高考物理一轮复习 10.2变压器 远距离输电课时作业 新人教版选修32
高考物理一轮复习课件10.2变压器 电能的输送(人教版选修3-2)
【即时巩固2】 街头通过降压变压器给用户供电的示 意图如图所示．变压器输入电压是市区电网的电压，可忽略 其波动．输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用 R0表示，输电线消耗的电功率用 P0表示，变阻器 R表示用户 的总电阻，P表示用户的总功率，当用电器增加时，相当于 R的阻值减小，滑动片向下移(R始终大于R0)．当用户的用电 器增加时，图中电流表示数I1、I2及P0、P变化为( ) A．I1变大，I2变大
A．电流表的示数为2 A B．原、副线圈匝数比为1∶2
C．电压表的示数为电压的有效值
D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz
【解析】由图（b）可知原线圈两端电压的有效值 U1=220 V,由 U 1 ＝ n1 , U 2 n2 n1 U1 220 2 ＝ ， 可得原副线圈匝数之比 ＝ ＝
n2 U2 110 1
P1也将增大．
【技巧提示】 (1)变压器只能改变交流电压，若原线圈 加直流电压，则副线圈的输出电压为零．并且由于线圈对直 流电无感抗，而使电流很大(相当于短路)，易损坏直流电源． U1 n1 (2)对“日”字形铁芯的变压器，则 ≠ .这是因为穿 U2 n2 过原副线圈的磁通量的变化率不相等．
(3)只有一个副线圈的变压器电流与匝数成反比，多个 副线圈的变压器没有这种关系．
n1 U 1 【解析】由变压器原理 可得 ＝ n2 U 2
U1=110 V，即电压表示数为 110 V.由 P 入=P 出，
22 灯泡正常发光可得 P 入=U1I1=P 出=22 W,I1= 110
A=0.2 A,故 A 正确.
【答案】A
【即时巩固1】（2011· 广东理综）图（a）左侧的调压 装置可视为理想变压器，负载电R=55 Ω，、为理想电流表 和电压表.若原线圈接入如图（b）所示的正弦交变电压，电 压表的示数为110 V，下列表述正确的是（ ）
2022届高考物理一轮复习课时作业32变压器电能的输送课件新人教版-2022届高考物理一轮复习课时
【解析】选 A。由理想变压器的电压与匝数关系UU12 ＝nn21 可知，起初原、副线 圈匝数分别是 1 100 匝和 30 匝，把输出电压等于 30 V 代入公式UU2′1 ＝nn2′1 可得 n2′＝150 匝， 所以需要新增 150 匝－30 匝＝120 匝，选项 A 正确。
2.如图所示，理想变压器原线圈的两端 a、b 接正弦交流电源时，电压表 V 的 示数为 220 V，电流表 A1 的示数为 0.20 A。已知负载电阻 R＝44 Ω，则下列
与线路中的 P 点接触时，安全流过人体的最大电流为 Im，等效为流过原线圈 的电流为 Im，根据理想变压器变流比关系有IIm2 ＝nn12 ，解得 I2＝nn21 Im，C 错误，
D 正确。
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息 一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身 体不好哦~
正常发光时每个灯泡中电流为
IL＝UPLL ＝1 A，所以允许接入的灯泡个数为 n＝IIL2 ＝9 盏。
(3)电阻两端电压为 UR＝9 V－6 V＝3 V
电阻阻值为 R＝UIR2
1 ＝3
Ω。
答案：(1)9 V (2)9 (3)13 Ω
【题后反思】由图象可知原线圈两端电压和周期，根据电压与匝数成正比， 电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出 结论。 本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电压的最大值和周期，根 据电压和匝数之间的关系即可求得。
A．n＝21，k＝211 C．n＝441，k＝214
B．n＝21，k＝5716 D．n＝441，k＝5176
【解析】选 A。原线圈接 220 V 的电压，而 R1 两端的电压为 10 V，所以理想
新教材高中物理第3章远距离输电的综合问题课时作业新人教版选择性必修第二册(含答案)
新教材高中物理新人教版选择性必修第二册：专项7 远距离输电的综合问题1．(多选)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表．设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变．变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时，下列说法正确的是( )A．电压表V2、V3的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率增大2．图(a)是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站．白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图(b)所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时( )A.A2示数增大，A1示数减小B．V1、V2示数都减小C．输电线上的功率损失增大D．V1、A1示数的乘积等于V2、A2示数的乘积3．