第三章 电能的输送与变压器 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷(三三) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.17 题为单选题，812 题为多选题， 全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 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( ) A.0.5 A B.5 A C.50 A D.不知电阻，无法求出 答案 A 2.500 千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程， 超高压输电工程正在紧张建设之 中.若输送功率为 3 2

2、00 万千瓦，原来采用 200 千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率 为 P损，则采用 500 千伏超高压输电后，在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未 变)( ) A.0.4P损 B.0.16P损 C.2.5P损 D.6.25P损 答案 B 解析 根据 P损P 2 U2r 可知：当输电电压由 200 kV 升高到 500 kV 时，其线路损耗由 P 损减小 到 0.16P损，选项 B 正确. 3.用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是 110 V，通过负载 的电流随时间变化的图像如图 1 所示，则( ) 图 1 A.变压器输入功率约为 3.9 W B

3、.输出电压的最大值是 110 V C.变压器原、副线圈的匝数比是 12 D.负载电流的函数表达式 i0.05sin (100t 2) A 答案 A 解析 变压器的输入功率等于输出功率， 等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积， 所以 PUI110 V0.05 2 A3.9 W， A 正确； 输出电压的有效值是110 V， 最大值是 110 2 V， 所以 B 错误； 变压器原、 副线圈匝数之比是 21， C 错误； 负载电流的函数表达式是 i0.05sin (100t) A，D 错误. 4.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 2 中电流

4、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( ) 图 2 A.ab 接 MN、cd 接 PQ，IabIcd C.ab 接 PQ、cd 接 MN，IabIcd 答案 B 解析 根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得 ab 接 MN、cd 接 PQ，IabIcd，故 B 正确. 5.如图 3 所示，一自耦变压器(可看做理想变压器)输入端 AB 间加一正弦交流电压，在输出端 CD 间接灯泡和滑动变阻器.转动滑片 P 可以改变副线圈的匝数， 移动滑片 Q 可以改变接入电 路电阻的阻值.则(

5、 ) 图 3 A.只将 P 逆时针小角度转动，灯泡变亮 B.只将 P 顺时针小角度转动，灯泡变亮 C.只将 Q 向上移动，灯泡变暗 D.只将 Q 向下移动，灯泡变亮 答案 A 解析 只将 P 逆时针转动，输出端匝数增多，输出电压增大，灯泡变亮，选项 A 正确，B 错 误.只将 Q 向上或向下移动，输出电压不变，灯泡亮度不变，选项 C、D 错误. 6.(2018 济南市高二下期末)如图 4 所示，变压器输入的交变电压 u220 2sin 100t (V)，副 线圈匝数可调，电阻 R100 ，L1、L2均是额定电压为 20 V、额定功率为 20 W 的小灯泡， 通过调节副线圈的匝数，使 S 闭合前

6、后，L1均能正常发光，则 S 闭合前后副线圈的匝数之比 为( ) 图 4 A.111 B.21 C.35 D.611 答案 D 解析 由变压器输入的交变电压 u220 2sin 100t (V)可知有效值为 U1220 V； S 闭合前是 电阻 R 与 L1串联，L1正常发光可知其额定电流为 IP U1 A，故 U2IRU120 V，由变 压器原理可知n1 n2 U1 U2 11 6 ；S 闭合后 L1和 L2并联后再与 R 串联，U22IRU220 V，同 样可得 n1 n2 U1 U2 1 1，故联立可得 n2 n2 6 11，故选 D. 7.(2018 邗江中学高二下期中)如图 5 所示

7、，理想变压器原、副线圈匝数比为 101，R0为定 值电阻，R 是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压 u200sin 100t (V)，设理想交流电压表 V1、V2的示数分别是 U1、U2；理想交流电流表 A1、A2示数分别是 I1、I2.下列说法中正确的 是( ) 图 5 A.电压表 V2的示数 U220 V B.滑片 P 向 b 端滑动过程中，U2不变，I2变大 C.滑片 P 向 b 端滑动过程中，U1变小，I1变大 D.通过原、副线圈的交变电流频率之比为 101 答案 B 解析 由表达式知输入电压有效值为U1200 2 V100 2 V， 由 U1 U2 n1 n2， 得U2 1 10100

8、 2 V 10 2 V，A 错误； 滑片 P 向 b 端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，U2不变，则 I2变大，B 正确； 由 B 项分析知 U1不变，I1变大，C 错误； 变压器不改变频率，D 错误. 8.如图 6 甲所示， 理想变压器的原线圈电路中装有 0.5 A 的保险丝 L， 原线圈匝数 n1600 匝， 副线圈匝数 n2120 匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正 常工作，则副线圈两端可以接 ( ) 图 6 A.阻值为 28.8 的电阻 B.并联的两盏“36 V 40 W”的灯泡 C.工作频率为 10 Hz 的电视机 D.耐压值为 36 V 的电容器 答案

