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1、基础课基础课 2 变压器 远距离输电 变压器 远距离输电 选择题(18 题为单项选择题，914 题为多项选择题) 1如图 1 所示的交流电路中，理想变压器输入电压为 u1U1msin 100t(V)，输 入功率为 P1，输出功率为 P2，电压表读数为 U2，各交流电表均为理想电表。由 此可知( ) 图 1 A灯泡中电流方向每秒钟改变 100 次 B变压器原、副线圈的匝数比为 U1mU2 C当滑动变阻器 R 的滑动头向下移动时各个电表读数均变大 D当滑动变阻器 R 的滑动头向上移动时 P1变大，且始终有 P1P2 解析 由 u1U1msin 100t(V)，可知交变电流频率为 50 Hz，灯泡中
2、电流方向每 秒钟改变 100 次，选项 A 正确；变压器原、副线圈的匝数比为 U1m(U2)，选2 项 B 错误；当滑动变阻器 R 的滑动头向下移动时，电流表读数增大，变压器输 出电流增大，电阻 R1两端电压增大，电压表读数不变，选项 C 错误；当滑动变 阻器 R 的滑动头向上移动时，变压器输出电流减小，输出功率减小，根据变压 器功率的制约关系，P1变小，且始终有 P1P2，选项 D 错误。 答案 A 2(2016江西萍乡二模)如图 2 所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变 压器，该变压器的原线圈通过开关连接到 12 V 的蓄电池上，副线圈连接到火花 塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭
3、合变为断开时，副线圈中产生 10 000 V 以上的电压，火花塞中产生火花。下列说法中正确的是 ( ) 图 2 A变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制 B若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压 C变压器原线圈输入的 12 V 电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生 高压 D该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数 解析 汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线 圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以 B 错误；由题可知原线圈处接 12 V 的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅 速变化，会产
4、生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以 C 错误 ； 由 U1 U2 可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以 D n1 n2 错误。故选 A。 答案 A 3如图 3，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中 R1、R2和 R3均 为定值电阻， V1和 V2为理想电压表， A1和 A2为理想电流表。 开关 S 闭合时， V1 和 V2读数分别为 U1和 U2； A1和 A2的读数分别为 I1和 I2。 若交流电源电压不变， 现断开 S，下列推断中正确的是( ) 图 3 AU2可能变小、I2一定变小 BU2一定不变、I2一定变小 CI1一定变小、I2可能变大
5、 DI1可能变大、I2可能变大 解析 交流电源电压不变，U1数值不变，根据变压器变压公式可知，副线圈电 压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关。现断开 S，U2不变，副线圈 所接电路的等效电阻增大，电流表 A2的读数 I2变小，选项 A 错误，B 正确；变 压器输出功率减小，导致变压器输入功率变小，I1变小，选项 C、D 错误。 答案 B 4某单位一小型交流发电机由匝数为 50、面积为 S0.5 m2的矩形闭合导线框 组成，线框可绕垂直于匀强磁场的轴 OO以角速度 200 rad/s 匀速转动，磁场 的磁感应强度大小为 B T，线框电阻不计。发电机正常工作时，从线框经过 2 10 中性面
6、开始计时， 产生的交流电经一理想变压器给一个小灯泡供电， 如图 4 所示， 发电机没有画出。小灯泡上标有“220 V 60 W”字样，且灯泡正常发光，图中 电压表为理想交流电表，则下列说法不正确的是( ) 图 4 A变压器输入电压的瞬时值为 u500sin 200t (V)2 B电压表的示数为 500 V C变压器原、副线圈匝数比为 2511 D线框在中性面位置时穿过线框的磁通量为零 解析 发电机输出电压最大值 UmnBS500 V，变压器输入电压的瞬时值2 为 u500sin 200t(V)，A 正确；变压器输入电压的有效值为 U1500 V，输出2 电压的有效值为 U2220 V，根据变压
7、比公式有，B、C 正确；线框 n1 n2 U1 U2 25 11 在中性面位置时穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，D 错误。 答案 D 5如图 5 甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为 115，降压变压器的副线圈接有负载 R，升压、降压变压器之间的输电线路的 总电阻为 10 ，变压器均为理想变压器，升压变压器原线圈中接入如图乙所示 的正弦式交变电压，输送功率为 33 kW。下列说法正确的是( ) 图 5 A输电线上交变电流的变化周期为 0.01 s B输电线中电流为 150 A C降压变压器原线圈输入电压为 3 200 V D输电线上功率损失为 500 W 解析