[2023·福建龙岩高二期末]如图所示为某小型发电站高压输电示意图．升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4，升压、降压变压器均为理想变压器．在输电线路的起始端接入两个理想交流互感器，图中甲、乙均为理想电表．则下列说法正确的是( )A．甲为电流表，乙为电压表B．若电压互感器的读数为220V，电流互感器的读数为5A，则输送功率为1100WC．若保持发电机输出电压U1一定，仅增加负载，则U3将增大D．若保持发电机输出电压U1和负载不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加4．(多选)如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝1002sin100πt V，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电．输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机内阻为8.8Ω，电动机的机械效率恒为80%，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则( )A.该发电机的电流方向每秒钟改变50次，图示位置线圈的磁通量变化率为0B．不计摩擦，线框转动一圈过程中，克服安培力做功24JC．保持线框转速不变，若电动机突然卡住，输电线上的损耗功率将增加D．升压变压器原副线圈匝数比为2∶5，降压变压器原副线圈匝数比为6∶15．(多选)如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为r＝10Ω，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动．已知用户端正常工作的额定电压为U0＝220V，降压变压器原副线圈的匝数比为T2＝50，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为P0＝110kW时，下列说法正确的是( )A.发电厂的输出功率为120kWB．升压变压器原副线圈的匝数比为T1＝2111C．用户增加时，用户得到的电压升高D．用户增加时，输电线消耗功率增加6．(多选)2021年9月东北地区的高峰拉闸限电事件让我们清醒地认识到，随着人类能源消耗的迅速增加，如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务．如图是远距离输电示意图，变压器T1、T2均为理想变压器，变压器T2原、副线圈的匝数之比为11∶5，n4两端的电压u4随时间t变化规律为：u4＝2202sin (100πt) V，假设负载是电阻为48.4Ω电水壶，下列说法正确的是( )A ．交流电源输出的交流电周期为50sB ．变压器T 1副线圈n 2两端的电压为484VC ．经过1分钟电水壶产生的焦耳热是6×104JD ．为了减少输电线r 上的电能损失，变压器T 1应该使用升压变压器专项7 远距离输电的综合问题1．答案：BCD解析：根据变压器的变压规律有U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4在高压传输电路上，有U 2＝U 3＋I 2R 0＝U 3＋n 4I 3n 3R 0＝U 3＋n 4U 4n 3R R 0＝U 3＋n 24 U 3n 23 RR 0，因为发电厂输出的电压一定，所以U 2不变，在用电高峰，R 变小，所以U 3、U 4减小，所有电流表示数均增大，A 错误，B 正确；电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变，C 正确；线路电流变大，所以根据P ＝I 2R 可知，输电线损耗的功率变大，D 正确．2．答案：C解析：当用户功率增大时，降压变压器次级电流会变大，A 2示数增大；此时发电机输出功率增大，线路中电流增大，A 1示数增大，A 项错误；发电厂输出的电压恒定，则电压表V 1的示数不变，由于输电线上电流变大，则输电线上损失的电压变大，则降压变压器原线圈两端电压变小，次级电压也会减小，即电压表V 2的示数减小，B 项错误；由于A 1示数I 1增大，则根据P 损＝I 21 R 可知输电线上损失的功率P 损增大，C 项正确；根据输电线上有功率损失，可知V 1、A 1示数乘积U 1I 1＝P 1大于V 2、A 2示数乘积U 2I 2＝P 2，选项D 项错误．3．答案：D解析：电表甲所在互感器原线圈比副线圈匝数多，且原线圈并联在输电线路两端，所以该互感器是将输电的高电压降低至电表甲可测量的范围内，是电压互感器，即电表甲为电压表；电表乙所在互感器原线圈比副线圈匝数少，且原线圈串联在输电线路中，所以该互感器是将输电的高电流降低至电表乙可测量的范围内，是电流互感器，即电表乙为电流表，故A 错误；电压互感器和电流互感器的读数并不等于升压变压器副线圈两端电压和输电电流，需要根据互感器原、副线圈匝数比才能计算出输送功率，所以输送功率不等于1100W ，故B 错误；对升压变压器有U 1U 2＝n 1n 2设负载总电阻为R ，输电线路电阻为r ，对降压变压器，可知U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n 4n 3其中U 3＝U 2－I 3r ，U 4＝I 4R联立以上五式可得U 3＝n 2n 1U 11＋（n 4n 3）2r R ，I 3＝n 2n 1U 1（n 3n 4）2R ＋r 若保持发电机输出电压U 1一定，仅增加负载，即R 减小，则U 3将减小；若保持发电机输出电压U 1和负载不变，仅将滑片Q 下移，则n 2增大，则I 3将增大，根据ΔP ＝I 23 r 可知输电线损耗功率增加，故C 错误，D 正确．