课时跟踪检测(三十八) 变压器 电能的传输[来源
高考常考题型：选择题＋计算题
1．(2013·洛阳联考)如图1所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝20sin 100πt V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有( )
图1
A．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
2．为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图2甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2 随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是( )
图2
A．u2＝190sin (50πt) V
B．u2＝190 sin(100πt) V
C．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移
D．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移
3.如图3所示，一理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )
A．若通过电路中A、C两处的电流分别为IA、IC，则IA>IC
B．若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大
C．若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大 图3
D．若在使电阻R增大的同时，将触头P向A端滑动，则通过A处的电流增大
4．(2012·宿州一模)如图4所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V 5 W”字样，L4标有“5 V 10 W”字样，若它们都能正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率Pab和输入电压为Uab应为( )
图4
A．20 W,25 V B．20 W,20 V
C．25 W,25 V D．25 W,20 V
5．某小型水电站的电能输送示意图如图5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( )
图5
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
6．(2012·南京二模)如图6所示，理想变压器原线圈匝数n1＝1 210，副线圈匝数n2＝121，原线圈电压u＝311sin 100πt V，负载电阻R＝44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )
图6
A．读数为0.05 A B．读数为311 V
C．读数为0.5 A D．读数为31.1 V
7. (2011·浙江高考)如图7所示，在铁芯上、下分别绕有匝数 n1 ＝800和 n2 ＝200 的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是 ( )
A．2.0 V B．9.0 V
C．12.7 V D．144.0 V 图7
8．(2012·江苏高考)某同学设计的家庭电路保护装置如图8所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )
图8
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
9．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图9甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是( )
图9
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
10．(2012·重庆高考)如图10所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000sin (100πt) V的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V 880 W”的电器RL供电，该电器正常工作。由此可知( )
A．原、副线圈的匝数比为50∶1 图10
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
11．某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 Ω。
(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率。
(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。
12. 11897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布(如图11)建成，现已使用100多年。当时世界各地都在使用着费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)。而尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电。若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P＝100 kW，输出电压为U1＝250 V，用户 图1
需要的电压为U2＝220 V，输电线电阻为R＝10 Ω，若输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%。
(1)画出此输电线路的示意图。
(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比。
(3)求降压变压器的最大输出电流I2。(保留整数)
答 案
课时跟踪检测(三十八) 变压器 电能的传输
1．选B 由u＝20sin 100πt V可知，交流电压频率为50 Hz，在一个周期内，交变电流两次超过100 V电压，所以氖泡的发光频率为100 Hz，选项A错误；变压器输入电压有效值为U1＝20 V，输出电压有效值U2＝U1＝5×20 V＝100 V，开关接通与断开后，电压表的示数均为100 V，选项B正确，C错误；开关断开后，氖泡不发光，消耗电能变小，变压器的输出功率变小，选项D错误。
2．选BD 根据图乙可知交流电的最大值Um＝190 V和周期T＝0.02 s(ω＝＝100π rad/s)，结合正弦交流电的瞬时值表达式u＝Um sinωt，可知B正确，A错；根据变压器的变压比＝，U1、n2不变，提高U2只能减小n1，所以P应上移，D正确，C错。
3．选B 自耦变压器是指它的绕组是初级和次级在同一绕组上的变压器。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈两端电压，实现电压的变换。原、副线圈两端电压与其匝数成正比。理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，若仅将触头P向A端滑动，电阻R两端的压电增大，则电阻R消耗的电功率增大，选项B正确。
4．选C 输入电流I入＝＝＝1 A，输出电流I出＝＝＝2 A，输出电压U出＝U4＋U并＝10 V，Pab＝P1＋P出＝5 W＋U出×I出＝25 W，Uab＝＝25 V，选项C正确。
5．选AD 根据变压器工作原理可知＝， ＝，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U2>U3，所以>，A正确，B、C不正确；升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D正确。
6．选AC 各表的读数均为有效值，故○V1的读数U1＝220 V；由U2＝U1知，○V2的读数为22 V；由I2＝知，○A2 的读数为0.5 A；I1＝I2知，○A1的读数为0.05 A，选项A、C正确。
7．选A 由题意知原线圈的有效值为U1＝V，若磁通量无损失，则根据＝得U2＝× V＝9.0 V。因铁芯不是闭合的，考虑到漏磁的影响，n2 线圈两端电压的有效值应小于 9 V，故只有选项A正确。[中#国教#育出#版网]
8．选ABD 当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工作时，火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，A正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即L2中的磁通量不变，B正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，L2不产生感应电流，开关K不会被电磁铁吸起，C错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁芯内产生的磁通量不为零，L2中产生感应电流，开关K被电磁铁吸起，D正确。
9．选AD 由原线圈输入电压的变化规律可知，输入交变电压的周期为0.02 s，频率为50 Hz，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，选项A正确；原线圈输入电压的最大值为310 V，有效值为220 V，根据变压公式，副线圈输出电压的有效值为22 V，选项B错误；由变压器变流公式知，原、副线圈的电流比只与匝数比有关，选项C错误；滑动变阻器的滑动触头向右移动，电阻减小，副线圈输出电流增大，输出功率增加，选项D正确。
10．选C 根据接入电压u＝11 000 sin (100πt)，输入电压有效值为11 000 V，要使“220 V 880 W”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I＝＝4 A，副线圈输出电压为U出＝Ir＋U＝4×6 V＋220 V＝244 V，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为2 750∶61，A错误，C正确；交流电的频率f＝＝ Hz＝50 Hz，B错误；变压器的输出功率P出＝PRL＋Pr＝880 W＋42× 6 W＝976 W，D错误。
11．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损＝I2R＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW。
(2)改用高压输电后，输电线上的电流为
I′＝＝ A＝4 A
用户端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＝×4976 V≈226.18 V。
答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V
12．解析：(1)电路示意图如图所示。
(2)输电过程中损失的功率：P损＝ηP
通过R的电流：I2＝
发电机的输出电流：I1＝
升压变压器的原、副线圈匝数比：＝＝ ·＝× ＝。
(3)用户得到的最大功率：P用＝P(1－η)，降压变压器的输出最大电流
I2＝＝＝ A＝436 A。
答案：(1)见解析 (2)1∶20 (3)436 A
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