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1、第2講變壓器、電能的輸送一、理想變壓器1.構(gòu)造如圖1所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的.圖1(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級線圈.(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級線圈.2.原理電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng).3.理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失(繞線無電阻、鐵芯無渦流)(2)沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系根據(jù)能量守恒可得：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓之比等于其匝數(shù)之比，公式：，與負(fù)載、副線圈的個數(shù)無關(guān)電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時：(2)有多個副線圈時：由P入P出得I1
2、U1I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2I3n3Innn頻率關(guān)系f1f2(變壓器不改變交變電流的頻率)4.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器調(diào)壓變壓器，如圖2甲(降壓作用)、乙(升壓作用)所示.圖2(2)互感器自測1關(guān)于理想變壓器，下列說法正確的是()A.變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用B.變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率C.正常工作的變壓器，當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓D.變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之減小答案A二、電能的輸送如圖3所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P，用戶的電壓為U，輸電線
3、總電阻為R.圖31.輸出電流I.2.電壓損失(1)UUU(2)UIR3.功率損失(1)PPP(2)PI2R()2R4.減少輸電線上電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻R.由R知，可加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線.(2)減小輸電線中的電流.在輸電功率一定的情況下，根據(jù)PUI，要減小電流，必須提高輸電電壓.自測2從發(fā)電站輸出的功率為220kW，輸電線的總電阻為0.05，用110V和11kV兩種電壓輸電.兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為()A.1001B.1100C.110D.101答案A解析由題意知輸電線上的電流I，則輸電線的總電阻造成的電壓損失UIr，故，故選A.命題點
4、一理想變壓器原理的應(yīng)用例1(2016全國卷16)一含有理想變壓器的電路如圖4所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3、1和4，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()圖4A.2B.3C.4D.5答案B解析開關(guān)斷開時，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2(R2R3)，由可得原線圈兩端的電壓U15I2，則UU1IR15I23I；開關(guān)閉合時，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2R2，由可得原線圈
5、兩端的電壓U14I2，則UU14IR14I212I，聯(lián)立解得3，選項B正確.變式1(多選)(2016全國卷19)如圖5所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說法正確的是()圖5A.原、副線圈匝數(shù)比為91B.原、副線圈匝數(shù)比為19C.此時a和b的電功率之比為91D.此時a和b的電功率之比為19答案AD解析設(shè)燈泡的額定電壓為U0，兩燈泡均能正常發(fā)光，所以原線圈輸入端電壓為U19U0，副線圈兩端電壓為U2U0，故，A正確，B錯誤；根據(jù)公式可得，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式PUI可得，燈泡a和b的電功率之比為