4．答案：BC解析：依题意，可知交变电流的频率为f ＝ω2π＝50Hz 线圈每转一圈，电流方向改变两次，所以该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置垂直于中性面，线圈的磁通量变化率为最大，故A 错误；电动机的机械效率恒为80%，有η＝UI －I 2R UI＝80% 可知，流过电动机的电流为I ＝5A回路中消耗的总电功率为P 总＝I 2线 R 线＋UI ＝1200W根据能量守恒，线框转动一周过程中，克服安培力做功W ＝P 总t ＝24J ，t ＝150s ＝0.02s ，故B 正确；若电动机突然卡住，电动机变成纯电阻电路，流过电路的电流增加，设降压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，则根据降压变压器I I 线＝n 1n 2所以输电线的电流也增加，输电线上的损耗功率增加，故C 正确；对于降压变压器，原副线圈匝数比为n 1n 2＝I I 线＝52降压变压器原线圈电压为U 1＝n 1n 2U ，U ＝10022V ＝220V 线路上的压降为U 线＝I 线R 线＝50V升压变压器副线圈电压为U 4＝U 1＋U 线＝600V所以升压变压器原副线圈匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝16，U 3＝10022＝100V 故D 错误．5．答案：BD解析：当用户端正常工作消耗的总功率为P 0＝110kW 时，用户端电流为I 0＝P 0U 0＝500A ，输电线路的电流为I r ＝I 0T 2＝10A ，输电线路上损耗的功率为P r ＝I 2r r ＝1kW ，发电厂的输出功率P ＝P 0＋P r ＝111kW ，故A 错误；由题图乙可知原线圈两端电压为U 1＝U m2＝200V ，原线圈电流为I 1＝P U 1＝555A ，所以升压变压器原副线圈的匝数比为T 1＝I r I 1＝2111，故B 正确；用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线路上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，故C 错误，D 正确．故选BD.6．答案：CD解析：变压器改变电压和电流，不改变频率，故电源的频率与u 4的频率相同，则交流电源输出的交流电周期为T ＝2πω＝0.02s ，A 错误；由题意可知，降压变压器T 2副线圈两端电压的有效值为U 4＝220V ，原线圈两端电压的有效值为U 3＝n 3n 4U 4＝484V ，由于输电线上一定有电压损失，故变压器T 1副线圈n 2两端的电压大于484V ，B 错误；电水壶中的电流为I 4＝U 4R＝5011A ，经过1分钟电水壶产生的焦耳热为Q ＝I 24 Rt ＝6×104J ，C 正确；变压器T 1原副线圈满足U 1I 1＝U 2I 2输电线上损失的功率可表示为ΔP ＝I 22 r变压器T 1使用升压变压器，可减小电流I 2，减小功率损失ΔP ，D 正确．故选CD.。
2021高考物理一轮复习基础知识梳理课件：10.2变压器 电能的输送（人教版选修 3-2）
第2单元 变压器 电能的输送
基础知识梳理
变压器及其原理 1．主要构造：是由原线圈、副线圈和闭合铁芯 组成 的．变压器构造如图所示．
(1)原线圈：与交流电源连接的线圈； (2)副线圈：与负载连接的线圈．
2．工作原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场场， 由于电流的大小、方方向向在不断变化，铁芯中的磁场也在不 断变化．变化的磁场在副线圈中产生感应电电动动势势，所以尽 管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电 流．互感现象是变压器工作的基础．
答案：AD
三、高压输电问题的分析 1．对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→ 远距离输电线→降压变压器→用电器”这样的顺序，或 从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．
2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)
(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3. (2)电压、电流关系：UU12＝nn12＝II12，UU34＝nn34＝II43
A．相当于增加用电器的个数 B．V1的示数随V2示数的增大而增大 C．A1的示数随A2示数的减小而减小 D．变压器的输入功率减小
[错因分析] 易错选A项和B项
对易错选项及错误原因具体分析如下：
易错选项
错误原因
不明确线路中负载增大或减小与电阻
3．理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的焦耳热)、 铁损(涡流产生的焦耳热)和漏磁的变压器，即它的输入功 率和输输出出功率 相等．
4．基本关系式 (1)功率关系：PP 入入＝＝PP ； 出出 (2)电压关系：只有一个副线圈时，Un11＝Un22. (3)电流关系：只有一个副线圈时，II12＝nn21.
