高三物理总复习 10-2变压器和远距离输电同步练习 新人教版

1 10 210 2 变压器和远距离输电变压器和远距离输电 一 选择题 1 在变电站里 经常要用交流电表监测电网上的强电流 所用的器材叫电流互感器 如下图所示中 能正确反映其工作原理的是 答案 A 解析 电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流 因此原线圈的匝数少 副线 圈的匝数多 监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中 2 如上图 理想变压器原副线圈匝数之比为 4 1 原线圈接入一电压为 u U0sin t 的交流电源 副线圈接一个 R 27 5 的负载电阻 若 U0 220V 100 rad s 则 2 下述结论正确的是 A 副线圈中电压表的读数为 55V B 副线圈中输出交流电的周期为s 1 100 C 原线圈中电流表的读数为 0 5A D 原线圈中的输入功率为 110W 2 答案 AC 解析 副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值 U2 55V A 对 副线圈中 n2U0 2n1 交流电的周期等于原线圈中交流电源电压的周期 T s B 错 原线圈中的电流 2 1 50 I1 0 5A C 对 原线圈中的输入功率 P 110W D 错 I2n2 n1 U2n2 Rn1 U0I1 2 2 3 2011 浙江 如上图所示 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 51sin314tV 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 0V B 9 0V C 12 7V D 144 0V 答案 A 解析 本题考查理想变压器和交流电的有效值 意在考查考生对基本概念的理解能 力 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 51 2 U1 n1 U2 n2 U2 V 9 0V 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 51 2 200 800 小于 9V 故只有选项 A 正确 4 2011 连云港模拟 在某交流电路中 有一正在工作的变压器 原 副线圈的匝数 分别为 n1 600 匝 n2 120 匝 电源的电压为 U 311sin100 t V 原线圈中串联一个 额定电流为 0 2A 的保险丝 为保证保险丝不被烧毁 则 A 副线圈电流的最大值不能超过 1A B 副线圈电流的有效值不能超过 1A C 无论副线圈电流有多大 保险丝总不会被烧毁 D 负载功率不能超过 44W 答案 BD 解析 保险丝的额定电流指有效值 由电流与线圈匝数的关系 及原线圈中电 I1 I2 n2 n1 流的有效值 I1 0 2A 得副线圈中的电流有效值 I2 1A 则副线圈电流的最大值不能超过 I2 A 再由电压与线圈匝数的关系 及原线圈两端的电压的有效值 22 U1 U2 n1 n2 U1 220V 得副线圈两端电压的有效值 U2 44V 则有 P U2I2 44W 故 A C 选项错 U1m 2 B D 选项正确 5 2011 南通一调 3 如上图所示的电路中 A1 A2为相同的电流表 电阻 R1 R2的阻值相同 线圈 L 的电 阻不计 理想变压器原线圈接入 u Umsin2 ft 的交变电流后 电流表 A1 A2的示数分别 为 I1 I2 则 A Um增大时 I1增大 B f 不变 Um增大时 I2减小 C Um不变 f 增大时 I1增大 D Um不变 f 增大时 I2减小 答案 AD 解析 根据理想变压器的变压比 当 Um变大 则可知副线圈两端的电压也增 U1 U2 n1 n2 大 根据欧姆定律可知 I 1增大 A 对 B 错 当交变电流的频率变大时 电感线圈的感抗 增大 但是副线圈两端电压保持不变 故根据欧姆定律可判断 I1不变 I2应变小 C 错 D 对 6 2011 新课标全国卷 如下图 一理想变压器原副线圈的匝数比为 1 2 副线圈 电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为 220V 额定功率为 22W 原线圈电路中接有电压表和 电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流表的读数 则 A U 110V I 0 2A B U 110V I 0 05A C U 110V I 0 2A 2 D U 110V I 0 2A 22 答案 A 解析 本题考查的是交变电流的有效值 功率及变压器的有关知识 意在考查学生 对交变电流知识的理解和综合应用 交流电压表 电流表测得的是交变电流的有效值 由 灯泡正常发光可知 变压器的输出电压为 220V 而变压器的输入与输出电压之比等于原副 线圈的匝数比 故变压器的输入电压为 110V 电压表的示数为 110V 又因为变压器的输入 4 功率等于输出功率 因此可知变压器的输入电流为 0 2A 故选项 A 正确 7 2011 济南模拟 一理想变压器原 副线圈匝数比 n1 n2 11 5 原线圈与正弦 交变电源连接 输入电压 u 随时间 t 的变化规律如图所示 副线圈仅接入一个 10 的电 阻 则 A 流过电阻的最大电流是 20A B 与电阻并联的电压表的示数是 141V C 变压器的输入功率是 1 103W D 在交变电流变化的一个周期内 电阻产生的焦耳热是 2 103J 答案 C 解析 由交流电压 u 随时间 t 的变化规律可知 输入最大电压为 220V 由电压关 