物理选修3 2高压输电与变压器练习题

1、 物理选修3-2高压输电与变压器 练习题 物理选修3-2高压输电与变压器练习题 一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分) 1发电厂给某工厂的功率限额为500 kW，用100 kV高压输送，当该工厂由于休假，只使用50 kW的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路电流为( ) A0.5 A B5 A D50 A 不知电阻，无法求出 CA 答案千伏超高压输电是我国目前正在实施的一2500项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建设200之中若输送功率为万千瓦，原来采用3 200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P，则采用500千伏超高压输电后，在输电线上损损失的电功率为(设输电线的电

2、阻未变)( ) PPPP 6.25 D0.16 BA0.4 C2.5损损损损B 答案 2PrPkV根据可知：当输电电压由200 解析 损2UPP0.16时，其线路损耗由减小到升高到500 kV损 ，选项B正确 损3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，ab一侧线圈的匝数较少，工中电流互感器图1Icd一侧线圈的匝数较多，工作作时电流为，abI，为了使电流表能正常工作，则时电流为cd( ) 图1 abMNcdPQII 接接BcdababPQcdMNII 接D接，接cdabB 答案 解析 根据单一副线圈的理想变压器原理，电流abMNcdPQ，接接、比值等于匝

3、数比的倒数，可得II，故B正确 cdab 4如图2所示，图甲是远距离输电线路的示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( ) 图2 A用户用电器上交流电的频率是100 Hz B发电机输出交流电的电压有效值是500 V C输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D utT0.02 交流电的周期图像可知，由 解析 1f错误；交流电的50 Hz，选项s，故频率A TUmUU2 电压最大值500 V，故有效值250m 2错误；输电线上的电流由降压变压器BV，选项副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数错误；当用户用电器的

4、总电阻增C比决定，选项nI21，原线大时，副线圈上的电流减小，根据nI122RIP得输电线)(输电线上的电流减小，根据圈1 正确损失的功率减小，选项D可看做理想变压(如图3所示，一自耦变压器5CDAB在输出端输入端器)间加一正弦交流电压，P可以改变副间接灯泡和滑动变阻器转动滑片Q可以改变接入电路电阻线圈的匝数，移动滑片) 的阻值则( 3 图 P逆时针小角度转动，灯泡变亮 A只将P顺时针小角度转动，灯泡变亮 B只将Q向上移动，灯泡变暗 C只将 Q向下移动，灯泡变亮只将 D答案 A P逆时针转动，输出端匝数增多，输 只将解析出电压增大，灯泡变亮，选项A正确，B错误只Q向上或向下移动，输出电压不变，

5、灯泡亮度将不变，选项C、D错误 MN原线圈接一交流4所示，理想变压器6如图R和两个小灯电源，副线圈回路中有一定值电阻0LLS是断开、，电表为理想电表最初开关泡21S，则( 的，现闭合开关 ) 图4 副线圈两端电压变大A L 变亮B灯泡1 A示数变大C电流表1R 中的电流变小D电阻0 C 答案nnU211UU错误；不变，A解析 根据212nUn122IS，副线圈回路中的电阻减小，电流闭合开关2nIn212II，所以电增大，则D错误；根据21nnI121UR两端电压增大，正确；流表A示数变大，CL1012U L1PPL减消耗的功率减小，灯，故功率LL111RL1L 错误变暗，B小，灯泡1分，54小

6、题，每小题二、多项选择题(本题共520分，每题至少有两个选项正确，选对得共) 分分，错选得分，漏选得20甲所示，理想变压器的原线圈电路中57如图nL匝，原线圈匝数600的保险丝装有0.5 A1n匝当原线圈接在如图乙所副线圈匝数1202 示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ( ) 图5 A阻值为14.4 的电阻 B并联两盏“36 V 40 W”的灯泡 C工作频率为10 Hz的电视 D耐压值为36 V的电容器 答案 AB 解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s，频率为50 Hz，则副线圈得到的交变电

