1、- 1 -11.2 变压器 电能的输送高效演练创新预测1.如图所示,一个理想变压器的原线圈的匝数为 50 匝,副线圈的匝数为 100 匝,原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上,导轨的间距为 0.4 m,导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒,导轨与导体棒的电阻忽略不计,副线圈回路中电阻 R1=5 ,R 2=15 ,图中交流电压表为理想电压表,导轨所在空间有垂直于导轨平面,磁感应强度大小为 1 T 的匀强磁场,导体棒在水平外力的作用下运动,其速度随时间变化的关系式为 v=5sin 10t(m/s),则下列说法中正确的是( )A.R1的功率为 0.2 WB.电压表的示数为 4 VC.变压器铁
2、芯中磁通量变化率的最大值为 0.04 Wb/sD.变压器常用的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是为了增大涡流,提高变压器的效率【解析】选 C。导体棒切割磁感线产生的感应电动势 e=BLv=10.45sin10t(V)=2sin10t(V),原线圈两端的电压有效值 U1= V= V,根据电压与匝数成正比,得 =,即 = ,解得 U2=2 V,所以电压表的示数为 2 V;副线圈的电流 I2= = A= A,电阻 R1的功率 P1= R1= 5 W=0.1 W,故 A、B 项错误;根据法拉第电磁感应定律 U1m=n1,代入数据:2=50 ,解得 =0.04 Wb/s,故 C 项
3、正确;变压器的铁芯,在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,其目的是增大电阻,从而减小涡流,减小发热量,提高变压器的效率,故 D 项错误。2.(2018新乡模拟)如图所示为理想变压器,三个灯泡 L1、L 2、L 3都标有“6 V - 2 -6 W”,L4标有“6 V 12 W”,若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比 n1n 2和 ab 间电压分别为 ( )A.21,24 VB.21,30 VC.12,24 VD.12,30 V【解析】选 B。L 2、L 3并联后与 L4串联,灯泡正常发光,说明副线圈电压为 12 V,副线圈功率为 24
4、 W,根据变压器的输入功率和输出功率相等可以求得原线圈的输出功率,根据 L1正常发光得出电流,从而得出原线圈电压,再求出 ab 间电压,根据电压与匝数成正比,可以求得匝数比。L 2、L 3并联后与 L4串联,灯泡正常发光。可知:U 2=12 V;P2=(6+6+12) W=24 W,根据 U1I1=P2得:U 1= V=24 V,所以 Uab=U1+UL1=(24+6) V=30 V, = = = ,故选 B。3.(2018榆林模拟)图示为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为 41,电压表和电流表均为理想电表,原线圈接有 u=36 sin 100t(V)的正弦交流电,图中 D 为理想二极管,定值
5、电阻 R=9 。下列说法正确的是 ( )A.t= s 时,原线圈输入电压的瞬时值为 18 V- 3 -B.t= s,电压表示数为 36 VC.电流表的示数为 1 AD.变压器的输入功率为 9 W 【解析】选 B。在 t= s 时,电压瞬时值 u=36 sin V=18 V,A 项错误;电压表测量的是有效值,输入电压的峰值为 36 V,有效值为 36 V,B 项正确;由 = 得 U2= =9 V,二极管导通时,电路中的电流 I= =1 A,经二极管单向导电成半波电流,根据电流的热效应有I2R +0=I 2RT,解得电流的有效值(电流表的示数)I= A,C 项错误;变压器的输入功率等于输出功率,即
6、P1=P2=I 2R= 9 W=4.5 W,D 项错误。4.(2018大庆模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 101,b 是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加上交变电压,其瞬时值表达式为 u1=220 sin 100t V,则( )A.当单刀双掷开关与 a 连接时,电压表 V1的示数为 22 VB.当 t= s 时,电压表 V0的读数为 110 VC.单刀双掷开关与 a 连接,当滑动变阻器滑片 P 向上移动的过程中,电压表 V1的示数增大,电流表示数变小D.当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,电压表 V1和电流表的示数均变小- 4 -
7、【解析】选 C。原线圈两端的电压为 U1= V=220 V,当单刀双掷开关与 a 连接时,根据电压与匝数成正比得,副线圈两端的电压为 U 副 = 220 V=22 V,电压表 V1的示数等于变阻器两端的电压,所以电压表 V1的示数小于 22 V,故 A 项错误;电压表的示数为有效值,所以电压表 V0的读数为 220 V,故 B 项错误;当滑动变阻器滑片 P 向上移动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,副线圈回路总电阻增大,副线圈电流减小,即电流表示数减小,定值电阻 R0两端电压减小,而副线圈两端电压不变,所以电压表 V1的示数增大,故 C 项正确;当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时,原线圈匝数
8、减小,根据电压与匝数成正比知副线圈两端的电压增大,副线圈电流变大,电流表读数变大,电压表 V1的示数变大,故 D 项错误。【加固训练】(2018资阳模拟)如图变压器原线圈接交流高压,降压后通过输电线给用电器供电,当电键 S 断开时图中两电表示数电压 U 和电流 I 变化为 ( )A.均变大 B.U 变大,I 变小C.均变小 D.U 变小,I 变大【解析】选 B。变压器输入电压不变,输出电压不变。当电键 S 断开时,副线圈回路中总电阻增大,干路电流减小,原线圈电流随着减小,即电流表示数变小。对于副线圈回路,总电压一定,电流减小,电阻 R 分担的电压增大,即电压表示数变大,故 B 项正确。5.(新
9、题预测)(多选)如图所示是远距离输电的示意图,变压器均为理想变压器,发电机的输出电压恒定,输电线上损耗的功率为 PR,变压器原、副线圈的电压以及电流用图中的量表示。则当用户用电处于高峰期时,下列说法正确的是( )A.U2变大 B.PR增大C.U4变小 D.I1变大- 5 -【解析】选 B、C、D。由于输入电压不变,升压变压器原、副线圈匝数不变,故 U2不变,故 A 项错误;当用电器增多时,功率增大,降压变压器的输出电流增大,则输电线上的电流增大,可知输电线上的功率损失增大,故 B 项正确;输电线上的电流增大,可知输电线上的电压损失增大,发电机的输出电压 U1不变,则 U2不变,可知降压变压器的
10、输入电压减小,所以用户得到的电压 U4减小,故 C 项正确;输电线上的电流增大,根据n1I1=n2I2,知 I1变大,故 D 项正确。【加固训练】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是 U,用等效总电阻是 r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是 I1,其末端间的电压为 U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为 I2。则 ( )A.用户端的电压为B.输电线上的电压降为 UC.理想变压器的输入功率为 rD.输电线路上损失的电功率为 I1U【解析】选 A。理想变压器输入和输出功率相同,设用户端得到的电压为 U2,所以 I1U1=U2I2,故 A 项正确;输电线上电压降为 U=I 1r,或者 U=U-U 1,故 B 项错误;理想变压器输入功率为 P=I1U1,故 C 项错误;损失的功率 P= r,故 D 项错误。