6、19，C錯誤，D正確.變式2(2018河南省中原名校第六次模擬)如圖6所示，一理想變壓器，左右兩邊共接有額定電壓均為U的6盞完全相同的燈泡(額定功率均為P)，左端接在一電壓恒為U0的交流電源兩端.此時6盞燈剛好正常發(fā)光.下列說法中不正確的是()圖6A.該變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為12B.此時交流電源輸出的功率為6PC.U06UD.如果燈L6突然燒斷，燈L1和L2將變暗，而其余3盞燈將變得更亮答案A解析由于各盞燈相同且均正常發(fā)光，所以流過每盞燈的電流均相同，原線圈中的電流I1等于燈泡的額定電流I，而副線圈中的總電流為I24I，故n1n2I2I141，A錯誤；由于理想變壓器本身不消耗能量，所以交流
7、電源輸出功率為6盞燈的總功率6P，B正確；設(shè)原、副線圈兩端的電壓分別為U1、U2，則U2U，U0U12U，而U1U2n1n241，代入得U06U，C正確；當(dāng)燈L6突然燒斷，變壓器輸出的功率將減小，所以輸入功率也將減小，由P1U1I1得I1減小，所以燈L1和L2將變暗，同時因L1和L2分得的電壓減小，變壓器輸入端的電壓U1將增大，所以變壓器輸出的電壓也將增大，使其余3盞燈變得更亮，D正確.命題點二理想變壓器的動態(tài)分析1.匝數(shù)比不變的情況(如圖7)圖7(1)U1不變，根據(jù)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變.(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流
8、I1，故I1發(fā)生變化.(3)I2變化引起P2變化，P1P2，故P1發(fā)生變化.2.負(fù)載電阻不變的情況(如圖8)圖8(1)U1不變，發(fā)生變化，故U2變化.(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化.(3)根據(jù)P2，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1P2，故P1變化，P1U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化.例2(2018天津理綜4)教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖9所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P.若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，則()圖9A.R消耗的功率變?yōu)镻B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁C.電流表A的讀數(shù)
9、變?yōu)?ID.通過R的交變電流頻率不變答案B解析發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，由E知，原線圈中輸入電壓變?yōu)樵瓉淼模l率變?yōu)樵瓉淼?根據(jù)，知U2變?yōu)樵瓉淼?，即U2U，則通過R的電流變?yōu)樵瓉淼?，R消耗的功率P2P，根據(jù)，原線圈上的電流也變?yōu)樵瓉淼模措娏鞅鞟的讀數(shù)變?yōu)镮，故選B.變式3(多選)(2018山東省臨沂市一模)如圖10甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201，圖中電表均為理想電表，R為光敏電阻(其阻值隨光強增大而減小)，L1和L2是兩個完全相同的燈泡.原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u，下列說法正確的是()圖10A.交流電壓的頻率為50HzB.電壓表的示數(shù)為11VC.當(dāng)照射R的光
10、強增大時，電流表的示數(shù)變大D.若L1的燈絲燒斷后，電壓表的示數(shù)會變小答案ABC解析由題圖乙可知交流電壓周期T0.02s，所以頻率為f50Hz，故A正確；原線圈接入電壓的最大值是220V，所以原線圈接入電壓的有效值是U220V，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201，所以副線圈兩端電壓是11V，所以電壓表的示數(shù)為11V，故B正確；R阻值隨光強增大而減小，根據(jù)I知副線圈電流增加，副線圈輸出功率增加，根據(jù)能量守恒定律，可知原線圈輸入功率也增加，原線圈電流增加，所以電流表的示數(shù)變大，故C正確；當(dāng)L1的燈絲燒斷后，變壓器的輸入電壓不變，根據(jù)變壓比公式，輸出電壓也不變，故電壓表讀數(shù)不變，故D錯誤.變式4(20
11、18山西省重點中學(xué)協(xié)作體期末)如圖11甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為41，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R1為定值電阻.若發(fā)電機向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電.下列說法中正確的是()圖11A.輸入變壓器原線圈的交流電壓的瞬時值表達式為u36sin50tVB.變壓器原、副線圈中的電流之比為41C.t0.01s時，發(fā)電機的線圈平面位于中性面D.Rt溫度升高時，變壓器的輸入功率變小答案C解析由題圖乙可知交流電壓最大值U36V，周期T0.02s，可由周期求出角速度的值為rad/s100 rad/s，則可得交流電壓u的瞬時值表達式u36sin100
