高中人教版 (2019)4 电能的输送优秀课时练习

第三章  交变电流

课时3.4.1 变压器、电能的输送（加强练习）

五年选考练

考点1　变压器原理应用

1.()某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压 (　　)　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.降低2 V  B.增加2 V

C.降低200 V  D.增加200 V

2.()

(多选)如图，一理想变压器输入端接交流恒压源，输出端电路由R1、R2和R3三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由5∶1 改为10∶1后 (　　)

A.流经R1的电流减小到原来的

B.R2两端的电压增加到原来的2倍

C.R3两端的电压减小到原来的

D.电阻上总的热功率减小到原来的

考点2　交变电流的产生、描述与变压器的综合

3.()图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为 (　　)

图甲

图乙

A.1 Ω B.5 Ω

C.6 Ω D.8 Ω

4.()(多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10 Ω，R3=20 Ω， 各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是 (　　)

A.所用交流电的频率为50 Hz

B.电压表的示数为100 V

C.电流表的示数为1.0 A

D.变压器传输的电功率为15.0 W

考点3　变压器动态电路分析

5.()如图所示，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 (　　)

A.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

考点4　远距离输电问题

6.()如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW，发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 (　　)

A.发电机输出的电流I1=40 A

B.输电线上的电流I线=625 A

C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11

D.用户得到的电流I4=455 A

三年模拟练

应用实践

1.()某电风扇挡位变换器的电路如图所示，它可视为一个可调压的理想变压器，总匝数为2 400匝的原线圈两端接入电压为u=220 sin 100πt(V)的交流电源，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为240匝、600匝、1 200匝、2 400匝。电动机M的内阻r=8 Ω，额定电压U=220 V，额定功率P=110 W。下列说法正确的是 (　　)

A.交流电源的频率为100 Hz

B.当选择挡位3后，电动机两端电压的有效值为110 V

C.当由挡位3变为挡位2后，原线圈中的电流变大

D.当选择挡位4后，电动机的输出功率为110 W

2.()(多选)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，在a、b端接入正弦交变电流，三个灯泡均能正常发光，a、b端输入的总功率为32 W，灯泡L2的电阻为4 Ω，灯泡L2的功率为16 W，L1、L3的功率相同，则 (　　)

A.灯泡L1的额定功率为8 W

B.灯泡L1的额定电流为0.5 A

C.灯泡L2的额定电压为8 V

D.a、b端的电压为24 V

3.()(多选)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变。变阻器R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰期时 (　　)

A.电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小

B.电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大

C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变

D.输电线路损耗的功率增大

4.()(多选)如图所示是远距离输电示意图，发电站的输出电压U1=250 V，输出功率P1=100 kW，输电线电阻R=8 Ω。则进行远距离输电时，下列说法中正确的是 (　　)

A.若发电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小

B.若发电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大

C.输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的原、副线圈匝数比为=

D.用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W

5.()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 (　　)

A.ab接MN、cd接PQ，Iab<Icd

B.ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd

C.ab接PQ、cd接MN，Iab<Icd

D.ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd

迁移创新

6.()图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时 (　　)

A.A1、A2两表的示数相同

B.L1、L2两灯泡的亮度相同

C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率

D.R2两端的电压小于R4两端的电压

答案全解全析

五年选考练

1.D　依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知，=，则ΔU2=ΔU1，得ΔU2=200 V，选项D正确。

2.CD　根据=可知，变压器原、副线圈的匝数比由5∶1改为10∶1后，输出电压变为原来的，根据I=可知流经R1的电流减小到原来的，选项A错误；由于R2和R3的阻值不变，则电压的分配关系不变，故R2和R3两端的电压都减小到原来的，选项C正确，B错误；因为R1、R2和R3的阻值和连接方式都不变，则总电阻也不变，由P=得电阻上总的热功率减小到原来的，选项D正确。

3.A　由题意可知，输入端a、b所接电压的有效值U1==220 V，由=知变压器输出端电压U2=30 V。为使灯L正常发光，UL=24 V，IL== A=1.6 A，由电路可知UR1=U2-UL=6 V，IR1==0.6 A，则R2和R串联支路电流IR2=IL-IR1=1 A，R串=R2+R==6 Ω，故R=6 Ω-5 Ω=1 Ω，选项A正确。

4.AD　由图(b)可知变压器输出端交流电的周期T=0.02 s，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交流电的频率f==50 Hz，A正确；由图(b)可知流经电阻R2的电流有效值I2==1 A，电阻R2两端电压U2=I2R2=10 V，根据串、并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数I3==0.5 A，C错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压U1=U2=100 V，则电压表的示数U'=U-U1=120 V，B错误；变压器传输的电功率P=U2(I2+I3)=15.0 W，D正确。

