高中物理二輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型 變壓器 電能的輸送

專題10.2變壓器電能的輸送

1.通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率只原線圈的電壓〃保持不變，輸電

線路的總電阻為凡當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為在時(shí)，線路損耗的電功率為4,若將副線圈與

原線圈的匝數(shù)比提高到加■,線路損耗的電功率為此，則々和不分別為（）

PR1P1

A,法（忒7

PR1P1

C?茄済（方兄-

答案：D

解析：當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為4時(shí)，Uz=kU,此時(shí)輸電線上的電流/=二，線路損耗

KU

P-RPRP-1

的功率々=/冰=當(dāng)匝數(shù)比為M?時(shí)，線路損耗的功率8=———,則Q=F，D選項(xiàng)

kU2nkU2Pir

正確。

2.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦

調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為

1100匝，接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載A上的功率為

2.0kW?設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為厶，負(fù)載兩端電壓的有效值為厶，且變壓器是理想的，則

%和厶分別約為（）

A.380V和5.3AB.380V和9.1A

C.240V和5.3AD.240V和9.1A

答案：B

解析：考查變壓器的計(jì)算，解題的關(guān)鍵是弄清自耦變壓器的原理及電壓和電流與匝數(shù)關(guān)系。

蜷=飄上十5二體220V=3￡0V

由功率關(guān)系P二兒以及尸尸卬］得，八二Q二9丄第故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。

3.如圖所示，理想變壓器有兩個(gè)副線圈，匝數(shù)分別為〃1和〃2,所接負(fù)載4用=用，當(dāng)只閉合

S1時(shí)，電流表示數(shù)為1A,當(dāng)加和S2都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為2A,則巧：例為（）

1

A.1：1B.1：2

C.1：3D.1：4

答案：B

解析；變壓器原副線圈的磁通量變化率相同，所以小5：5=胃：也：心根據(jù)能量守恒，愉出功率

等于輸入功率，所以有當(dāng)只閉合S1時(shí)次=荒，當(dāng)與和$二都閉合時(shí)，4=葛+蔡二號(hào)三，代入數(shù)據(jù)7

=1A,J1—2A可得匕3=413,即Lit:Li—1：2,所以HI：聳=L：1,選項(xiàng)B對(duì)。

4.如圖所示，跳M為兩條交流輸電線，甲、乙兩圖是配電室中的互感器和交流電表的兩種

接線示意圖，以下說法正確的是（）

A.在乙圖中，線圈用的導(dǎo)線一定比線圈用的導(dǎo)線粗

B.甲圖中的電表是交流電流表，乙圖中的電表是交流電壓表

C.中圖中的電表是交流電壓表，乙圖中的電表是交流電流表

D.甲、乙兩圖中的電表均為交流電流表

答案：C

解析：甲圖為電壓互感器、乙圖為電流互感器。由此判斷C項(xiàng)正確。乙圖中用對(duì)應(yīng)大電流,

匝數(shù)少，可使用較粗導(dǎo)線繞制，減少能量損失。對(duì)應(yīng)小電流，匝數(shù)多，相對(duì)可來說，可使用

細(xì)些導(dǎo)線繞制，故A項(xiàng)錯(cuò)。

18.（多選）如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1,8是原線圈中心的抽頭，

電壓表和電流表均為理想電表，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)

式為幼=220"sin100ntV,貝ij（）

A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表V1的示數(shù)為22V

1

B.當(dāng)e==s時(shí)，電壓表V。的讀數(shù)為220v

600

C.單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片2向上移動(dòng)的過程中，電壓表V］的示數(shù)增大,

電流表示數(shù)變小

2

D.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向8時(shí)，電壓表片和電流表的示數(shù)均變小

【答案】BC【解析】當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1,副線

圈輸出電壓為5=22V,但電壓表Vi示數(shù)，仔5,故A錯(cuò)誤；當(dāng)冃爲(wèi)s時(shí)，電壓表V。的讀翻為有效值

220V,故B正確；單萬雙擲開關(guān)與a連接，在滑動(dòng)變阻器觸頭P向上移動(dòng)的過程中，渭幼變阻器的電阻變

大，電路的總電阻變大，由于副線圈檢出電壓匚:是由變壓器決定的，所以電漪表示數(shù)變小，電壓表』示

數(shù)變大，故C正確j當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由。扳向。時(shí)，理想變壓器原'副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?：1,副線圖俞

出電壓5變大，電流表和電壓表V1的示數(shù)均變大，故D錯(cuò)誤.

