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1、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P,原線圈的電壓U保持不變,輸電線路的總電阻為R。當副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時,線路損耗的電功率為P1,若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk,線路損耗的電功率為P2,則P1和分別為 ( )
A., B.()2R,
C., D.()2R,
答案:D
解析:當副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時,U2=kU,此時輸電線上的電流I=,線路損耗的功率P1=I2R=,當匝數(shù)比為nk時,線路損耗的功率P2=,則=,D選項正確。
2.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈,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
2、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。當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時,負載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1,負載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的,則 U2和I1分別約為 ( )
A.380V和5.3A B.380V和9.1A
C.240V和5.3A D.240V和9.1A
答案:B
3.如圖所示,理想變壓器有兩個副線圈,匝數(shù)分別為n1和n2,所接負載4R1=R2,當只閉合S1時,電流表示數(shù)為1A,當S1和S2都閉合時,電流表示數(shù)為2A,則n1︰n2為 ( )
3、A.1︰1 B.1︰2
C.1︰3 D.1︰4
答案:B
4.如圖所示,M、N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N4的導線一定比線圈N3的導線粗
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.甲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項正確。乙圖中N3對應大電流,匝數(shù)少,可使用較粗導線繞制,減少能量損失。N4對應小電流,匝數(shù)多,相對N3來說,可使用細些導線繞制,
4、故A項錯。
18.(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,b是原線圈中心的抽頭,電壓表和電流表均為理想電表,從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓,其瞬時值表達式為u1=220sin 100πt V,則( )
A.當單刀雙擲開關(guān)與a連接時,電壓表V1的示數(shù)為22 V
B.當t= s時,電壓表V0的讀數(shù)為220 V
C.單刀雙擲開關(guān)與a連接,當滑動變阻器滑片P向上移動的過程中,電壓表V1的示數(shù)增大,電流表示數(shù)變小
D.當單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時,電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小
19.用一臺型號為AED6500S的柴油發(fā)電機給災民臨時安置區(qū)供電,如圖所
5、示,發(fā)電機到安置區(qū)的距離是400 m,輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導線,該型號導線單位長度的電阻為2.5×10-4 Ω,安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW,當這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時( )
型號
AED6500S
輸出電壓范圍
220~300 V
最大輸出功率
60 kW
A.輸電線路中的電流為20 A
B.發(fā)電機的實際輸出電壓為300 V
C.在輸電線路上損失的電功率為8 kW
D.如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦式交變電流,則其輸出電壓最大值是300 V
20.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機的輸出電壓變化規(guī)
6、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n1、n2.降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器).要使額定電壓為220 V的用電器正常工作,則下列說法正確的是 ( )
A.乙圖中電壓的瞬時值表達式為u=220sin 200πt(V)
B.>
C.當用戶用電器增加時,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
【答案】C 【解析】題圖乙中電壓最大值Um=220 V,T=0.02 s,所以ω==100π rad/s,題圖乙中的電壓瞬時值表達式u=220sin 100πt(V),A錯誤.因為U1=U4=220
7、V,=,=,U2>U3,所以<,B錯誤.當用戶用電器增加時,用電器的總功率增大,則I4增大,I3增大,又P損=Ir,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錯誤.
21.如圖為遠距離輸電示意圖,升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=k∶1,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為n3∶n4=1∶k,在T1的原線圈兩端接入一內(nèi)阻為k2r、電動勢e=Emsin ωt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R,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( )
A. B
8、.
C. D.
22.如圖所示,一個小型水電站,其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定,通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電,輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2;T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.下列說法正確的是 ( )
A.當用戶的用電器增多時,U2減小,U4變小
B.當用戶的用電器增多時,P1 變大,P3 減小
C.輸電線上損失的功率為ΔP=
D.要減小線路的損耗,應增大升壓變壓器的匝數(shù)比,同時應增大降壓變壓器的匝數(shù)比
23.(多選
9、)在如圖所示的電路中,在ab兩端輸入穩(wěn)定的正弦交流電,變壓器原線圈中的電流為I1,電壓為U1,輸入功率為P1,副線圈中的電流為I2,電壓為U2,輸出功率為P2,則在滑動變阻器滑片移動的過程中,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)( )
A B C D
【答案】AC 【解析】由原、副線圈的電壓與匝數(shù)關(guān)系=可知,U1與U2成正比,選項A正確;由原、副線圈的電流與匝數(shù)關(guān)系=可知,I1與I2成正比,選項B錯誤;由P1=P2==,可知選項C正確,D錯誤;故選A、C.