12、tV，故A錯誤；根據(jù)可知變壓器原、副線圈中的電流之比為14，故B錯誤；t0.01s時，瞬時值為零，發(fā)電機的線圈平面與磁場方向垂直，發(fā)電機的線圈平面位于中性面，故C正確；Rt處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，變壓器的輸入功率變大，故D錯誤.命題點三遠(yuǎn)距離輸電1.理清三個回路遠(yuǎn)距離輸電電網(wǎng)間的基本結(jié)構(gòu)如圖12所示.輸電過程的電路被劃分為三個獨立的回路，即電源回路、輸送回路和用戶回路.在每個回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個回路的電源，每個回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系則是聯(lián)系不同回路的橋梁.圖122.抓住兩個物理量的
13、聯(lián)系(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系了電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的關(guān)系是，P1P2，I1n1I2n2.(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系了輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的關(guān)系是，P3P4，I3n3I4n4.3.掌握一個能量守恒定律發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過導(dǎo)線將能量輸送給線圈1，線圈1上的能量就是遠(yuǎn)程輸電的總能量，在輸送過程中，先被輸送回路上的導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部分通過降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關(guān)系為P1P線損P用戶.例3(2019安徽省
14、馬鞍山市質(zhì)檢)圖13甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11000，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10001，輸電線的總電阻為1000，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶端電壓為220V.下列說法正確的是()圖13A.輸電線中的電流為3AB.電站輸出的功率為7500kWC.輸電線路損耗功率為90kWD.用戶端交變電流的頻率為100Hz答案B解析由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓的最大值為Um250 V，有效值為U1250 V，根據(jù)，得副線圈兩端的電壓U2U1250 V2.5105 V；用戶端電壓為220 V，根據(jù)，得降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3U4220V2.2105V，
15、故輸電線上損失的電壓為UU2U33104V，則輸電線上的電流為IA30A，電站的輸出功率為P1P2U2I7500kW，輸電線路損耗功率為PI2R900kW，由題圖乙可知，原線圈交變電流的周期為T0.02s，則頻率為f50Hz，變壓器不會改變交流電的頻率，故用戶端交變電流的頻率為50Hz，故B正確，A、C、D錯誤.變式5(多選)(2018廣東省潮州市下學(xué)期綜合測試)遠(yuǎn)距離輸電線路簡化如圖14所示，電廠輸送電功率不變，變壓器均為理想變壓器，圖中標(biāo)示了電壓和電流，其中輸電線總電阻為R，則()圖14A.I2B.輸電線損失的電功率為C.提高輸送電壓U2，則輸電線電流I2增大D.電廠輸送電功率為U2I2答
16、案AD解析在輸電線路上：U2I2RU3，所以I2，故A正確；由于U2不是R兩端的電壓，所以輸電線損失的電功率不是，故B錯誤；因為輸送功率不變，根據(jù)P2U2I2，可知提高輸送電壓U2，則輸電線電流I2減小，故C錯誤；因變壓器為理想變壓器，所以有P1P2U2I2，故D正確.命題點四兩種特殊的變壓器模型1.自耦變壓器自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，其中的一部分作為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點時，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如圖15所示.圖152.互感器分為電壓互感器和電流互感器，兩者比較如下：電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交
