选修3-2第10章交变电流强化训练2

交变电流强化训练21.(2011·高考新课标全国卷)如图10－2－13,一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()图10－2－13A.U＝110V,I＝0.2AB.U＝110V,I＝0.05AC.U＝1102V,I＝0.2AD.U＝1102V,I＝0.22A解析:选A.由变压原理n1n2＝U1U2可得U1＝110V,即电压表示数为110V.由P入＝P出,灯泡正常发光可得P入＝U1I1＝P出＝22W,I1＝22110A＝0.2A,故A正确.2.(2010·高考山东理综卷)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10－2－14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10－2－14A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.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解析:选AD.由图像可知,原线圈输入电压的最大值:Um＝310V,T＝2×10－2s,则原线圈输入电压的有效值:U1＝Um2＝220V,f＝1T＝12×10－2s＝50Hz,选项A正确.由U1U2＝n1n2可得:U2＝n2n1U1＝22V,B错误.P向右移动时,副线圈的电阻减小,副线圈输出电压不变,所以副线圈的电流增大,原线圈的电流也增大,而匝数比不变,所以原、副线圈的电流比不变,副线圈输出电压不变,所以变压器的输出功率增加,D正确,C错误.3.(2010·高考江苏单科卷)在如图10－2－15所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变.随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有()图10－2－15A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析:选CD.由于升压变压器的匝数比不变,所以升压变压器的输出电压U2不变,选项A错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线电流增大,则降压变压器的输入电流也增大,即输电线上的损耗功率和损耗电压都将增大,则降压变压器的输入电压和输出电压都将减小,选项B错误,C正确;由于输送总功率P增大,输电线损耗功率为P损＝PU22R线,所以P损P＝PU22R线,故选项D正确.4.输电线的电阻共计为r,输送的电功率为P,用电压U送电,则用户能得到的电功率为()A.PB.P－P2U2rC.P－U2rD.P2U2r解析:选B.用户能得到的电功率为输送的电功率与输电线上损失的热功率之差,所以P户＝P－PU2r,B选项正确,A、C、D选项均错误.5.某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380V输电,求输电线路损耗的功率.(2)若改用5000V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.解析:(1)输电线上的电流大小为I＝PU＝20×103380A＝52.63A,输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝(52.63)2×6W≈16620W＝16.62kW.(2)改用高压输电后,输电线上的电流大小变为I′＝PU′＝20×1035000A＝4A用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U′－I′R＝(5000－4×6)V＝4976V根据U1U2＝n1n2用户得到的电压为U2＝n2n1U1＝122×4976V＝226.18V.答案:(1)16.62kW(2)226.18V一、选择题1.(2012·珠海市高三摸底考试)如图10－2－16为一理想变压器,其原副线圈匝数比n1∶n2＝1∶10,副线圈与阻值R＝20Ω的电阻相连。原线圈两端所加的电压u＝202sin100πt(V),则()图10－2－16A.交流电压表的示数为202VB.副线圈输出交流电的频率为50HzC.电阻R上消耗的电功率为2kWD.原线圈中电流的最大值为100A解析:选BC.交流电表的示数是电流的有效值,所以交流电压表的示数为20V,A错误;变压器不改变频率,所以B正确;根据变压比,副线圈输出的电压有效值为200V,而电阻R＝20Ω,所以副线圈中电流的有效值为10A,电阻R上消耗的电功率为2kW,根据变压比,原线圈中的电流的有效值为100A,最大值为1002A,C正确D错误.2.如图10－2－17所示,理想变压器原线圈输入交变电压u＝141sin314t(V),副线圈接有一电流表和阻值为100Ω的负载电阻R,测得电流表的示数为0.10A.由此可知该变压器的原、副线圈的匝数比为()图10－2－17A.141∶1B.14.1∶1C.100∶1D.10∶1解析:选D.副线圈电压U2＝IR＝10V,原线圈的电压U1＝1412V＝100V,故匝数比n1n2＝U1U2＝10010＝10∶1.3.(2011·高考浙江理综卷)如图10－2－18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()图10－2－18A.2.0VB.9.0VC.12.7VD.144.0V解析:选A.若未考虑铁芯的漏磁因素,上线圈电压有效值U1＝512＝36V,按变压器的变压比U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1＝9.0V,而实际上副线圈磁通量Φ2＜Φ1,由U＝nΔΦΔt得U1n1＞U2n2,则应选A.4.(2012·华南师大附中模拟)在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器.如图10－2－19所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是()图10－2－19解析:选A.电流互感器是测电流的,应串联在火线上,故B、D选项错误.同时,由I1n1＝I2n2知要使I2＜I1,须n2＞n1,故A选项正确,C选项错误.5.(2010·高考重庆理综卷)一输入电压为220V,输出电压为36V的变压器副线圈烧坏,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图10－2－20所示,然后将原线圈接到220V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为1V.