2 系可知 可得输出电压的最大值为 100V 电压有效值为 100V 最大电流为 U1 U2 n1 n22 10A 电流有效值为 10A 选项 A 错误 电压表示数应为电压有效值 因此选项 B 错误 2 变压器的输出输入功率相等 可得 P UI 1 103W 选项 C 正确 在交变电流变化的一个 周期内 电阻产生的焦耳热为 Q I2Rt 20J 选项 D 错误 8 2011 南京模拟 如下图甲所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为 10 1 b 是 原线圈的中心抽头 图中电表均为理想的交流电表 定值电阻 R 10 其余电阻均不计 从某时刻开始在原线圈 c d 两端加上如图乙所示的交变电压 则下列说法中正确的是 A 当单刀双掷开关与 a 连接时 电压表的示数为 22V B 当单刀双掷开关与 a 连接且 t 0 01s 时 电流表示数为零 C 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 原线圈的输入功率变大 D 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 副线圈输出电压的频率变为 25Hz 答案 AC 5 解析 原线圈输入电压的有效值为 U1 V 220V 当单刀双掷开关与 a 连接时 311 2 U2 U1 22V A 选项正确 当 t 0 01s 时 电流表示数不为零 电流表测量的是有效值 1 10 B 选项错误 当单刀双掷开关由 a 拨向 b 时 U2 U1 44V 输出功率增大 原线圈的输 1 5 入功率也增大 此时输出电压的频率不变 C 选项正确 D 选项错误 二 非选择题 9 在远距离输电时 要尽量考虑减少输电线上的功率损失 有一个电站 输送的电功 率 P 500kW 当使用 U 5kV 的电压输电时 测得安装在输电线路起点和终点处的两只电 能表一昼夜表示数相差 4800kW h 求 1 输电效率 和输电线总电阻 r 2 若想使输电效率提高到 98 又不改变输电线 那么电站应使用多高的电压向外输 电 答案 1 60 20 2 22 4kV 解析 1 由于输送功率 P 500kW 一昼夜输送电能 E Pt 12000kW h 终点得到 的电能 E 7200kW h 因此效率 60 输电线上的电流可由 I 计算 I 100A 而 P U 输电线损耗功率可由 Pr I2r 计算 其中 Pr kW 200kW 因此可求得 r 20 4800 24 2 输电线上损耗功率 Pr 2r 原来 Pr 200kW 现在要求 Pr 10kW 计算可 P U 1 U2 得输电电压应调节为 U 22 4kV 10 一台理想变压器原 副线圈匝数比为 10 1 原线圈接 u 100sin100 t V 的 2 交变电压 副线圈两端用导线接规格为 6V 12W 的小灯 已知导线总电阻 r 0 5 试求 副线圈应接几盏小灯 这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光 答案 4 盏 并联 解析 由 副线圈两端电压的有效值 U1 U2 n1 n2 U2 U1 100 V 10V n2 n1 1 10 导线上的电压 U线 10V 6V 4V 副线圈中的输出电流 I2 A 8A 4 0 5 每个小灯的额定电流 I A 2A P U 12 6 6 应接小灯的盏数 n 4 盏 8 2 连接方式为并联 11 某电站输送电压为 U 6000V 输送功率为 P 500kW 这时安装在输电线路的起点 和终点的电度表一昼夜里读数相差 4800kW h 即 4800 度 试求 1 输电线的电阻 2 若要使输电损失的功率降到输送功率的 2 电站应使用多高的电压向外输电 答案 1 28 8 2 2 68 104V 解析 1 因为两地的电度表读数之差即为线路损失的电能 由此可求线路损失的功 率 P损 200kW W损 t 4800kW h 24h 又由 P损 I2R 2R 得 P U R U2 60002 28 8 P损 P2 200000 5000002 2 要使输电损失的功率降到输送功率的 2 则有 P损 500kW 2 10kW 由上面的式子可得 U P 500000 V 2 68 104V R P损 28 8 10000 12 三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程 是中国规模最大的水利工程 枢纽控制流域面积为 1 0 106km2 占长江流域面积的 56 坝址处年平均流量为 Q 4 51 1011m3 水利枢纽的主要任务包括防洪 发电 航运三方面 在发电方面 三峡电 站安装水轮发电机组 26 组 总装机容量 指 26 台发电机组同时工作的总发电功率 为 P 1 82 107kW 年平均发电量约为 W 8 40 1010kW h 该工程已全部竣工 电站主要向 华中 华东电网供电 以缓解这两个地区的供电紧张局面 阅读上述资料 解答下列问题 水的密度 1 0 103kg m3 g 取 10m s2 1 若三峡电站上 下游水位差按 h 100m 计算 试推导三峡电站将水流的势能转化为 电能的效率 的公式 并计算出效率 的数值 2 若 26 台发电机组全部建成并发电 要达到年发电量的要求 每台发电机组平均发 电时间 t 为多少天 3 将该电站的电能输送到华中地区 送电功率 P1 4 5 105kW 采用超高压输电 输 电电压为 U 500kV 而发电机输出的电压约为 U0 18kV 若输电线上损耗的功率为输电功 率为 5 求发电站的升压变压器原 副线圈的匝数比和输电线路的总电阻 7 答案 1 67 2 192 3 天 3 27 8 W Q gh 9