人教版选修11 变压器 高压输电 第1课时 作业.docx

1.4变压器1.5高压输电1.（多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为r的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为 。如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是()a交流电源的效率为50%b电流表的读数为c负载上消耗的热功率为d该交流电源电动势的瞬时值表达式为eemsin100t v答案ab解析把变压器和r看作一个整体，等效电阻为r，当rr时，负载上的电功率最大，此时总功率为p总，负载功率为p负载，其效率为50%，则a选项正确，c选项错误。电流表的读数为副线圈电流的有效值，原线圈电流有效值为i1，则i2i1 i1，故b选项正确。由题图知周期为0.04 s，则50 rad/s，则瞬时值表达式为eemsin50t v，故d选项错误。2.有一种调压变压器的构造如图所示。线圈ab绕在一个圆环形的铁芯上，c、d之间加上输入电压，转动滑动触头p就可以调节输出电压。图中为交流电流表，为交流电压表，r1、r2为定值电阻，r3为滑动变阻器，c、d两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是 ()a当r3不变，滑动触头p顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小b当r3不变，滑动触头p逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小c当p不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小d当p不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表的读数变大，电压表的读数变大(1)滑动触头p顺时针转动，原、副线圈的匝数比如何变？提示：增大。(2)滑动变阻器滑动触头向上滑动，副线圈的总电阻如何变？提示：增大。尝试解答选a。当r3不变，p顺时针转动时，nmn减小，由知umn减小，则电压、电流表读数均减小，a项正确，同理知b项错。当p不动时，匝数nmn不变，输出电压umn不变，滑片向上滑动，r3阻值变大，根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，c项错误，同理知d项也错误。 3.(多选)如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中r1、r2、r3和r4均为定值电阻，开关s是闭合的。v1和v2为理想电压表，读数分别为u1和u2；a1、a2和a3为理想电流表，读数分别为i1、i2和i3。现断开s，u1数值不变，下列推断中正确的是()au2变小、i3变小 bu2不变、i3变大ci1变小、i2变小 di2变大、i3变大答案bc解析理想变压器有，由于原线圈电压不变，所以v2的示数u2也不变，a错误；当s断开后，负载的总电阻变大，由于副线圈电压不变，所以总电流减小，即i2变小，故d错误；由于，当副线圈的电流减小时，原线圈的电流也要减小，所以i1变小，c正确；由于副线圈的总电流减小，r1的电压减小，并联电路的电压u3就会增大，所以r3的电流i3就会增大，故b正确。4.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是u，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是i1，其末端间的电压为u1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为i2。则()a用户端的电压为b输电线上的电压降为uc理想变压器的输入功率为ird输电线路上损失的电功率为i1u答案a解析理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为u2，则有i1u1u2i2，u2，选项a正确。输电线上的电压降为ui1r，或者uuu1，选项b错误。理想变压器的输入功率为pi1u1，选项c错误。输电线路上损失的电功率为pir，选项d错误。5.在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1n221。在不接负载的情况下()a当线圈1输入电压为220 v时，线圈2输出电压为110 vb当线圈1输入电压为220 v时，线圈2输出电压为55 vc当线圈2输入电压为110 v时，线圈1输出电压为220 vd当线圈2输入电压为110 v时，线圈1输出电压为440 v答案b解析在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比等于原、副线圈中产生的感应电动势之比。当给线圈1输入电压u1时，。当给线圈2输入电压u2时，。所以选项b正确。6普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为icd，为了使电流表能正常工作，则()aab接mn、cd接pq，iabicdcab接pq、cd接mn，iabicd答案b解析根据理想变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab接mn，通过的电流较大，电流表接在cd两端，通过的电流较小，b选项正确。7(多选)如图甲所示，一理想自耦变压器的原线圈接有交变电压，交变电压随时间变化的图象如图乙所示，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交变电压u随时间t变化的规律是uu0cos100tb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，则原线圈的输入功率增大d若使电阻r增大的同时，将触头p向b端滑动，则通过a处的电流一定增大答案ab解析由乙图可知t0.02 s，100 rad/s，所以u随时间变化规律是uu0cos100t，a选项正确。原线圈n1不变，u1不变，随触头p向a端滑动，n2增大，由可知，u2增大，由pr，电阻r消耗的功率也增大，b选项正确。若仅增大电阻r，而n1、u1、n2都不变，u2也不变，由pr可知，pr减小，原线圈的输入电功率也减小，c选项错误。触头p向b端滑动，u2减小，r增大，由i2可知i2减小，p2u2i2减小，p1p2u1i1，可知u1不变，所以i1减小，过a处的电流减小，d选项错误。8.