19.用一臺(tái)型號(hào)為AED6500S的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，如圖所示，發(fā)電機(jī)到安

置區(qū)的距離是400m,輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線，該型號(hào)導(dǎo)線單位長(zhǎng)

度的電阻為2.5X10-4Q,安置區(qū)家用電器的總功率為44kW,當(dāng)這些額定電壓為220v的家用

電器都正常工作時(shí)（）

柴油邇T安?R）

叁電機(jī)：零續(xù)”賈其

AED6500S

型號(hào)

輸出電壓范圍220?300V

最大輸出功率60kW

A.輸電線路中的電流為20A

B.發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為300V

C.在輸電線路上損失的電功率為8kW

D.如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300V

t答案】C【解析】當(dāng)這些額定電壓為220V的冢用電器都正常工作時(shí)，輸電線路中的電流為7=臺(tái)

200A,A錯(cuò)誤;導(dǎo)線電阻為五=2.5xlorx400x2C=Q2C,則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為L(zhǎng)>=L:+JJ?=26OV,

B錯(cuò)誤；在輸電線路上損失的電功率為卩：,=尸五=81<\%C正確；如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交交

電流，則其輸出電壓的最大值是％=啦!7436$V,D錯(cuò)誤.

20.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙所示，

輸電線總電阻為r,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為切、的降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別

為小、為（變壓器均為理想變壓器）.要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則下列說法正確

的是（）

V

A.乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為〃=220、&sin200nr（V）

3

C.當(dāng)用戶用電器增加時(shí)，輸電線上損耗的功率增大

D.升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率

l2n

【答案】C【解析】題圖乙中電壓最大值〃=220\々V,7=0.02s,所以=100n

rad/s,題圖乙中的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式〃=2207^sin100nr（V）,A錯(cuò)誤.因?yàn)?=a=220V,

Jrfi/71#

W/出所以B錯(cuò)誤.當(dāng)用戶用電器增加時(shí),用電器的總功率增大,則厶

增大，厶增大，又P摂=於八可得輸電線上損耗的功率增大，C正確.由于輸電線上有功率損耗，

所以升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，D錯(cuò)誤.

21.如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，升壓變壓器厶的原、副線圈匝數(shù)比為〃i：從=4：1，降壓

變壓器與的原、副線圈匝數(shù)比為3：a=l：4，在7；的原線圈兩端接入一內(nèi)阻為小人電動(dòng)勢(shì)e

=￡"sin3t的交流電源，兩條輸電線的總電阻為r,假設(shè)用戶處的總電阻為此不考慮其他因素

的影響，兩變壓器均為理想變壓器，則輸電線上損失的電功率為（）

*"rA2爐r

A.-------------B.------------

2ff+2/fir22/?+廬r2

川?rk^r

C.----------:——7D.----------:——:

2fi+r+/fir27?+_r+廬r2

【答案】A【解析】由題意可知降壓變壓器原線圈有苗=￡一=李=為同理，升壓變壓器原線圈有

-生-1',

齊溪+，尸尺+氏,

聯(lián)立解得輸電纟灶的電流先

R+2日'

貝啃俞電線上損失的電功率P，=Br=?；：魯「:,A正確.

22.如圖所示，一個(gè)小型水電站，其交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓“一定，通過理想升壓變壓器4

和理想降壓變壓器r2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R.71的輸入電壓和輸入功率分別為厶

和A，它的輸出電壓和輸出功率分別為總和鳥；石的輸入電壓和輸入功率分別為厶和外，它的

輸出電壓和輸出功率分別為a和%下列說法正確的是（）

4

A.當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，灰減小，関變小

B.當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，R變大，乃減小

C.輸電線上損失的功率為與

R

歩rfi

D.要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比匚，同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比1

【答案】D【解析】交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓5一定，匝數(shù)沒變，根據(jù)g=黒知5不變，故A錯(cuò)誤；

當(dāng)用戶的用電器増多時(shí)，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率増大，即已變大，故B錯(cuò)誤.輸送功率一定

時(shí)，根據(jù)尸==和卩”=欣知，要減小纟懈的損耗，應(yīng)増大輸送電壓，又5一定，根據(jù)M=稱知，所以應(yīng)

増大升壓變壓器的匝額除；5=57%,5增大，A減小，所以5增大，用戶電壓不變，根據(jù)稱=徵口，

應(yīng)増大降壓變壓器的匝數(shù)比三，故C錯(cuò)誤，D正確.故選D.

"4

23.（多選）在如圖所示的電路中，在數(shù)兩端輸入穩(wěn)定的正弦交流電，變壓器原線圈中的電

流為厶，電壓為厶，輸入功率為打，副線圈中的電流為厶，電壓為“，輸出功率為鳥，則在滑

動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的過程中，下列圖象關(guān)系正確的有（B圖中曲線為雙曲線的一支，D圖中曲線

為拋物線）（）

小”

【答案】AC【解析】由原、副線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系済済知，厶與必成正比，選項(xiàng)A

J序〃

正確由原、副線圈的電流與匝數(shù)關(guān)系7=）可知，厶與4成正比，選項(xiàng)B錯(cuò)誤由4=8=,=

—,可知選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；故選A、C.

rrR

24.用電壓為〃的正弦交流電源通過甲、乙兩種電路給額定電壓為外的同一小電珠供電.圖

甲中m為滑動(dòng)變阻器，圖乙中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為例、但，若電珠均能正常工