17、流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓絀1n1I2n2例4(2018山東省菏澤市上學(xué)期期末)如圖16所示的調(diào)壓器，滑動觸頭P和Q都可以調(diào)節(jié)，在輸入交變電壓一定的條件下，要使輸出電壓增大，輸入電流增大，下列做法正確的是()圖16A.Q不動，P向下移動B.Q不動，P向上移動C.P不動，Q向上移動D.P不動，Q向下移動答案A解析Q不動，變阻器的有效電阻不變，P向下移動，原線圈匝數(shù)n1減小，輸入電壓U1不變，副線圈匝數(shù)n2不變，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律知，副線圈的電壓增大，即輸出電壓增大，根據(jù)歐姆定律可知輸出電流增大，輸入電流隨之增大，故A正確；
18、Q不動，變阻器的有效電阻不變，P向上移動，原線圈匝數(shù)n1增大，輸入電壓U1不變，副線圈匝數(shù)n2不變，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律知，副線圈的電壓變小，即輸出電壓變小，根據(jù)歐姆定律可知輸出電流減小，輸入電流隨之減小，故B錯誤；若P不動，則原線圈的匝數(shù)不變，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律知，副線圈的電壓不變，輸出電壓不變，Q向上移動，接入電路的電阻變小，輸出電流變大，則輸入電流隨之變大，故C錯誤；若P不動，則原線圈的匝數(shù)不變，根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律知，副線圈的電壓不變，輸出電壓不變，Q向下移動，接入電路的電阻變大，輸出電流減小，則輸入電流隨之減小，故D錯誤.例5(多選)(2018山西省太原市三模)某50Hz的鉗形電流
19、表的工作原理如圖17所示.當(dāng)通有交流電的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn).不考慮鐵芯的漏磁及各種能量損耗，已知n21000匝，當(dāng)用該表測50Hz交流電時()圖17A.電流表G中通過的是交變電流B.若G中通過的電流為50mA，則導(dǎo)線中的被測電流為50AC.若導(dǎo)線中通過的是10A矩形脈沖交流電，G中通過的電流是10mAD.當(dāng)用該表測量400Hz的電流時，測量值比真實值偏小答案AB解析變壓器只改變交流電電壓，不改變交流電的頻率，電流表G中通過的仍是交變電流，A正確；根據(jù)變壓器原副線圈電流與匝數(shù)成反比：，I1I20.05A50A，B正確；若導(dǎo)線中通過的是10A矩形
20、脈沖交流電，當(dāng)電流方向不發(fā)生改變時，電流大小不變，副線圈中無感應(yīng)電流，C錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和變壓器互感原理，改變交流電的頻率，不影響測量值的準(zhǔn)確性，D錯誤.1.(2018湖北省黃岡中學(xué)模擬)下列關(guān)于交變電流、變壓器和遠(yuǎn)距離輸電的說法中不正確的是()A.理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓和原副線圈匝數(shù)比決定B.交變電流的最大值是有效值的倍C.降低輸電損耗有兩個途徑：減小輸電線的電阻和提高輸電電壓D.如果把升壓變壓器的原線圈串聯(lián)在電路中，副線圈的兩端接在普通的交流電流表上，可以制成電流互感器答案B解析理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓和原副線圈匝數(shù)比決定，選項A正確；正弦交變電流的最大值是有效值
21、的倍，選項B錯誤；降低輸電損耗有兩個途徑：減小輸電線的電阻和提高輸電電壓，選項C正確；如果把升壓變壓器的原線圈串聯(lián)在電路中，副線圈的兩端接在普通的交流電流表上，可以制成電流互感器，選項D正確.2.(2018河北省衡水中學(xué)模擬)如圖1所示為某山區(qū)小型電站輸電示意圖，發(fā)電廠發(fā)出U1220sin100t(V)的交流電通過變壓器升壓后進行高壓輸電，接近用戶時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電，圖中高壓輸電線部分總電阻為r，負(fù)載端的電壓表是理想交流電表，下列有關(guān)描述正確的是()圖1A.若開關(guān)S1、S2都斷開，則電壓表示數(shù)為零B.負(fù)載端所接收到交流電的頻率為25HzC.深夜開燈時燈特別亮是因為高壓輸電線上電壓
22、損失減小的緣故D.用電高峰期燈泡較暗，可通過減少降壓變壓器副線圈的匝數(shù)來提高其亮度答案C解析S1、S2都斷開時變壓器空載，副線圈兩端有電壓，電壓表示數(shù)不為零，故選項A錯誤；變壓器不能改變交流電的頻率，故負(fù)載端交流電的頻率還是50Hz，故B選項錯誤；深夜大部分用戶已關(guān)燈，干路中電流減小，線路損耗也減小，用戶得到的電壓較高，故此時開燈時燈特別明亮，故選項C正確；用電高峰時，負(fù)載增多，負(fù)載總電阻減小，干路中電流增大，因此輸電線損耗電壓增大，導(dǎo)致降壓變壓器的輸入電壓降低，為提高負(fù)載電壓，可增大降壓變壓器的副線圈的匝數(shù)，使輸出電壓提高，故選項D錯誤.3.(2018廣東省深圳市第一次調(diào)研)如圖2所示，a、