5.B　由于原、副线圈两端电压不变，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，连入电路的电阻变大，所在电路总电阻变大，副线圈中电流减小，R1中电流减小，R1消耗的功率减小，A项错误；R1中电流减小，则R1两端电压减小，而副线圈两端电压不变，所以滑动变阻器两端电压增大，电压表示数变大，B项正确；副线圈中电流减小，原线圈中电流随之减小，故C项错误；若闭合开关S，负载电路的总电阻减小，副线圈中电流增大，R1中电流增大，则R1两端电压升高，R2两端电压减小，A2示数变小，D项错误。

6.C　对发电机，由P=IU可知发电机的输出电流I1==400 A，A项错误。对输电线，由P线=R线可得I线==25 A，B项错误。由能量守恒可知用户获得的功率为P用=P-P线=95 kW，故对用户，由P用=I4U4得I4== A，故降压变压器的匝数比为==，C项正确，D项错误。

三年模拟练

1.B　根据原线圈两端输入电压的瞬时值表达式可知ω=100π rad/s，交流电源的频率f==50 Hz，选项A错误；当选择挡位3后，副线圈的匝数为1 200匝，根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，即=，可得=，解得U2=110 V，故电动机两端电压的有效值为110 V，选项B正确；当由挡位3变为挡位2后，根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可知，副线圈两端的电压U2减小，输出功率P2变小，根据P1=U1I1=P2知原线圈中的电流变小，选项C错误；当选择挡位4后，副线圈的匝数为2 400匝，则副线圈两端的电压为220 V，电动机正常工作，流过电动机的电流I== A=0.5 A，电动机的热功率P热=I2r=2 W，电动机的输出功率P出=P-P热=110 W-2 W=108 W，选项D错误。

2.AC　设原线圈的输入功率为P，则有PL1+P=32 W，PL3+16 W=P，已知PL1=PL3，联立解得PL1=PL3=8 W，选项A正确；对于灯泡L2有PL2=，解得U2== V=8 V，灯泡L3的额定电流为I3== A=1 A，灯泡L2的额定电流为I2== A=2 A，所以原线圈中的电流为I1=(I2+I3)=×(2+1) A= A，选项B错误，C正确；a、b端输入的总功率为I1Uab=32 W，解得Uab≈42.67 V，选项D错误。

3.BCD　因发电厂的输出电压一定，可知升压变压器原线圈两端的电压不变，即V1的示数不变，由=可知升压变压器副线圈两端的电压不变，即电压表V2的示数不变；用电高峰期，总电阻R减小，降压变压器副线圈中的电流增大，故电流表A3的示数增大；由=可知降压变压器的输入电流I3增大，即电流表A2的示数增大；由=、I2=I3可知升压变压器的输入电流I1增大，即电流表A1示数增大；由U3=U2-I2R0可知降压变压器原线圈两端的电压U3降低，即电压表V3示数减小；由=可知降压变压器的副线圈两端的电压降低，即V4示数减小。电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线总电阻。由于I2增大，由ΔP=R0可知输电线路损耗的功率增大。选项A错误，B、C、D正确。

4.AC　由于发电站的输出电压不变，升压变压器原、副线圈的匝数不变，所以升压变压器的输出电压U2不变；若发电站的输出功率增大，则升压变压器的输出功率P2增大，根据P=UI可知升压变压器的输出电流I2增大，即输电线上的电流I线增大，根据U线=I线R，可知输电线上的电压损失U线增大，降压变压器的输入电压U3=U2-U线，可得降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器原、副线圈的匝数不变，所以降压变压器的输出电压U4减小，选项A正确，B错误。输电线损耗的功率为ΔP=5%P1=5 000 W，根据ΔP=R，解得I2=I线== A=25 A，升压变压器原线圈中的电流为I1== A=400 A，升压变压器原、副线圈的匝数比为===，选项C正确；用10 000 V高压输电，输送电流为I'2== A=10 A，输电线损耗的功率为ΔP=I'22 R=102×8 W=800 W，选项D错误。

易错警示　对于远距离输电问题，一定要明确整个过程中的功率、电压关系，尤其注意输电线上损失的电压和功率与哪些因素有关。

5.B　在测量高压线路上电流时，电流互感器的作用是减小测量支路的电流。根据变压器原理，=，I大n小，故ab端应接MN，cd端应接PQ，Iab>Icd，选项B正确。

6.D　解法一：由欧姆定律可知A2的读数I2=。U2=n2，I1·2R=U2-U3，=，U4=I4·RL，=，联立可得：I1·2R=U1-·I1RL

由题意可知：I1·2R=U1-·I1RL

I1=U1

I1==

令=k，则有I1=

由于RL>2R，k>1，则2R+RL<+kRL

I1<I2，因PR1=R，PR3=·R

故PR1<PR3，因UR2=I1R，UR4=I2R

故UR2<UR4，选项A、C错误，选项D正确；

同理I4=I1=I1=>=I2

故L1灯亮度比L2灯亮度大，选项B错误。

解法二：由题意可知为模拟远距离输电，先采用升压变压器，将输入电压升高，这是为了减小输电线路中的电流I1，其目的是减小输电线路中的电能损失和电压降落，使用户得到更多的电能，因此，L1的亮度大，选项A、B、C错误，选项D正确。