1 / 1010-2 变压器和远距离输电变压器和远距离输电一、选择题一、选择题1 1在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流所用在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流所用的器材叫电流互感器，如下图所示中，能正确反映其工作原理的是的器材叫电流互感器，如下图所示中，能正确反映其工作原理的是( () ) 答案答案 A A 解析解析 电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流， 因此原因此原线圈的匝数少线圈的匝数少、副线圈的匝数多副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中在火线中2.2.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为如图，理想变压器原副线圈匝数之比为 4 41 1，原线圈接入一电，原线圈接入一电压为压为u uU U0 0sinsint t的交流电源的交流电源， 副线圈接一个副线圈接一个R R27.527.5的负载电阻的负载电阻若若U U0 0220220 2 2V V，100100rad/srad/s，则下述结论正确的是，则下述结论正确的是( () )A A副线圈中电压表的读数为副线圈中电压表的读数为 55V55V2 / 10B B副线圈中输出交流电的周期为副线圈中输出交流电的周期为1 1100100s sC C原线圈中电流表的读数为原线圈中电流表的读数为 0.5A0.5AD D原线圈中的输入功率为原线圈中的输入功率为 1101102 2W W 答案答案 ACAC 解析解析 副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值U U2 2n n2 2U U0 02 2n n1 155V55V，A A 对。
副线圈中交流电的周期等于原线圈中交流电源电压的对副线圈中交流电的周期等于原线圈中交流电源电压的周期周期T T2 21 15050s s，B B 错原线圈中的电流错原线圈中的电流I I1 1I I2 2n n2 2n n1 1U U2 2n n2 2RnRn1 10.5A0.5A，C C对原线圈中的输入功率对原线圈中的输入功率P PU U0 0I I1 12 2110W110W，D D 错3 3(2012(2012大连四所重点中学联考大连四所重点中学联考) )如图所示如图所示，M M为理想变压器为理想变压器，电表均可视为理想电表电表均可视为理想电表，电源电压电源电压U U不变不变，输电线电阻忽略不计输电线电阻忽略不计当当变阻器滑片变阻器滑片P P向上移动时，读数发生变化的电表是向上移动时，读数发生变化的电表是( () )A AA A1 1B BA A2 2C CV V1 1D DV V2 2 答案答案 ABAB 解析解析 本题考查变压器及电路动态分析由于电源电压本题考查变压器及电路动态分析由于电源电压U U不不变，根据理想变压器工作原理可知两电压表示数不变，变，根据理想变压器工作原理可知两电压表示数不变，CDCD 错误；当错误；当变阻器滑片变阻器滑片P P向上移动时向上移动时，变阻器连入电路的电阻减小变阻器连入电路的电阻减小，右侧电路中右侧电路中电流增大电流增大，B B 正确正确；根据根据P P入入P P出出可知原线圈中电流也增大可知原线圈中电流也增大，A A 正确正确。
4 4(2012(2012辽宁丹东四校摸底辽宁丹东四校摸底) )如图所示，两种情况下变压器灯如图所示，两种情况下变压器灯3 / 10泡泡 L L2 2、L L3 3的功率均为的功率均为P P，且，且 L L1 1、L L2 2、L L3 3为相同的灯泡，匝数比为为相同的灯泡，匝数比为n n1 1n n2 23 3 1 1，则图甲中，则图甲中 L L1 1的功率和图乙中的功率和图乙中L L1 1的功率分别为的功率分别为( () )A AP P、P PB B9 9P P、4 4P P9 9C.C.4 4P P9 9、9 9P PD.D.4 4P P9 9、P P 答案答案 B B 解析解析 由题意可知，两种情况下变压器输出功率均为由题意可知，两种情况下变压器输出功率均为 2 2P P，设，设灯泡灯泡 L L2 2、L L3 3的电压为的电压为U U，电流为，电流为I I，电阻为，电阻为R R，两种情况下变压器的，两种情况下变压器的输入电压输入电压为为3 3U U， 变压器输入电流变压器输入电流为为2 23 3I I； 图甲图甲中中L L1 1的功率的功率为为P P1 13 3U U2 2R R9 9P P；图乙中；图乙中 L L1 1的功率为的功率为P P2 2( (2 23 3I I) )2 2R R4 4P P9 9，选项，选项 B B 正确。