9、 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流的频率也为 50 Hz，故接入 工作频率为 10 Hz 的电视机不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源电压的 有效值为 180 V，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则 U2120 600180 V，解得 U2 36 V，B 中两灯泡接入电路时，副线圈中电流 I220 9 A，原线圈中的电流 I14 9 A0.44 A 0.5 A，B 正确；副线圈两端电压的有效值为 36 V，但其最大值大于电容器的耐压值，故 D

10、错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则36 V 2 R 180 V0.5 A，解 得最小电阻 R14.4 ，A 正确. 9.(2018 聊城市高二下期末)如图 7 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( ) 图 7 A.用户端的电压为I1U1 I2 B.理想变压器的输入功率为 I12r C.输电线路上损失的电功率为 I1U D.当用户消耗的功率增大时，输电效率将下降 答案 AD 解析 根据变压器原理：U1

11、I1U2I2，得 U2I1U1 I2 ，A 正确；理想变压器的输入功率为 U1I1 UI1I12r；输电线路上损失的电功率为 I12r，B、C 错误；当用户消耗的功率增大时，输电 线上的电流增大，发电厂的输出功率 P 增大，输电效率 PP U 2r P 100%(1 Pr U2)100%，所以输电效率随着用户消耗功率的增大而减小，D 正确. 10.某小型水电站的电能输送示意图如图 8 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 n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为 n3、n4(变 压器均为理想变压器).要使额定电压为 220 V 的用电器正

12、常工作，则( ) 图 8 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 答案 AD 解析 由于输电线上的电压损失，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故 选项 C 错误；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功 率， 故选项 D 正确； U2 U1 n2 n1， U3 U4 n3 n4， 因为 U1200 VU3U2U 线， 故n2 n1 n3 n4， 选项 A 正确，B 错误. 11.(2017 南京市、盐城市第二次模拟考试)如图 9 甲所示是

13、家用台灯亮度调节原理图，理想自 耦变压器的 a、b 间接入如图乙所示正弦交流电压.交流电流表为理想电表，灯泡额定电压 为 15 V，额定功率为 30 W(设灯泡的电阻值保持不变)，当 P 在 c 处时灯泡正常发光.下列描 述正确的有( ) 图 9 A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与 c 点下方的匝数之比为 443 B.当灯泡正常发光时电流表的读数为 2 A C.将调压端的滑动触头 P 向下移动时，变压器的输入功率变小 D.将调压端的滑动触头 P 向下移动时，变压器的输入电压变小 答案 AC 解析 由题图乙可知，a、b 间的交流电压的最大值为 311 V，则有效值为 220 V，根据变压 器

14、的变压比可知U1 U2 n1 n2 220 15 44 3 ，A 正确；灯泡正常发光时，灯泡中的电流为 IP U 30 15 A 2 A，电流表测量的是原线圈中的电流的有效值，I1 P U1 30 220 A0.14 A，B 错误；将调压 端的滑动触头 P 向下移动时，输出电压减小，输出功率减小，所以输入功率减小，C 正确； 变压器的输入电压由电源决定，与匝数比无关，D 错误. 12.(2018 抚顺市六校高二下期末)如图 10 所示为某小型发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

15、为 101 和 110，电压表的示数为 220 V，电流表的示数为 10 A，各互感器和电表均是理想的，则下列说法正确的是( ) 图 10 A.升压变压器原、副线圈的匝数比为n1 n2 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.发电机输出电功率是 220 kW D.将 P 上移，用户获得的电压将升高 答案 CD 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n1 n2 U1 U2，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 101，由公式I 送 I副 n副 n原 10 1 ，得输电

16、电流为 I送1010 A100 A，B 错误；根据电压 表的示数为 220 V，根据变压公式，U 送 U副 n原 n副 10 1 ，输电电压为 U送10220 V2 200 V， 发电机输出电功率为 PU送I送220 kW，C 正确；将 P 上移，则降压变压器的原线圈匝数 减小，故用户获得的电压将升高，D 正确. 二、非选择题(本题共 6 小题，共计 52 分) 13.(4 分)某同学选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关 系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压_(选填“交流电 源”或“直流电源”).先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，

17、观察到副线圈两端的 电压_(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原 线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压_(选填“增大”“减小”或“不变”).上述探 究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是_(选填“控制 变量法”“转换法”或“类比法”). 答案 交流电源 增大 减小 控制变量法(每空 1 分) 解析 变压器的工作原理是互感现象， 故原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压交流 电源；根据变压比公式U1 U2 n1 n2，保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈 两端的电压增大；根据变压比公式U1 U2 n1 n2，保持副线圈的匝数不变，

18、增加原线圈的匝数，观 察到副线圈两端的电压减小；上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是 控制变量法. 14.(6 分)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下： 将两个线圈套到可拆变压器的铁心上； 闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压； 将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡； 将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤. (1)以上操作的合理顺序是_(只填步骤前数字序号)； (2)如图 11 所示，在实验中，两线圈的匝数 n11 600，n2400，当将 n1做原线圈时，U1 16 V，副线圈两