7、流的频率也为50 Hz，故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作，C错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的有效值为180 ，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，V 120UU中两灯泡B则36 V180 V，解得， 226004IA0.44 A 接入电路时，原线圈中的电流 1 9正确；副线圈两端电压的有效值为，0.5 AB错，但其最大值大于电容器的耐压值，故D36 V误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的2?36 V?R功率相等，则180 V0.5 A，解得R14.4 ，A正确 8如图6所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变则下列说法中正确的是(

8、) 图6 S从2拨向1时，电流表示数变小 A只将1S从4拨向只将B3时，电流表示数变小 2SR两端电压增只将C从闭合变为断开，电阻23 大 R的滑动触头上移，变压器的输只将变阻器D3入功率减小 答案 BD S从2拨向1时，输出电压增大，输解析 只将1出功率增大，原线圈输入电流增大，电流表示数S从4拨向3变大，选项A错误只将时，输出2电压减小，输出功率减小，原线圈输入电流减小，S从闭合变B正确只将电流表示数变小，选项3R两端电压不变，选项C错误只为断开，电阻2R的滑动触头上移，将变阻器变压器的输出电流3减小，输出功率减小，由变压器功率关系可知其输入功率减小，选项D正确 E，通过理想所示，有一台交

9、流发电机如图79TT向远处用户供升压变压器和理想降压变压器21RT的输入电压和输入功.电，输电线的总电阻为1UP，和它的输出电压和输出功率分别率分别为11UPTU的输入电压和输入功率分别为和为；3222 PUP.和和，它的输出电压和输出功率分别为434TU一定，的输入电压设当用户消耗的电功率变11大时，有( ) 图7 UU变大A 变小，42UU变小 不变，B32PP变小 变小，C21PP变大 变大，D32答案 BD 解析 由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户消耗功率变大时，升压变压器的输入PU为定值不变，变大，功率必增大，即输入电压11U不变，由升压变压器的匝数不变，故输出电压2PPU

10、IPUII变大，于变大，由可得，12122111PIUUIR，故、变大，闭合电路欧姆定律：22223U变小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以3 UU变小，A、C错误，B随正确由于用变小，43P变大，理想变压器无功率损耗户功率变大，即4PPP也变大，故D正确，功率可得： 343 10如图8所示，理想变压器的三只线圈匝数之nnnL的规格为比1051，图中灯泡312R的阻值是10 ，若灯泡“50 V,25 W”，电阻L正常发光，据此可知( ) 图8 ab两端输入的交流电压为100 变压器线圈V 、AB电流表读数为5 A 4R J 内电阻6.010产生的热量为C1 minD变压器输入电流为0.35

11、A 答案 AD LL两端电压为正常发光，说明灯泡解析 灯泡Uab两V，由变压公式可知，变压器线圈、50 2n1UU100 V，选项A端输入的交流电压为正 21n2 n3UnU两端电压为由变压公式可知，线圈确； 233n2U3I错误；B1 A，选项10 V，电流表读数 3R QR产生的热量为1 min内电阻由焦耳定律可得222RtI错11060 J6.010 J，选项C 3UI误；由理想变压器输入功率等于输出功率知11UPI变压器输入电流35 W25 W10 W33235I D正确为 A0.35 A，选项1100) 10本题共2小题，共分(三、填空题所示，理想变压器的输出端接)如图911(2分R

12、，电动机带动一有一电动机，电动机的电阻为vm匀速上升，若变压器的的重物以速度质量为P，电动机因摩擦造成的能量损失不输入功率为 计，则图中电流表的读数应等于_ 9 图 mgvP 答案RPP 解析 理想变压器入出 PP 由题意知：入2RmgvIP 出Pmgv. 综合得R12(8分)如图10所示，理想变压器原线圈与一a的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡10 Vba的额定功率为0.3 W，小灯泡，正常发光和时电阻为30 ，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09 A，可计算出原、副线圈的b的电泡流为灯_匝数比为，流过_A. 图10 答案 103 0.2 Ua两端电压 解析副线圈两端电压等于小