23、b兩端接在正弦交流電源上，原副線圈回路中A、B電阻的阻值相同，原副線圈匝數(shù)比為n1n2，下列說法正確的是()圖2A.A、B電阻的電流之比為n1n2B.A、B電阻的電壓之比為n1n2C.A、B電阻的功率之比為n22n12D.原副線圈的電壓之比為11答案C解析根據(jù)可得A、B電阻的電流之比為n2n1，由于兩電阻相等，則A、B電阻的電壓之比為n2n1，選項A、B錯誤；根據(jù)PI2R可知，A、B電阻的功率之比為n22n12，選項C正確；原副線圈的電壓之比為，選項D錯誤.4.(多選)(2018湖北省武漢市部分學(xué)校起點調(diào)研)含有理想變壓器的電路如圖3所示，L1、L2、L3為“24V2W”的燈泡，為理想交流電壓
24、表，a、b端接正弦交流電壓源(輸出電壓的有效值恒定).當(dāng)開關(guān)S閉合時，燈泡均正常發(fā)光.下列說法正確的是()圖3A.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為12B.電壓表的示數(shù)為72VC.變壓器的輸入功率為8WD.若在副線圈上再并聯(lián)一個相同的燈泡，燈泡L1可能會燒毀答案BD解析每個燈泡的額定電流：ILAA，則原線圈的電流為I1A，副線圈的電流為I2A，則，選項A錯誤；變壓器輸出電壓為24V，則根據(jù)匝數(shù)比可得輸入電壓為U1U248V，則電壓表讀數(shù)為48V24V72V，選項B正確；變壓器的輸入功率：P1U1I14W，選項C錯誤；副線圈上再并聯(lián)一個相同燈泡，則副線圈電流增大，則原線圈電流也增大，超過額定電流，燈泡L1
25、可能燒毀，故D正確.5.(多選)(2019廣東省惠州市質(zhì)檢)在家庭電路中，為了安全，一般在電能表后面的電路中安裝一個漏電開關(guān)，其工作原理如圖4所示，其中甲線圈兩端與脫扣開關(guān)控制器相連，乙線圈由兩條電線采取雙線法繞制，并與甲線圈繞在同一個矩形硅鋼片組成的鐵芯上.以下說法正確的是()圖4A.當(dāng)用戶用電正常時，甲線圈兩端沒有電壓，脫扣開關(guān)接通B.當(dāng)用戶用電正常時，甲線圈兩端有電壓，脫扣開關(guān)接通C.當(dāng)用戶發(fā)生漏電時，甲線圈兩端沒有電壓，脫扣開關(guān)斷開D.當(dāng)用戶發(fā)生漏電時，甲線圈兩端有電壓，脫扣開關(guān)斷開答案AD解析正常狀態(tài)時，火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場完全抵消，甲線圈中沒有電壓，脫扣開關(guān)保持接通，A正確，
26、B錯誤；當(dāng)用戶發(fā)生漏電時，流過火線與零線的電流不相等，保護器中火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場不能完全抵消，會使甲線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，脫扣開關(guān)斷開，C錯誤，D正確.6.(多選)(2018山西省晉城市第一次模擬)如圖5所示為某山區(qū)小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機輸出的電壓和輸電線路上的電阻恒定，用電器均為純電阻元件，當(dāng)用電高峰來臨時，下列判斷正確的是()圖5A.用電器等效電阻R0變大B.升壓變壓器T1的輸出電壓變大C.降壓變壓器T2的輸出電壓變小D.輸電線路總電阻R上消耗的功率變大答案CD解析用電高峰來臨時，用電器增多，用電器并聯(lián)后的總電阻R0減小，選項A錯誤；由于升壓變壓器的輸入電壓一定，則輸出
27、電壓一定，選項B錯誤；設(shè)輸電線的輸送電流為I，降壓變壓器的變壓比為k，升壓變壓器的輸出電壓為U，則UIRk2IR0，當(dāng)R0減小時，I增大，輸電線總電阻R消耗的功率PRI2R變大，選項D正確；降壓變壓器T2的輸入電壓等于UIR，可以判斷此電壓減小，則輸出電壓也減小，選項C正確.7.(2018山西省孝義市第一次模擬)圖6甲所示為一發(fā)電機的原理圖，發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流接圖乙中理想變壓器的原線圈.已知變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為221，發(fā)電機輸出電壓u隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示，發(fā)電機線圈電阻忽略不計，則()圖6A.電阻兩端電壓的瞬時值表達式為u10sin50t(V)B.電壓表示數(shù)為10VC.若僅使
