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

【答案】：C

【解析】：匝数比一定时，变压器的输入功率是由用户消耗的功率决定的，选项A错误．变压器输入电流与变压器匝数比和负载电阻都有关系，B错误．用户用电器总电阻减小，据P＝，消耗功率增大，输电线中电流增大，线路损失功率增大，C项正确．升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上的损失电压加上降压变压器的输入电压，D项错误．

7、（多选）如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则(　　)

A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大

B．保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小

C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大

D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大

【答案】：ABD

【解析】：K由a合到b时，n1减小而U1不变，由＝可知，副线圈上的电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项正确．同理K由b合到a时，P2减小，B项正确．P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由＝可知I1将减小，故C项错误．当U1增大时，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故D项正确．

8、(多选)如图所示,L1、L2是高压输电线,图中两电表示数分别是220 V和10 A,已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1,乙图中原、副线圈匝数比为1∶10,则(　　)

A.甲图中的电表是电压表,输电电压为22 000 V

B.甲是电流互感器,输电电流是100 A

C.乙图中的电表是电压表,输电电压为22 000 V

D.乙图是电流互感器,输电电流是100 A

【答案】：AD

【解析】：题图甲是电压互感器,题图甲中的电表是电压表,根据电压与匝数成正比可知输电电压为22 000 V,A对,B错;题图乙是电流互感器,题图乙中的电表是电流表,根据电流与匝数成反比可得输电电流是100 A,C错,D对。

9、如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时(　　)

A.输电线上损耗的功率减小

B.电压表V1的示数减小,电流表A1增大

C.电压表V2的示数增大,电流表A2减小

D.用户端功率与发电厂输出功率的比值减小

【答案】：D

【解析】：当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则电流表A2读数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A错误;电流表A1增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器的次级电压不变,即电压表V1的示数不变,选项B错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器的初级电压减小,次级电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率占发电厂输出功率的比例=1-=1-,因为输电线上的电流增大,则电压损失增大,U1不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,故D正确。故选D。

10、（多选）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则(　　)

A.>

B.<

C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

【答案】：AD

【解析】：由于输电线上有电阻，所以要考虑电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系可知，要让用电器正常工作，必须有>，故A项正确，B、C项错误；考虑到输电线上也有电功率的损失，故D项正确．

11、某小型实验水电站输出功率是20 kW,输电线总电阻是6 Ω。(保留四位有效数字)

(1)若采用380 V的电压输电,求输电线损耗的功率。

(2)若改用5 000 V高压输电,用户利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压。

【答案】：1)16.62 kW　(2)226.2 V

【解析】：1)输电线上的电流为I= A

≈52.63 A

输电线路损耗的功率为P线=I2R=52.632×6 W≈16 620 W=16.62 kW。

(2)改用高压输电后,输电线上的电流变为I'= A=4 A

用户在变压器降压前获得的电压U1=U'-I'R=(5 000-4×6) V=4 976 V

根据,用户得到的电压为

U2=U1=×4 976 V≈226.2 V。

12、图甲为一理想变压器，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uabt图像如图乙所示．若只在ce间接一只Rce＝400 Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.

(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 Ω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)uab＝400sin 200πt V  (2)0.28 A或 A　(3)

【解析】：(1)由题图乙知ω＝200π rad/s，

电压瞬时值uab＝400sin 200πt V.

(2)电压有效值U1＝200 V，

理想变压器P1＝P2＝80 W，

原线圈中的电流I1＝，

解得I1≈0.28 A.

(3)设ab间匝数为n1，则＝，

同理＝.

由题意知＝，

解得＝，

代入数据得＝.