13、灯泡2 2UaUUP，则原、副线圈的匝数比3 V，由得 aaaRaUUn10a11Ia0.1 A ；流过灯泡的电流 aRnU 3a22IIn221bI的，得0.3 A流过灯泡又2In0.09 A12III0.2 A. 0.1 A电流0.3 Aab2) 分4小题，共46四、计算题(本大题共的发电机，供给一有一台内阻为1 13(8分)所示升压变压器匝个学校照明用电，如图1141，输数比为14，降压变压器的匝数比为R个班，每班有224 ，全校共电线的总电阻盏若保证全部电灯正40 W”的灯6 “220 V 常发光，则： 图11 (1)发电机输出功率是多大？ 输电效率是多少？(2) (2)97.3% (

14、1)5 424 W 答案 对降压变压器： (1)解析nPIIUU5 280 W. 22640 W灯2323 UU880 V. 321nP5 280灯I6 A. A2U8802 对升压变压器：22IUUIUIIR5 64 W 5 280 W2211222424 W. P5 424 W. 所以发电机输出功率出P5 280有用 100%100%97.3%.(2)P5 424出B的原线所示，理想变压器)如图1214(10分nn21，交流电源电圈跟副线圈的匝数比21utFI) V，为熔断电流为压311sin (1000R为一可变电阻的保险丝，负载 1.0 AR100 时，保险丝能否被熔断？当电阻 (1)

15、 R的阻值应不小要使保险丝不被熔断，电阻(2) 于多少？变压器输出的电功率不能超过多少？ 12 图220 W (2)55 答案 (1)保险丝不会被熔断311U220 V V 原线圈电压的有效值为解析12nU11 得副线圈两端的电压由nU22n1UU110 V 220 V12n21R 当100 时，副线圈中电流(1)U1102I1.10 A. A2R100IUUI 得原线圈中的电流为由 2121U1102IIII熔 0.55 A，由于(1.10 A0121U2201断电流)，故保险丝不会被熔断 RRI时，(2)设电阻取某一值原线圈中的电流10II，则副线1.0 A刚好到达熔断电流，即10 圈中的

16、电流为nU11III2.0 A 21.0 A 121nU22 U1102R 55 变阻器阻值为0I2.02此时变压器的输出功率为 PIU2.0110 W220 W 222FR的阻值不可见，要使保险丝不被熔断，电阻能小于55 ，输出的电功率不能大于220 W. 15(12分)一台发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现欲向远处输电，若输电线的总电阻为8 ，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，并向用户输送220 V电压 (1)试画出这次输电线路的示意图 (2)求输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别是多少？ 求用户得到的电功率是多少？(3) (

17、1)见解析图答案 19011(2)116(3)95 kW 由于是大功率、远距离输电，为了减 (1)解析少输电线路损失的电能，所以要采用高压输电，电压，画出其220 V再用降压变压器向用户输送 输电线路的示意图如图所示 5%P，(2)由于要求P2R PP又因为213 W 510100 kWP5%P5%1R 故通过输电线的最大电流为3105PR25 A IA 2R8 降压变压器输入功率 33)W 105PPP(10010R224 W 109.5 410P9.54 752A I A311220U33101001400 A. I A1250U1 所以升压变压器的原、副线圈的匝数之比1I251 16In

18、40012 降压变压器的原、副线圈的匝数之比4 75011190In33 2511In24(3)由于是理想变压器，用户得到的电功率即为降压变压器的输入功率 3395 kW. 10)W510(100PPP用R1100 一台小型发电机的最大输出功率为)分(1616 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8108523 104 m，横截面积为10 m的输电线向m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时， 输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求： (1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？ (2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？ (3)想一想，当深夜接入电路的用电器减少时，用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V？若用电器电路中电流为100 A，求此时用电器两端的电压数值 答案 (1)112 (2)28811 (3)大于220 V 227 V 则输电线的电阻为输电要用两根导线，(1) 解析 31024l28 14.4 10r1.8 S510P2 )r由题意知PP4%( 损U26 000 V U代入数据解得：21500n1