19、端电压 U24 V；原线圈与副线圈对调后，当 U18 V 时，U232 V， 那么可初步确定，变压器两个线圈的电压 U1、U2与线圈匝数 n1、n2的关系是_. 图 11 答案 (1)(3 分) (2)U1 U2 n1 n2(3 分) 解析 (1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器 的铁心上； 再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上， 另一个作为副线圈， 接上小灯泡； 闭合电源开关， 用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压； 最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤. (2)两线圈的匝数 n11 600，n2400，当将 n1做

20、原线圈时，U116 V，副线圈两端电压 U2 4 V；当原线圈与副线圈对调后，U18 V 时，U232 V，此时 U2为原线圈的电压， 而 U1为副线圈的电压，由以上数据可得：U1 U2 n1 n2. 15.(8 分)如图 12 所示，L1和 L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器(电压互感器与 电流互感器均靠近电压输入端).若已知匝数比 n1n21 0001，n1n21100，并且 知道电压表示数为 220 V，电流表示数为 1 A，整个输电线上的总电阻为 0.5 ，求： 图 12 (1)输电线的输送功率； (2)输电线上损失的功率. 答案 (1)2.2107 W (2)5 000 W

21、 解析 (1)已知电压表示数为 220 V，根据变压器的变压公式U1 U2 n1 n2，得输送电压为 U1 2.2105 V(2 分) 已知电流表示数为 1 A，根据I1 I2 n2 n1，得输送电流为 I1100 A(2 分) 输电线的输送功率为 PU1I12.2105100 W2.2107 W(2 分) (2)输电线上损失的功率为 PI12R10020.5 W5 000 W(2 分) 16.(10 分)图 13 甲所示的理想变压器原线圈的匝数 n11 320，副线圈的匝数 n2540，将一 电流表与阻值 R10 的电阻串联接入副线圈电路中，已知图甲中所有电表均为理想电表. 若在原线圈的两端

22、加如图乙所示的交变电压，则： 图 13 (1)副线圈中的电压表的示数为多大？ (2)为使副线圈电路中电流表的示数不超过 6 A，副线圈右侧应至少串联一个多大的电阻？ 答案 (1)90 V (2)5 解析 (1)原线圈两端电压的有效值 U1Um 2 311 2 V220 V(2 分) 由U1 U2 n1 n2得 U2 n2 n1U1 540 1 320220 V90 V(2 分) (2)副线圈电压的有效值 U2不变 I2 U2 R 90 V R 6 A(2 分) 得出 R90 6 15 (2 分) 又 RRR0，得 R05 (2 分) 即副线圈右侧应至少串联一个 5 的电阻 17.(10 分)有

23、一台内阻为 1 的发电机，供给一个学校照明用电，如图 14 所示.升压变压器匝 数比为 14，降压变压器的匝数比为 41，输电线的总电阻 R4 ，全校共 22 个班，每班 有“220 V 40 W”的灯 6 盏.若保证全部电灯正常发光，则： 图 14 (1)发电机输出功率是多大？ (2)输电效率是多少？ 答案 (1)5 424 W (2)97.3% 解析 (1)对降压变压器： U2I2U3I3nP灯22640 W5 280 W.(2 分) U24 1U3880 V.(1 分) I2 nP灯 U2 5 280 880 A6 A.(1 分) 对升压变压器： U1I1U2I2I22RU2I2624

24、W5 280 W 5 424 W.(1 分) 所以发电机输出功率 P出5 424 W.(2 分) (2)P 有用 P出 100%5 280 5 424100%97.3%.(3 分) 18.(14 分)已知某个小型发电机的输出功率为 90 kW，发电机的输出电压为 250 V，通过升压 变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为 5 ，在用户端用一降压变压器把电压降为 220 V，要求在输电线上损耗的功率控制为 2 kW(即用户得到的功率为 88 kW).求： (1)画出全过程输电线路图； (2)降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流； (3)升压变压器输出的电压； (4)两个变压器各自的匝数

25、比. 答案 (1)见解析图 (2)400 A 20 A (3)4 500 V (4) 1 18 20 1 解析 (1)全过程输电线路图如图所示 (2 分) (2)降压变压器输出电流为 I4P 用 U4 88 000 220 A400 A(2 分) 根据输电线上损耗的功率为 P损I22r， 可知 I2 P损 r 2 000 5 A20 A(2 分) (3)由欧姆定律可知输电线上损失的电压为 UI2r205 V100 V(2 分) 根据变压器输入、输出功率不变可得升压变压器输出电压 U2P I2 90 000 20 V4 500 V(2 分) (4)降压变压器输入电压为 U3U2U4 400 V(2 分) 根据理想变压器电压与匝数的关系可知 n1 n2 U1 U2 250 4 500 1 18(1 分) 根据理想变压器电流与匝数的关系可知 n3 n4 I4 I2 400 20 20 1 (1 分)