圖11-2-31

5

A.變壓器可能是升壓變壓器

B.甲、乙電路消耗電功率之比為"1：R

C.電阻火與小電珠的功率之比為〃1：3

D.若將甲、乙電路與輸出電壓為〃的直流電源接通，電珠仍能正常工作

【答案】B【解析】由圖甲知，電源電壓等于變阻器兩端的電壓與電珠電壓之和，所以U>

厶，在圖乙中，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，知力>仞，所以該變壓器是降壓變壓器，故A錯(cuò)誤由

mU

乙圖，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得不=~?電珠均能正常工作，所以電流等于額定電流，甲電路

rr

消耗的功率為UI,乙電路消耗的功率%厶所以甲、乙電路消耗的功率之比為U：a=n\：n2,

口U-Uinl

故B正確；"兩端電壓的有效值為（仆％）,電阻戶與小電珠的功率之比為選

PU3IT

項(xiàng)c錯(cuò)誤；若將甲、乙電路與輸出電壓為〃的直流電源接通，則甲圖中電珠仍能正常工作，乙

圖中電珠不亮，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B.

25.（多選）如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為為、啰.原線圈通過一理想電

流表@接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為"的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設(shè)該

二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大.用交流電壓表測(cè)得a、6端和c、d端的電壓分別

為縱和④，則（）

B.增大負(fù)載電阻的阻值反電流表的讀數(shù)變小

C.負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓兒"越大

D.將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍

【答案】BD【解析】變壓器的變壓比會(huì)=三，其中5、分是變壓器際、副線圈兩端的電壓.5=

乜“由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，“?,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.増大負(fù)載電阻R的陽值，負(fù)載的電功率減小，由

于尸厶=尸“且所以原線圈上的電流訂減小，即電流表的讀班變小，選喚B正確.c、d端的

電壓由輸入電壓?；鞗Q定，負(fù)載電阻五的阻值變小時(shí)，Gd不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.根據(jù)變壓器上的能量關(guān)系有

在一個(gè)周期T的時(shí)間內(nèi)，二極管未短路R浦。疝毋.0。為副線圈兩端的電壓），二極管

IX1

短路時(shí)有如止1=^7,由以上兩式得￡=2石，選項(xiàng)D正確.

26.心電圖儀是將心肌收縮產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其部分電路可簡(jiǎn)化為大電

阻用與交流電源串聯(lián)，該電源輸出的電壓恒為4,如圖所示.心電圖儀與一個(gè)理想變壓器的初

級(jí)線圈相連，一個(gè)揚(yáng)聲器（可等效為一個(gè)定值電阻尼）與該變壓器的次級(jí)線圈相連.若用的功率

此時(shí)最大，下列說法錯(cuò)誤的是（）

6

u)

A.大電阻用兩端電壓為萬

口

B.理想變壓器初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)比值為七

[P

C.交流電源的輸出功率為=

少1

D.通過揚(yáng)聲器的電流為二；-

2/足不

【答案】B【解析】設(shè)理想變壓器初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為溝、壯，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的

電流分別為厶、厶，根據(jù)理想變壓器的初級(jí)和;煥線圈的電流和電壓關(guān)系可得7問=1汕，智她=*，

設(shè)&的功率為尸，肢立則有卩=倣=-4R+石5,由干揚(yáng)聲器有最大功率，則萬=宗、厶=會(huì)/3,

選項(xiàng)D正確；大電阻此兩端電壓工?】=3，選項(xiàng)A正確，理想變壓器的初級(jí)和次級(jí)線圈的匝數(shù)比值為卷=

手=\厚，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；交流電源的輸岀功率為A方=裝，選項(xiàng)C正確.故本題選B.

11V&2X1

27.一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃]：例=3：1,原線圈中接有定值電阻凡副線圈中

并聯(lián)有兩個(gè)阻值也為斤的定值電阻，如圖所示.原線圈接有電壓為〃的交流電源，則副線圈的

【答案】C【解析】設(shè)原線圈中的電流為/,原線圈的輸入電壓為“，則副線圈中的電流

為31,

1>3113

副線圈的輸出電壓為“=不=3刀?，又〃=〃?+%=彳"，得仿=石4C正確.

J乙乙11

28.一正弦交變電壓的電壓〃隨時(shí)間Z變化的規(guī)律如圖所示。

7

(1)寫出該交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式；

(2)求岀該交變電壓的有效值；

(3)將該交變電壓接在匝數(shù)比為1：2的理想變壓器原線圈上，副線圈給乃=16Q的小燈泡

供電，求燈泡消耗的功率。

答案：(l)u=10sin(50nt)V(2)7.IV(3)12.5W

2n

解析：(1)由題中圖象知電壓最大值為10V,周期為0.04s,其角頻率。=7=5011rad/s

所以瞬時(shí)值表達(dá)式為〃=10sin(50mr)V?

(2)有效值為〃=,=5A/SV=7.IV。

ifl

(3)副線圈輸出電壓厶=10、份V。

rr

1}

小燈泡的功率為々工=12.5Wo

29.在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要盡量考慮減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)電站，輸送的電功率一

=500kW'，當(dāng)使用〃=5kV的電壓輸電時(shí)，測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電能表一晝

夜表示數(shù)相差4800kW?h?求:

(1)輸電效率〃和輸電線總電阻八

(2)若想使輸電效率提高到98%,又不