2016年高考物理一轮复习第11章第2单元变压器电能的传输课时跟踪检测

课时跟踪检测(三十三) 变压器电能的传输高考常考题型：选择题＋计算题
一、单项选择题
1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校的变压器输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是( )
A.U12
R
B.
U1－U22
R
C．I2R D．I(U1－U2)
2．如图1所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V。

若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( )
图1
A．220 V,220 V B．220 V,110 V
C．110 V,110 V D．220 V,0
3.(2014·洛阳联考)如图2所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin 100πt V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法中正确的有
( )
图2
A．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
4．(2015·广东七校联考)如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1 ，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻R＝22 Ω，则( )
图3
A ．交流电的频率为100 Hz
B ．t ＝ 0.005 s 时电压表的读数为22 2 V
C ．t ＝ 0.01 s 时电流表读数为1 A
D ．该变压器原线圈的输入功率为22 W
5.(2015·商州区一模)如图4所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50 Hz ，电压表示数为11 000 V ，灯泡L 1与L 2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝50∶1，电压表和电流表均为理想电表，则( )
图4
A ．原线圈输入的交流电的表达式为u ＝11000sin 50πt V
B ．开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压为220 V
C ．开关K 闭合后电流表的示数为通过灯泡L 1中电流的1
2
D ．开关K 闭合后原线圈输入功率增大为原来的2倍 二、多项选择题
6．某发电厂原来用11 kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV 输电，输送的电功率都是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )
A ．据公式I ＝P /U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20
B ．据公式I ＝U /R ，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C ．据公式P ＝I 2
R ，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400 D ．据公式P ＝U 2/R ，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍
7．某小型水电站的电能输送示意图如图5所示。

发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2。

降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、
n 4(变压器均为理想变压器)。

要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )
图5
A.n2
n1
>
n3
n4
B.n2
n1
<
n3
n4
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
8．(2013·南京二模)如图6所示，理想变压器原线圈匝数n1＝1 210，副线圈匝数n2＝121，原线圈电压u＝311sin 100πt V，负载电阻R＝44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )
图6
A．○
A1读数为0.05 A
B．○
V1读数为311 V
C．○
A2读数为0.5 A
D．○
V2读数为31.1 V
三、计算题
9．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。

10.1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站建成，现已使用100多年。

当时世界各地都在使用着费用高昂的直流电。

而尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电。

若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P＝100 kW，输出电压为U1＝250 V，用户需要的电压为U2＝220 V，输电线电阻为R＝10 Ω，若输电线中
因生热而损失的功率为输送功率的4%。

图7
(1)画出此输电线路的示意图；
(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比； (3)求降压变压器的最大输出电流I 2。

(保留整数)
答 案
1．选A 用P ＝U 2
R
求电阻上损失的功率时，U 要与电阻R 相对应，选项A 中的U 1是输出
电压不是输电线电阻上的电压，故A 错误；选项B 中U 1－U 2是输电线上电阻的电压，故B 正确；C 、D 中的电流I 是输电线中的电流，故C 、D 正确，选A 。

2．选B 由题意知：甲图为变压器，ab 部分线圈匝数与cd 部分线圈匝数之比为2∶1，若cd 端为输入110 V 的交流电压则ab 端可获得220 V 的交流电压；乙图为分压器不能使电压升高。

3．选B 由u ＝202sin 100πt V 可知，交流电压频率为50 Hz ，在一个周期内，交变电流两次超过100 V 电压，所以氖泡的发光频率为100 Hz ，选项A 错误；变压器输入电压有效值为U 1＝20 V ，输出电压有效值U 2＝n 2
n 1
U 1＝5×20 V＝100 V ，开关接通与断开后，电压表的示数均为100 V ，选项B 正确，C 错误；开关断开后，氖泡不发光，消耗电能变小，变压器的输出功率变小，选项D 错误。

4．选D 由图乙知原线圈两端电压的峰值为220 2 V ，周期T ＝0.02 s ，
则频率f ＝1T ＝50 Hz ，有效值为 2202
2＝220 V
由变压器的电压与匝数的关系：n 1n 2＝U 1
U 2
，得：
U 2＝n 2U 1n 1＝1
10
×220＝22 V ，即电压表的读数为22 V ；
副线圈中的电流I 2＝U 2R
＝1 A ，功率
P 1＝P 2＝U 22
R
＝22 W
由变压器的电流与匝数的关系：I 1I 2＝n 2n 1
得：I 1＝
n 2I 2
n 1
＝0.1 A 。

5．选B 原线圈的电压最大值U m ＝11 000 2 V ，角速度ω＝2πf ＝100π rad/s ，所以原线圈输入的交流电的表达式为u ＝110002sin 100πt (V)，故A 错误；开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压即为副线圈电压，则U 1U 2＝n 1n 2＝
50
1
，则开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的
电压U 2＝220 V ，故B 正确；开关K 闭合后，L 1与L 2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L 1中电流相等，故C 错误；开关K 闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D 错误。

6．选AC 因输送功率不变，故输电线路上的电流I ＝P U
，A 对；由线路上损耗的功率P 损
＝I 2
R ，得C 正确。

7．选AD 根据变压器工作原理可知n 1n 2＝200U 2，n 3n 4＝U 3
220
，由于输电线上损失一部分电压，
升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2>U 3，所以n 2n 1>n 3n 4
，A 正确，B 、C 不正确；升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确。

8．选AC 各表的读数均为有效值，故○V 1的读数U 1＝220 V ；由U 2＝n 2n 1
U 1知，○V 2的读数为22 V ；由I 2＝U 2R 知，○A 2的读数为0.5 A ；I 1＝n 2n 1
I 2知，○A 1的读数为0.05 A ，选项A 、C 正确。

9．解析：(1)输电线上的电流为
I ＝P U ＝20×103380
A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为
P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW 。

(2)改用高压输电后，输电线上的电流为
I ′＝P U ′＝20×103
5 000
A ＝4 A
用户端在变压器降压前获得的电压
U 1＝U ′－I ′R ＝(5 000－4×6)V＝4 976 V
根据U 1U 2＝n 1n 2
，用户得到的电压为
U 2＝n 2n 1U 1＝1
22
×4976 V≈226.18 V
答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V 10．解析：(1)电路示意图如图所示。

(2)输电过程中损失的功率：P 损＝ηP 通过R 的电流：I 2＝
P 损
R 发电机的输出电流：I 1＝P U 1
升压变压器的原、副线圈匝数比：n 1n 2＝I 2
I 1
＝
ηP R ·U 1P ＝250100×103× 100×103
×0.04
10
＝120。

(3)用户得到的最大功率：P 用＝P (1－η)，降压变压器的输出最大电流
I 2＝P 用U 2
＝
P －η
U 2
＝
100×103
－220
A ＝436 A 。

答案：(1)见解析 (2)1∶20 (3)436 A。