按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()图10－2－20A.1100,360B.1100,180C.2200,180D.2200,360解析:选B.由U1U2＝n1n2得22036＝n1n2,2201＝n15解得n1＝1100、n2＝180,选项B正确.6.如图10－2－21所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述正确的是()图10－2－21A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好解析:选ABD.根据P＝I2R可知,在电流I一定的情况下,减小电阻R可以减少电路上的电能损失,而R＝ρlS,所以增大输电线横截面积S有利于减少输电过程中的电能损失,A对;由公式P＝I2R可得,若设输送的电功率为P′,则P损＝P′2U2R,可见,在输送电压U一定时,输送的电功率P′越大,输电过程中的电能损失越大,C错误.7.(2012·马鞍山检测)随着社会经济的发展,人们对能源的需求也日益扩大,节能变得越来越重要.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电,若发电厂输出电压为U1,输出功率为P输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是()A.输电线上损耗的功率为P20RU22B.输电线上损耗的功率为P2RU21C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D.采用更高的电压输电会降低输电的效率8.某小型水电站的电能输送示意图如图10－2－22所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻为R,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u＝2202sin100πtV,降压变压器的副线圈与阻值R0＝11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中错误的是()图10－2－22A.通过R0电流的有效值是20AB.降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析:选C.降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V,负载电阻为11Ω,所以通过R0电流的有效值是20A,选项A正确;降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1,选项B正确;升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的电压,选项C错误;升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率,选项D正确.图10－2－239.(2012·黄山市高三七校联考)如图10－2－23所示,ab间接电压恒定的交变电源,M为理想变压器,如果R1的阻值增大,则()A.电压表示数增大B.电流表的示数增大C.灯泡L的亮度变暗D.电阻R2的热功率增大解析:选A.R1的阻值增大,则输出电路总电阻增大,总功率减小,干路中电流减小,所以电阻R2的热功率减小,R2两端电压减小,而输出电压不变,所以L和R1并联电路两端的电压增大,电压表示数增大,灯泡L的亮度变亮,A正确C、D错误;输入功率等于输出功率,所以输入电路中功率减小,电流表示数减小,B错误.10.如图10－2－24所示,两种情况下灯泡L2、L3的功率均为P,且L1、L2、L3为相同的灯泡,匝数比为n1∶n2＝3∶1,则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为()图10－2－24A.P、PB.9P、49PC.49P、9PD.94P、9P解析:选B.图(a)中L2的功率为P,则L2上电压为U2＝PR,原线圈中电压U1＝3U2＝3PR,L1两端电压与U1相等,则L1所消耗功率PL1＝U21R＝9PRR＝9P.图(b)中L2、L3功率相同,变压器的输出功率为2P,原线圈电压U1′＝3U2＝3PR,原线圈中电流I1′＝2PU1′,灯L1上消耗功率为PL1′＝I1′2R＝4P29PRR＝49P,故B正确.二、非选择题11.如图10－2－25所示,理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V,副线圈两端电压U2为220V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V,图10－2－25(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时,表A2的示数I2＝5A,则表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时,表A1的示数I1′等于多少？解析:(1)由电压与变压器匝数的关系可得U1U＝n1n即n1＝U1Un＝1650.(2)当开关S断开时,由U1I1＝U2I2可知I1＝U2I2U1＝0.33A.(3)当开关S断开时,有RL＝U2/I2＝44Ω当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R′有R′＝RL/2＝22Ω副线圈中的总电流为I2′则I2′＝U2/R′＝10A由U1I1′＝U2I2′可知I1′＝U2I2′U1＝0.67A.答案:(1)1650(2)0.33A(3)0.67A12.某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为9.8×104W,电厂输出电压仅为350V,为减少输送功率损失,先用一升压变压器将电压升高再输出.已知输电线路的总电阻为4Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,所需电压为220V,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？解析:根据题意,画出输电线路图如图所示.由电路中损失功率P损＝P总×5%＝I22R得输电线路中电流为I2＝5%P总R＝35A.升