28、發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器副線圈輸出電壓的頻率增大一倍，而電壓表示數(shù)不變D.若僅使電阻R增加，則電流表示數(shù)不變答案B解析由題圖丙知：原線圈電壓的最大值U1m311V，原線圈電壓有效值U1220V，由U1U2n1n2知，副線圈電壓的最大值U2m14.1V，副線圈電壓有效值U210V，故A項錯誤，B項正確；若僅使發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速n增大一倍，則角速度增大一倍，根據(jù)EmNBS可知，變壓器原線圈輸入電壓的頻率和最大值都增大一倍，原副線圈中電流的頻率相等，變壓器副線圈輸出電壓的頻率增大一倍，由U1U2n1n2知，副線圈輸出電壓增大一倍，電壓表讀數(shù)增大一倍，故C項錯誤；僅使電阻R增加，原線圈兩端的電
29、壓和原副線圈匝數(shù)比不變，則副線圈輸出電壓不變，副線圈中電流減小，原副線圈匝數(shù)比不變，則原線圈中電流也減小，電流表示數(shù)減小，故D項錯誤.8.(多選)(2018山東省棗莊市二調(diào))如圖7所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n2101，電阻R10，兩只相同小燈泡L1、L2的規(guī)格均為“3V,1.5W”，S1為單刀雙擲開關(guān).原線圈接正弦交流電源.當(dāng)S1接1、S2閉合時，L2正常發(fā)光.設(shè)小燈泡的電阻值恒定.下列說法正確的是()圖7A.原線圈所接正弦交流電源的電動勢最大值為30VB.只斷開S2后，變壓器的輸出功率為0.75WC.將S1換接到2后，原線圈的輸入功率為90WD.將S1換接到2后，R的電功率為0
30、.9W答案BD解析當(dāng)S1接1、S2閉合時，L2正常發(fā)光，副線圈的電壓為U23V，根據(jù)原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比即，解得原線圈的電壓為U130V，原線圈所接正弦交流電源的電動勢最大值為Em30V，故A錯誤；兩只相同小燈泡阻值均為RL6，只斷開S2后，變壓器的輸出功率為P2W0.75W，故B正確；將S1換接到2后，R的電功率為PR0.9W，原線圈的輸入功率為P入PR0.9W，故C錯誤，D正確.9.(2018河南省濮陽市第二次模擬)如圖8甲所示，一個電阻不計、邊長為1m的正方形單匝線圈被固定，正方形線圈內(nèi)有一磁場與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，將線圈的兩端與理想變壓器原線圈
31、相連，開關(guān)閉合，副線圈接有定值電阻R0和磁敏電阻GMR(GMR的阻值隨所處空間磁場的增大而增大)，則下列說法正確的是()圖8A.線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為2VB.若使電阻R0消耗的功率增大，則滑動觸頭P需上移C.當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開，副線圈中電流增大D.當(dāng)GMR處的磁場增強時，變壓器的輸入功率減小答案D解析磁感應(yīng)強度隨時間t的變化關(guān)系為B0.02sin (100t) T，則100rad/s，所以產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為EmNBmS2 V，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值為EV，A錯誤；滑動觸頭P上移，R0兩端電壓減小，故其消耗的功率減小，B錯誤；當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時，副線圈減少一個支路，電流減
32、小，C錯誤；當(dāng)GMR處的磁場增強時，其阻值增大，副線圈的電功率減小，故變壓器的輸入功率減小，D正確.10.(2018遼寧省丹東市一模)如圖9所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2111，原線圈接u220sin100t(V)的交流電，電阻R12R210，D1、D2均為理想二極管(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，則副線圈電路中理想交流電流表的讀數(shù)為()圖9A.3AB.2AC.AD.A答案A解析由表達式知原線圈電壓有效值為220V，根據(jù)，得副線圈兩端的電壓為U2U1220V20V，因為二極管具有單向?qū)щ娦?，電阻R1、R2半個周期有電流，半個周期電流為0，即I12A，I24A，根據(jù)熱效應(yīng)
33、有：U2ITI12R1I22R2，解得：I3A，即電流表的示數(shù)為3A，故A正確.11.(2018東北三省三校一模)如圖10甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為51，R1R2R310，C為電容器.已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則()圖10A.副線圈輸出的交流電的頻率為10HzB.原線圈輸入電壓的最大值為100VC.電阻R3的電功率為20WD.通過R2的電流始終為零答案C解析根據(jù)變壓器原理可知原、副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為T0.02s，頻率為f50Hz，故A錯誤.由題圖乙可知通過R1的電流最大值為Im2A，根據(jù)歐姆定律可知其兩端最大電壓為Um20V，再根據(jù)原、副線圈的電壓之比等于
