2022版高考物理一轮复习演练：专题11 第2讲 变压器、电能的输送

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知识巩固练
1．(2020年成都模拟)我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程．采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联．已知发电机输出电压为450 V，关于高压直流输电，下列说法不正确的是( )
A．高压输电可以减小输电电流，从而减小输电线的能量损耗
B．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压
C．升压变压器原、副线圈的匝数之比为9∶10 000
D．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响
【答案】B
2．做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是( )
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
【答案】D
3．(2021年沈阳名校模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈输入交变电压u＝220eq \r(2)sin(100πt) V，在副线圈中接有理想交流电流表、阻值为22 Ω的定值电阻R和电容器C.下列说法中正确的是( )
A．电阻R中电流方向1 s内变化50次
B．电流表示数是1 A
C．电阻R消耗的电功率为22 W
D．电容器的耐压值至少是22 V
【答案】C 【解析】原线圈输入交变电压u＝220eq \r(2)sin(100πt) V，频率f＝50 Hz，每秒电流方向变化次数为2f，则电阻R中电流方向1 s内变化100次，故A错误．根据理想变压器的规律可知原副线圈两端的电压比为eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，又U1＝eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V，则U2＝22 V，IR＝eq \f(U2,R)＝eq \f(22,22) A＝1 A，因交流电也能通过电容器，可知电流表的读数大于1 A，故B错误；电阻R消耗的电功率为P＝eq \f(U\\al(2,2),R)＝eq \f(222,22) W＝22 W，故C正确；电容器的最小耐压值对应交流电压的最大值22eq \r(2) V，故D错误．
4．(2021届北京名校模拟)如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕转轴OO′匀速转动，轴OO′垂直于磁感线且位于线圈平面内，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2，保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是( )
A．交流电压表V1的示数等于NBωL2
B．变压器的输入功率与输出功率之比为n1∶n2
C．交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值
D．在图示位置时线圈中磁通量为零，感应电动势最小
【答案】C 【解析】交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值eq \f(NBωL2,\r(2))，故A错误；理想变压器的输入与输出功率之比为1∶1，故B错误；交流电压表V2的示数为副线圈两端电压的有效值，故C正确；在图示位置时线圈平面与磁场平行，线圈中磁通量为零，感应电动势最大，故D错误．
综合提升练
5．(2021年抚顺六校期末)如图所示为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2.在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是( )
A．升压变压器原、副线圈的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U2,U1)
B．采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100 A
C．线路输送电功率是220 kW
D．将P上移，用户获得的电压将降低
【答案】C 【解析】根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)，故A错误；采用高压输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损失，根据电流互感器原理及匝数比为1∶10，由变压器电流比可知eq \f(I原,I副)＝eq \f(n副,n原)＝eq \f(10,1)，得输电电流为I2＝10×10 A＝100 A，故B错误；电压表的示数为220 V，根据变压器电压比可知eq \f(U原,U副)＝eq \f(n′原,n′副)＝eq \f(10,1)，输电电压为U2＝10×220 V＝2 200 V，线路输送电功率为P＝U2I2＝220 kW，故C正确；将P上移，则降压变压器的初级线圈减小，故用户获得的电压将升高，故D错误．
6．某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 Ω.
(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；
(2)若改用5 000 V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：(1)输电线上的电流
I＝eq \f(P,U)＝eq \f(20×103,380) A≈52.63 A，
输电线路损耗的功率
P损＝I2R＝52.632×6 W≈16.62 kW.
(2)改用高压输电后，输电线上的电流
I′＝eq \f(P,U′)＝eq \f(20×103 ,5 000) A＝4 A，
用户端在变压器降压前获得的电压
U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6) V＝4 976 V，
根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，用户得到的电压
U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1,22)×4 976 V≈226.18 V.