24.用電壓為U的正弦交流電源通過甲、乙兩種電路給額定電壓為
10、U0的同一小電珠供電.圖甲中R為滑動變阻器,圖乙中理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,若電珠均能正常工作,則 ( )
甲 乙
圖11-2-31
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n1∶n2
C.電阻R與小電珠的功率之比為n1∶n2
D.若將甲、乙電路與輸出電壓為U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>U0,在圖乙中,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比,知n1>n2,所以該變壓器是降壓變壓器,故A錯誤;由乙圖,根據(jù)電
11、壓與匝數(shù)成正比,得=,電珠均能正常工作,所以電流等于額定電流,甲電路消耗的功率為UI,乙電路消耗的功率U0I,所以甲、乙電路消耗的功率之比為U∶U0=n1∶n2,故B正確;R兩端電壓的有效值為(U-U0),電阻R與小電珠的功率之比為==-1,選項C錯誤;若將甲、乙電路與輸出電壓為U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D錯誤;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n1、n2.原線圈通過一理想電流表?接正弦交流電源,一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(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.用交流電壓表測得a、b
12、端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd,則( )
A.Uab∶Ucd=n1∶n2
B.增大負載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小
C.負載電阻的阻值越小,cd間的電壓Ucd越大
D.將二極管短路,電流表的讀數(shù)加倍
26.心電圖儀是將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器,其部分電路可簡化為大電阻R1與交流電源串聯(lián),該電源輸出的電壓恒為U0,如圖所示.心電圖儀與一個理想變壓器的初級線圈相連,一個揚聲器(可等效為一個定值電阻R2)與該變壓器的次級線圈相連.若R2的功率此時最大,下列說法錯誤的是( )
A.大電阻R1兩端電壓為
B.理想變壓器初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比值為
13、
C.交流電源的輸出功率為
D.通過揚聲器的電流為
27.一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=3∶1,原線圈中接有定值電阻R,副線圈中并聯(lián)有兩個阻值也為R的定值電阻,如圖所示.原線圈接有電壓為U的交流電源,則副線圈的輸出電壓為( )
A. B.
C. D.
【答案】C 【解析】設(shè)原線圈中的電流為I,原線圈的輸入電壓為U1,則副線圈中的電流為3I,
副線圈的輸出電壓為U2==IR,又U=IR+U1=IR,得U2=U,C正確.
28.一正弦交變電壓的電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖所示。
(1)寫出該交變電壓的瞬時值表達式;
(2)求出該交變電壓的
14、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R=16Ω的小燈泡供電,求燈泡消耗的功率。
答案:(1)u=10sin(50πt)V (2)7.1V (3)12.5W
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ω==50π rad/s
所以瞬時值表達式為u=10sin(50πt)V。
(2)有效值為U==5V=7.1V。
(3)副線圈輸出電壓U2=U1=10V。
小燈泡的功率為P==12.5W。
29.在遠距離輸電時,要盡量考慮減少輸電線上的功率損失。有一個電站,輸送的電功率P=500kW,當使用U=5kV的電壓輸電時,
15、測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電能表一晝夜表示數(shù)相差4800kW·h。求:
(1)輸電效率η和輸電線總電阻r。
(2)若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么電站應使用多高的電壓向外輸電。
答案:(1)60% 20Ω (2)22.4kV
30.發(fā)電機的端電壓為220 V,輸出電功率為44 kW,輸電導線的電阻為0.2 Ω,如果用初、次級線圈匝數(shù)之比為1︰10的升壓變壓器升壓,經(jīng)輸電線路后,再用初、次級匝數(shù)比為10︰1的降壓變壓器降壓供給用戶。
(1)畫出全過程的線路圖;
(2)求用戶得到的電壓和功率;
(3)若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶,求用戶得到的功率和電壓。
答案:(1)略 (2)219.6 V 43.92 kW
(3)36 kW 180 V
解析:(1)線路圖如圖所示:
(2)升壓變壓器次級的輸出電壓
U2=U1=2200 V
(3)若不采用高壓輸電,線路損失電壓為
U′R=I1R=40 V
用戶得到的電壓
U′=U1-U′R=180 V
用戶得到的功率為P′=U′I1=36 kW。
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