8、由图乙所示的正弦式交变电压图象可知周期 T2102 s， 变压器不改变 交变电流的周期，所以输电线上交变电流的变化周期为 0.02 s，选项 A 错误；升 压变压器原线圈电压的最大值为 311 V，有效值 U1 V220 V，由 311 2 U1 U2 n1 n2 得升压变压器副线圈的输出电压 U2U115220 V3 300 V， 输电线中电流 n2 n1 为 I210 A，选项 B 错误；输电线电压损失 UI2R100 V，降压变压器 P U2 原线圈输入电压为 UU2U3 200 V，选项 C 正确；输电线上功率损失为 P 损I R1 000 W，选项 D 错误。 2 2 答案 C 6(
9、2016天津理综，5)如图 6 所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中 各电表均为理想电表。下列说法正确的是( ) 图 6 A当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1消耗的功率变大 B当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大 C当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1示数变大 D若闭合开关 S，则电流表 A1示数变大，A2示数变大 解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器 副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则 R1消耗的功率及其两端电压均 变小，故电压表的示数变大，选项 A 错误，B 正确 ； 当滑动变阻器的滑动触头
10、 P 向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表 A1示数 变小，选项 C 错误；若闭合开关 S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流 变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表 A2示数减小；原线圈中的电 流也变大，电流表 A1示数变大，选项 D 错误。 答案 B 7.一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图 7 所示。发电机到安置 区的距离是 400 m，输电线路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线，该型 号导线单位长度的电阻为 2.5104，安置区家用电器的总功率为 44 kW，当 这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时( ) 图
11、 7 型号AED6500S 输出电压范围220300 V 最大输出功率60 kW A.输电线路中的电流为 20 A B发电机的实际输出电压为 300 V C在输电线路上损失的电功率为 8 kW D如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是 300 V 解析 当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时， 输电线路中的电流为I 200 A，A 错误；导线电阻为 R2.51044002 0.2 ，则发电机 P U 的实际输出电压为 U输UIR260 V， B 错误 ； 在输电线路上损失的电功率为 P 损I2R8 kW，C 正确 ； 如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其
12、输出 电压的最大值是 UmU输368 V，D 错误。2 答案 C 8 如图 8 甲所示的电路中， 变压器原、 副线圈匝数比为 31， 图乙是该变压器 cd 输入端交变电压 u 的图象，L1，L2、L3、L4为四只规格均为“9 V 6 W”的相 同灯泡，各电表均为理想交流电表，开关 K 原来是闭合的。以下说法正确的是 ( ) 图 8 Aab 输入端电压的瞬时值表达式为 Uab27sin 100t(V)2 Bab 输入端输入功率 Pab18 W C电流表的示数为 2 A，且四只灯泡均能正常发光 D断开开关 K，电压表 V 的读数将变小 解析 图乙为变压器 cd 端输入电压的图象，由图可知其电压有效
13、值 Ucd27 V， 故变压器输出电压为 U Ucd9 V，灯泡 L2、L3、L4均正常发光，通过每个灯 1 3 泡的电流为 I0 A A，变压器输出电流为 3I02 A，由理想变压器原、 P0 U0 6 9 2 3 副线圈的电流关系得变压器输入电流为 I1 I2I0，故通过灯泡 L1的电流使其 1 3 正常发光，C 选项正确 ； ab 输入电压的有效值 Uab9 VUcd36 V，故 ab 端输 入电压的瞬时值 Uab36sin 100t(V)，A 选项错误；ab 端的输入功率等于四个2 灯泡的总功率，即 Pab46 W24 W，选项 B 错误 ； 断开开关 K，则变压器输 出电流减小，输入
14、电流也随之减小，L1两端电压减小，则电压表示数(变压器输 入电压)增大，D 选项错误。 答案 C 9(2016四川成都一诊)如图 9 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1n2， 原线圈的两端a、 b接正弦式交流电源， 电压表V的示数为220 V， 负载电阻R166 ，R233 ，电流表 A1的示数为 0.4 A。则下列判断中正确的是( ) 图 9 A原、副线圈的匝数比为 110 B原、副线圈的匝数比为 51 C电流表 A2的示数为 2 A D电流表 A2的示数为 0.4 A 解析 负载电阻 R166 ，R233 ，并联后的电阻为 R22 ，变压器输入功 率 P1U1I1P2I R， 所以
15、电流表 A2的示数为 I22 A， C 正确， D 错误 ； 2 2 U1I1 R 原、副线圈的匝数比 n1n2I2I151，A 错误，B 正确。 答案 BC 10(2016深圳一调)如图 10 甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比 n1n2 101，原线圈输入的交流电压如图乙所示，副线圈电路接有滑动变阻器 R 和额 定电压为 12 V、工作时内阻为 2 的电动机。闭合开关，电动机正常工作，电 流表示数为 1 A，则 ( ) 图 10 A副线圈两端电压为 22 V B电动机输出的机械功率为 12 W C通过电动机的交流电频率为 50 Hz D突然卡住电动机，原线圈输入功率变小 解析 由图乙可知