正确5 5(2012(2012黑龙江模拟黑龙江模拟) )某型号家用交流稳压器中某型号家用交流稳压器中，变压器的原变压器的原、副线圈都带有滑动触头，如图所示，当变压器副线圈都带有滑动触头，如图所示，当变压器输入电压发生变化时输入电压发生变化时，可通过向上、向下调节可通过向上、向下调节P P1 1、P P2 2的位置，使输出电压稳定在的位置，使输出电压稳定在 220V220V现发现输出电压低于发现输出电压低于 220V220V，欲通过调节，欲通过调节P P1 1、P P2 2的位置使输出电压稳定的位置使输出电压稳定在在 220V220V，下列措施可行的是，下列措施可行的是( () )4 / 10A A保持保持P P1 1不动，将不动，将P P2 2向上移向上移B B保持保持P P2 2不动，将不动，将P P1 1向下移向下移C C将将P P1 1向上移，同时向上移，同时P P2 2向下移向下移D D将将P P1 1向下移，同时向下移，同时P P2 2向上移向上移 答案答案 ABDABD 解析解析 设变压器的输入电压为设变压器的输入电压为U U1 1，输出电压为输出电压为U U2 2，原原、副线圈副线圈匝数分别为匝数分别为n n1 1、n n2 2；现输出电压低于现输出电压低于 220V220V，要调高要调高U U2 2，根据变压器的根据变压器的工作原理，工作原理，U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2k k，即是要减小变压比，即是要减小变压比k k，可以增大，可以增大n n2 2，A A 正确，正确，也可以减小也可以减小n n1 1，B B 正确，还可以增大正确，还可以增大n n2 2的同时减小的同时减小n n1 1，D D 正确。
正确6 6(2012(2012广东茂名一模广东茂名一模) )远距离输电装置如图所示，升压变压远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器器和降压变压器均是理想变压器，当当 K K 由由 2 2 改接为改接为 1 1 时时，下列说法正下列说法正确的是确的是( () )A A电压表读数变大电压表读数变大B B电流表读数变大电流表读数变大C C电流表读数变小电流表读数变小D D输电线损失的功率减小输电线损失的功率减小 答案答案 ABAB5 / 10 解析解析 由由U U2 2n n2 2n n1 1U U1 1知知，当当 K K 由由 2 2 改接为改接为 1 1 时时，升压变压器的原升压变压器的原线圈匝数不变线圈匝数不变，副线圈匝数变大副线圈匝数变大，输送电压变大输送电压变大，降压变压器的输入降压变压器的输入电压和输出电压均变大电压和输出电压均变大，电压表示数变大电压表示数变大，选项选项 A A 正确正确；降压变压器降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流的输出电压变大时，流过灯泡的电流I I灯灯也变大，输电线上的电流也变大，输电线上的电流I I线线也随着也随着I I灯灯的变大而变大，所以电流表读数变大，选项的变大而变大，所以电流表读数变大，选项 B B 正确而正确而 C C错误；错误；I I线线变大时，输电线损失的功率变大时，输电线损失的功率P P线线I I2 2线线R R变大，选项变大，选项 D D 错误。
错误7 7(2012(2012郑州一模郑州一模) )如图所示，有一理想变压器，原、副线圈如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为的匝数比为n n，原线圈接正弦交流电，电压为，原线圈接正弦交流电，电压为U U，输出端接有理想电，输出端接有理想电压表压表、理想电流表和一个电动机理想电流表和一个电动机，电电动机线圈的电阻为动机线圈的电阻为R R，当输入端当输入端接通电源后接通电源后，电流表的读数为电流表的读数为I I，电动机带动一重物匀速上升电动机带动一重物匀速上升，下列下列判断正确的是判断正确的是( () )A A原线圈中的电流为原线圈中的电流为nInIB B电压表的读数为电压表的读数为IRIRC C电动机的输入功率为电动机的输入功率为I I2 2R RD D变压器的输入功率为变压器的输入功率为UIUIn n 答案答案 D D 解析解析 由由I I1 1n n2 2n n1 1I I2 2可得可得，I I1 1I In n，选项选项 A A 错误错误；对于含有电动机对于含有电动机的非纯电阻电路的非纯电阻电路，当电动机转动时当电动机转动时，电动机两端电压大于电动机两端电压大于IRIR，选项选项 B B6 / 10错误；输出电压错误；输出电压U U2 2n n2 2n n1 1U U1 1U Un n，输出功率，输出功率P P出出U U2 2I I2 2UIUIn nP P入入，选项，选项 C C错误而错误而 D D 正确。