34、匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為100V，故B錯誤；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關(guān)系及并聯(lián)電路特點可知電阻R3的電壓有效值為：U310V，則電阻R3的電功率為P3W20W，選項C正確；因為電容器有通交流、隔直流的作用，則有電流通過R2，故D錯誤.12.(2018華南師大附中三模)如圖11所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.下列說法正確
35、的是()圖11A.當(dāng)用戶的用電器增多時，U2減小，U4變小B.當(dāng)用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小C.輸電線上損失的功率為PD.要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比，同時應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比答案D解析交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，匝數(shù)不變，根據(jù)，知U2不變，故A錯誤；當(dāng)用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率為P2R，故C錯誤；輸送功率一定時，根據(jù)PUI和P損I2R知，要減小線路的損耗，應(yīng)增大輸送電壓，又U1一定，根據(jù)知，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比；U3U2I2R，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓不變，根據(jù)知，應(yīng)增
36、大降壓變壓器的匝數(shù)比，故D正確.13.(多選)(2018廣東省肇慶市第三次檢測)如圖12所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進行高壓輸電，接近用戶端時再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖，圖中變壓器均可視為理想變壓器，電表均為理想交流電表.設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，并且電阻不變.變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻.當(dāng)用電器增加時，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進入高峰時()圖12A.電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小B.電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大C.電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變
37、D.線路損耗功率增大答案BCD解析當(dāng)用電進入高峰時，發(fā)電機的輸出功率增大，輸入原線圈的電流增大，升壓變壓器輸出端的電流增大，輸電線的電壓損失和功率損失增大，所以V1、V2的讀數(shù)均不變，A1、A2的讀數(shù)增大；V3、V4的讀數(shù)均減小，A3的讀數(shù)增大，A錯，B、D正確；而電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值是輸電線的電阻，是不變的，C正確.14.(多選)(2019山東省濟寧市第一中學(xué)模擬)如圖13所示，理想變壓器原線圈a匝數(shù)n1200匝，副線圈b匝數(shù)n2100匝，線圈a接在u44sin314tV的交流電源上，“12V6W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R216，電壓表V為理想電表.下列推斷正
38、確的是()圖13A.交變電流的頻率為100HzB.穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為Wb/sC.電壓表V的示數(shù)為22VD.R1消耗的功率是1W答案BD解析由表達式知100rad/s，交變電流的頻率為f50Hz，故A錯誤；副線圈電流的有效值為I2A0.5A，電阻R2兩端的電壓為：U2I2R20.516V8V，副線圈兩端電壓的有效值為：U2U2UL20V，電壓表示數(shù)為20V，副線圈電壓的最大值為：Um20V，根據(jù)Umn2，可得：Wb/sWb/s，故B正確，C錯誤；原線圈的電流為：I1I20.25A，原線圈的電壓為：U1U240V，電阻R1消耗的功率為：P(EU1)I1(4440)0.25W1W，故D正確.
2020版高考物理復(fù)習(xí)第十一章第2講變壓器、電能的輸送講義（含解析）教科版.docx