图1为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器t的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在t的原线圈两端接入一电压uumsin t的交流电源，若输送电功率为p，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图1a.() b.()c.4()2()2r d.4()2()2r答案c解析原线圈电压的有效值：u1，根据可得u2，又因为是理想变压器，所以t的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率p，所以输电线上的电流i，输电线上损失的电功率为pi22r4r22，所以c正确，a、b、d错误.9.如图2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2a.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示数变大答案b解析当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流变小，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p向上滑动时，副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流也变小，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变小，副线圈中的电流变大，r1两端电压变大，r2两端电压变小，电流表a2示数变小，原线圈中的电流变大，电流表a1示数变大，选项d错误.10.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为uu0sin t的交流电源，副线圈接一个r27.5 的负载电阻.若u0220 v，100 rad/s，则下述结论正确的是()a.副线圈中电压表的读数为55 vb.副线圈中输出交变电流的周期为 sc.原线圈中电流表的读数为0.5 ad.原线圈中的输入功率为110 w解析原线圈电压有效值为u220 v，电压表读数为u2 v55 v，周期t s，副线圈中电流i22 a，原线圈中电流i10.5 a，pi1u110 w.答案ac11.(电能输送中功率损失的计算)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率p，原线圈的电压u保持不变，输电线路的总电阻为r.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为p1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为p2，则p1和分别为()a.， b.()2r，c.， d.()2r，答案d解析根据变压器的变压规律得k，nk，所以u1ku，u2nku.根据pui知匝数比为k和nk的变压器副线圈的电流分别为i1，i2.根据pi2r，输电线路损耗的电功率分别为p1ir()2r，p2ir()2r，所以.选项d正确，选项a、b、c错误.12.(理想变压器基本规律的应用)(多选)如图4所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表v的示数为220 v，负载电阻r44 ，电流表a1的示数为0.20 a.下列判断中正确的是()图4a.初级线圈和次级线圈的匝数比为21b.初级线圈和次级线圈的匝数比为51c.电流表a2的示数为1.0 ad.电流表a2的示数为0.4 a答案bc解析对于理想变压器，p1u1i12200.20 w44 w，则负载电阻消耗的功率p2p144 w，据p2，得u2 v44 v，则5，故b正确.a2的读数i2 a1 a，故c正确.13.如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压u13300 v，副线圈的输出电压u2220 v，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数u02 v，则(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当s断开时，a2的示数i25 a，那么a1的示数是多少？(3)当s闭合时，a2的示数将如何变化？a1的示数将如何变化？答案(1)1650匝110匝(2)0.33 a(3)a1、a2的示数都增大解析(1)根据电压关系及有n1n011650(匝)，n2n01110(匝)。(2)由于是理想变压器，则p入p出，i1u1i2u2得i1i25 a0.33 a。(3)开关s闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出电压u2不变，根据欧姆定律得i2，可知i2增大，输出功率p出i2u2也增大；根据p入p出，即i1u1i2u2，原线圈中的电流i1也随之增大。所以，电流表a1、a2的示数都增大。14.如图所示，理想变压器有两个副线圈，l1、l2是两盏规格为“8 v,10 w”的灯泡，l3、l4是两盏规格为“6 v,12 w”的灯泡，当变压器的输入电压为u1220 v时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n11100匝，求：(1)副线圈的匝数n2、n3?(2)电流表的读数？(1)变压器的输入电压u1220 v是什么值？电流表的读数是什么值？提示：有效值，有效值。(2)电灯泡正常发光，如何确定副线圈n2、n3上的电压？提示：u28 v，u3ul3ul412 v。尝试解答(1)40匝_60匝_(2)0.2_a。(1)由变压器原理可知，n1n2n3u1u2u3，则n2n1110040n3n1110060。(2)由p入p出可得，i1u1p1p2p3p4，所以i1 a0.2 a15.某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kw，输出电压为500 v，输电线的总电阻为10 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。求：(1)村民和村办小企业需要220 v电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？(1)画出输电电路图，并标上各个物理量。提示：(2)分析升压变压器、降压变压器的功率及电压关系？提示：u送uu1p输出p输送p用p。尝试解答(1)13_7211_(2)320_v_5760_w。(1)输电电路图如图所示，由p4% p输出和pir得i26 a则u送1500 v升压变压