正确8 8(2012(2012长春调研长春调研) )如图甲中的变压器为理想变压器，原线圈如图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数的匝数n n1 1与副线圈的匝数与副线圈的匝数n n2 2之比为之比为 1010 1 1变压器的原线圈接如图变压器的原线圈接如图乙所示的正弦交流电，两个阻值分别为乙所示的正弦交流电，两个阻值分别为 2020的定值电阻串联接在副的定值电阻串联接在副线圈两端，电压表线圈两端，电压表为理想电表则为理想电表则( () )A A原线圈上电压的有效值为原线圈上电压的有效值为 100V100VB B原线圈上电压的有效值为原线圈上电压的有效值为 5050 2 2V VC C电压表电压表的读数为的读数为 5.0V5.0VD D变压器的输入功率为变压器的输入功率为 2.5W2.5W 答案答案 B B 解析解析 由题图乙可以看出，电压的最大值为由题图乙可以看出，电压的最大值为 100V100V，有效值，有效值U UU Um m2 2，即原线圈上电压的有效值是即原线圈上电压的有效值是 5050 2 2V V，A A 错误错误，B B 正确正确；由变压由变压器原理可知器原理可知U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2，副线圈上电压的有效值为副线圈上电压的有效值为U U2 25 5 2 2V V，由电路关系由电路关系可知电压表读数为可知电压表读数为5 52 22 2V V，C C 错误；由变错误；由变压器的功率关系压器的功率关系P P1 1P P2 2，P P2 2U U2 22 22 2R R1.25W1.25W，因此输入功率，因此输入功率P P1 1是是 1.25W1.25W，D D 错误。
错误二、非选择题二、非选择题7 / 109 9在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失有在远距离输电时，要尽量考虑减少输电线上的功率损失有一个电站，输送的电功率一个电站，输送的电功率P P500kW500kW，当使用，当使用U U5kV5kV 的电压输电时的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相差差4800kW4800kWh h求：(1)(1)输电效率输电效率和输电线总电阻和输电线总电阻r r2)(2)若想使输电效率提高到若想使输电效率提高到 98%98%，又不改变输电线，那么电站应，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电使用多高的电压向外输电 答案答案 (1)60%(1)60%2020(2)22.4kV(2)22.4kV 解析解析 (1)(1)由于输送功率由于输送功率P P500kW500kW，一昼夜输送电能，一昼夜输送电能E EPtPt12000kW12000kWh h，终点得到的电能，终点得到的电能E E7200kW7200kWh h，因此效率，因此效率60%60%输电线上的电流可由输电线上的电流可由I IP PU U计算计算，I I100A100A，而输电线损耗功率可由而输电线损耗功率可由P Pr rI I2 2r r计算，其中计算，其中P Pr r480048002424kWkW200k200kW W，因此可求得，因此可求得r r2020。
2)(2)输电线上损耗功率输电线上损耗功率P Pr rP PU U2 2r r1 1U U2 2，原来原来P Pr r200kW200kW，现在要现在要求求P Pr r10kW10kW，计算可得输电电压应调节为，计算可得输电电压应调节为U U22.4kV22.4kV1010一台理想变压器原、副线圈匝数比为一台理想变压器原、副线圈匝数比为 1010 1 1，原线圈接，原线圈接u u100100 2 2sin100sin100t t(V)(V)的交变电压的交变电压、副线圈两端用导线接规格为副线圈两端用导线接规格为“6V6V12W12W”的小灯的小灯已知导线总电阻已知导线总电阻r r0.50.5，试求试求：副线圈应接几盏小副线圈应接几盏小灯？这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光？灯？这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光？ 答案答案 4 4 盏盏并联并联 解析解析 由由U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2，副线圈两端电压的有效值，副线圈两端电压的有效值U U2 2U U1 1n n2 2n n1 11001001 11010V V10V10V8 / 10导线上的电压导线上的电压U U线线10V10V6V6V4V4V副线圈中的输出电流副线圈中的输出电流I I2 24 40.50.5A A8A8A每个小灯的额定电流每个小灯的额定电流I IP PU U12126 6A A2A2A应接小灯的盏数：应接小灯的盏数：n n8 82 24(4(盏盏) )连接方式为并联。
连接方式为并联1111(2012(2012济宁模拟济宁模拟) )水力发电具有防洪水力发电具有防洪、防旱防旱、减少污染多项减少污染多项功能功能，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一现在水力发电已经成为我国的重要能源之一某小河水流量某小河水流量为为40m40m3 3/s/s，现欲在此河段安装一台发电功率为现欲在此河段安装一台发电功率为 10001000 千瓦的发电机发电千瓦的发电机发电1)(1)设发电机输出电压为设发电机输出电压为 500V500V，在输送途中允许的电阻为，在输送途中允许的电阻为 5 5，允许损耗允许损耗总功率的总功率的 5%5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？