16、 U1220 V，又知 n1n2101，则由，得副线圈两端 U1 U2 n1 n2 电压U222 V， A项正确 ； 电动机输出的机械功率P机P总P内IUI2r112 W122 W10 W，B 项错误；由图乙可知，T0.02 s，则 f 50 Hz，C 项 1 T 正确 ； 当卡住电动机， 则副线圈回路总电阻减小， 电流变大， 再由 P入P出I2U2， 可知原线圈输入功率变大，D 项错误。 答案 AC 11(2015广东理综，15)如图 11 为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导 气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数 不变，调节触头 P，使输出电压有效值由
17、 220 V 降至 110 V，调节前后( ) 图 11 A副线圈中的电流比为 12 B副线圈输出功率比为 21 C副线圈的接入匝数比为 21 D原线圈输入功率比为 41 解析 在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下， 使输出电压U2有效值由220 V 降至 110 V，由知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的 U2 U1 n2 n1 接入匝数之比为 21， 故 C 正确 ； 副线圈电压减半， 电阻不变， 电流也随之减半， 所以电流之比为 21，故 A 错误 ； 由 PUI 知，输出功率之比为 41，故 B 错 误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为 41
18、， 故 D 正确。 答案 CD 12如图 12 所示，矩形线框的面积为 60 cm2，匝数为 100 匝，转速为 25 r/s，匀 强磁场的磁感应强度为 T，线框的电阻不计。L1、L2是两个标有“6 V 1 2 2 A”的灯泡，开关 S 断开时，灯泡 L1正常发光，那么( ) 图 12 A 从图示位置开始计时， 线框内产生的交变电压的瞬时值为 e60cos 50t(V)2 B变压器原、副线圈的匝数比为 201 C开关 S 断开时，电流表示数是 0.1 A D开关 S 闭合后，灯泡 L1将变暗 解析 由于从垂直中性面的位置开始计时， 所以线框内产生的交变电压的瞬时值 为 enBScost60co
19、s 50t(V)， 选项 A 正确 ； 原线圈两端电压的有效值为 60 2 V， 副线圈两端电压为 6 V， 根据变压比， 可知变压器原、 副线圈的匝数比为 101， 选项 B 错误；开关 S 断开时，由变流比知电流表示数是 0.1 A，选项 C 正确；开 关 S 闭合后，灯泡 L1两端电压不变，亮度不变，选项 D 错误。 答案 AC 13如图 13 所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为 500 V，输出的电功 率为 50 kW，用电阻为 3 的输电线向远处送电，要求输电线上损失的功率为输 电功率的 0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为 220 V 供用户使用(
20、两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正 确的是( ) 图 13 A输电线上损失的功率为 300 W B升压变压器的匝数比为 1100 C输电线上的电流为 10 A D降压变压器的输入电压为 4 970 V 解析 根据 P损0.6%PI R，得输电线上损失的功率为 P损300 W，输电线 2 2 上的电流为 I210 A， 选项 A、 C 正确 ； 升压变压器原线圈的输入电流为 I1 P U1 A100 A，则升压变压器的匝数之比为 ，选项 B 错误； 50 000 500 n1 n2 I2 I1 10 100 1 10 升压变压器的输出电压为U2U15 000 V， 输电线上损
21、失的电压为UI2R n2 n1 103 V30 V，则降压变压器的输入电压为 U3U2U5 000 V30 V4 970 V，选项 D 正确。 答案 ACD 14(2017山东潍坊统考)如图 14 所示，边长为 L、匝数为 N、电阻不计的正方 形线圈 abcd， 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕转轴 OO以角速度 匀速转动， 轴 OO垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变 压器原、副线圈的匝数之比为 12，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大， 从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是( ) 图 14 A交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为 eNBL2c
22、os t B变压器的输入功率与输出功率之比为 21 C电压表 V 示数为 NBL2 D若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均变小 解析 题中图示线圈位置是与中性面垂直的位置，从图示位置开始计时，感应电 动势的瞬时值表达式为 eNBL2cos t，选项 A 正确；理想变压器的输入功率 与输出功率相等，选项 B 错误；原线圈电压的有效值 U1NBL2，由 2 2 U1 U2 1 2 得 U2NBL2，由于二极管的单向导电性，副线圈中只有半个周期内有电流，2 设电压表示数为 U，根据有效值的定义得 T，所以电压表的示数 U U R T 2 U2 R NBL2，选项 C 正确 ； 若滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈的总阻值增大，原 线圈电压不变，副线圈电压也不变，电压表示数不变，由欧姆定律得副线圈的电 流变小，原线圈中的电流也变小，电流表示数变小，选项 D 错误。 答案 AC