少？(2)(2)若所用发电机总效率为若所用发电机总效率为 5050% %，要使发电机能发挥它的最佳效，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？能，则拦河坝至少要建多高？( (g g取取 10m/s10m/s2 2) ) 答案答案 (1)1(1)1 2020(2)5m(2)5m 解析解析 (1)(1)设送电电流为设送电电流为I I，损耗的功率为，损耗的功率为P P耗耗，导线电阻为，导线电阻为R R线线，由，由P P耗耗I I2 2R R线线得：得：I IP P耗耗R R线线1000100010103 30.050.055 5A A100A100A设送电电压为设送电电压为U U送送，由，由P PIUIU得：得：U U送送P PI I1000100010103 3100100V V1 110104 4V V则升压变压器原、副线圈匝数比：则升压变压器原、副线圈匝数比：n n原原n n副副U U原原U U送送50050010000100001 120209 / 10(2)(2)发电时水的重力势能转化为电能，故发电时水的重力势能转化为电能，故50%50%mghmghPtPt其中其中m mt tV Vt t1 110103 340kg/s40kg/s4 410104 4kg/skg/s所以所以h hPtPtmgmg0.50.51000100010103 34 410104 410100.50.5m m5m5m1212 三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程， 是中国是中国规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积为规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积为 1.01.010106 6kmkm2 2，占长江流，占长江流域面积的域面积的 56%56%，坝址处年平均流量为坝址处年平均流量为Q Q4.514.5110101111m m3 3。
水利枢纽的主水利枢纽的主要任务包括防洪要任务包括防洪、发电发电、航运三方面航运三方面在发电方面在发电方面，三峡电站安装水三峡电站安装水轮发电机组轮发电机组 2626 组，总装机容量组，总装机容量( (指指 2626 台发电机组同时工作的总发电台发电机组同时工作的总发电功率功率) )为为P P1.821.8210107 7kWkW，年平均发电量约为，年平均发电量约为W W8.408.4010101010kWkWh h该工程已全部竣工该工程已全部竣工，电站主要向华中电站主要向华中、华东电网供电华东电网供电，以缓解这两个以缓解这两个地区的供电紧张局面阅读上述资料，解答下列问题地区的供电紧张局面阅读上述资料，解答下列问题( (水的密度水的密度1.01.010103 3kg/mkg/m3 3，g g取取 10m/s10m/s2 2) )：(1)(1)若三峡电站上、下游水位差按若三峡电站上、下游水位差按h h100m100m 计算，试推导三峡电计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率站将水流的势能转化为电能的效率的公式，并计算出效率的公式，并计算出效率的数的数值2)(2)若若 2626 台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均发电时间每台发电机组平均发电时间t t为多少天？为多少天？(3)(3)将该电站的电能输送到华中地区将该电站的电能输送到华中地区， 送电功率送电功率P P1 14 4.5.510105 5kWkW，采用超高压输电，输电电压为采用超高压输电，输电电压为U U500kV500kV，而发电机输出的电压约，而发电机输出的电压约为为U U0 018kV18kV。
若输电线上损耗的功率为输电功率为若输电线上损耗的功率为输电功率为 5%5%，求发电站的升压求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻 答案答案 (1)(1)W WQ Qghgh67%67%(2)192.3(2)192.3 天天(3)(3)9 925025027.827.810 / 10 解析解析 (1)(1)一年中水流做功一年中水流做功( (即减少的势能即减少的势能) )W WQ Qghgh水流的势能转化为电能的效率水流的势能转化为电能的效率W WW WW WQ Qghgh将数据代入上式得将数据代入上式得67%67%2)(2)设每台发电机组平均年发电设每台发电机组平均年发电n n天，则天，则W WPtPt即即P Pn n2424W W所以所以n nW W2424P P8.408.40101010101.821.8210107 72424天天192.3192.3 天天(3)(3)升压变压器原、副线圈的匝数比升压变压器原、副线圈的匝数比n n1 1n n2 2U U0 0U U18185005009 9250250输电线上的电流输电线上的电流I IP P1 1U U900A900A损失功率损失功率P P损损5%5%P P1 1I I2 2r r，所以，所以r r27.827.8。