如图：
(1)U1 不变，nn12发生变化，故 U2 变化． (2)R 不变，U2 改变，故 I2 发生变化． (3)根据 P2＝UR22，P2 发生变化，再根据 P1＝P2，故 P1 变化，P1＝U1I1，U1 不变，故 I1 发生变化． 3．分析动态问题的思路程序可表示为：
高考物理总复习 第十章第二节 变压器 远距离输电课件 新人教版选修32
理想变压器的动态分析
例2 (2012·豫南九校联考)如图10－ 2 － 10 所 示 ， a 、 b 间 接 入 电 压 u ＝ 311sin314t(V)的正弦交流电，变压器 右侧部分为一火警报警系统原理图， 其中R2为用半导体热敏材料制成的传 感器，所有电表均为理想电表，电流
表A2为值班室的显示器，显示通过R1 的电流，电压表V2显示加在报警器上 的电压(报警器未画出)，R3为一定值 电阻．当传感器R2所在处出现火情时, 以下说法中正确的是( )
(2) 另 一 个 途 径 是 减 小 输 电 导 线 中 的 __电_流_____，由P＝IU可知，当输送功 率一定时，提高___电_压____可以减小输 电电流．
3．远距离高压输电(如图10－2－2所 示)
由于发电机本身的输出电压不可能很 高，所以采用高压输电时，在发电站 内 需 用 _升_压__变__压__器____ 升 压 到 几 百 千 伏后再向远距离送电，到达用电区再 用降_压__变__压_器______降到所需的电压．
二、理想变压器动态分析问题 1．匝数比不变的情况
图10－2－3
如图 10－2－3：
(1)U1 不变，根据UU12＝nn12，输入电压 U1 决 定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变 化，U2 也不变． (2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出 电流 I2 决定输入电流 I1，故 I1 发生变化． (3)I2 变化引起 P2 变化，P1＝P2，故 P1 发 生变化．
由P1＝U1I1＝P2＝U2I2可得，I1增加， P2、I2增加，由闭合电路欧姆定律： U3＝U2－I2R，故U3减小，降压变压 器原、副线圈匝数不变,所以随U3减 小,U4减小，A错误，B正确；由于用 户功率增加，即P4增加，理想变压器 无功率损耗可得：P3＝P4，功率P3也 增加，故C错误，D正确．
江苏地区高二物理变压器与远距离输电复习 新课标 人教版 选修3-2
江苏地区高二物理变压器与远距离输电复习一、变压器1、变压器的作用例1、如图所示理想变压器原副线圈匝数之比:n1:n2=4:1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R连接组成闭合回路，当直导线AB在匀速强磁场中沿导轨匀速地向左作切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12mA，那么安培表A2的读数为 ( )A.0B.3mAC.48mAD.与R值大小无关2、变压器的原理例2、如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器的铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知圈1、2的匝数之比为N1:N2=2:1，在不接负载的情况下 ( )A.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为220VD.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为110V3、理想变压器中的电压关系、电流关系、功率关系1、电压关系：2、电流关系：3、功率关系：例3、如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断．（1）熔丝的熔断电流是多大?（2）当副线圈电路中电流为10mA时．变压器的输入功率是多大?4、原、副线圈各物理量间的决定关系1、电压的决定关系：。
2、电流的决定关系：。
3、功率的决定关系：。
例4、如图所示，为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则 ( )A.保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 时，I 1将增大B.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 合到a 时，R 消耗的功率减小C.保持U 1不变，S 合在a 处时，使P 上滑，I 1将增大D.保持P 的位置不变，S 合到a 处时，若U 1增大，I 1将增大 5、变压器有多个副线圈时的规律1、电压关系：2、功率关系：3、电流关系：例5、如图所示，理想变压器原线圈匝数n 1=1000匝，副线圈有两个线圈，匝数分别为n 2=200匝，n 3=500匝，分别接一个R=55Ω的电阻，在原线圈上接入220V 的交流电，求： （1）两个副线圈上的电压分别是多少？（2）两个副线圈上的电流之比I 2：I 3=？（3）原线圈中的电流I 1=？二、远距离输电1．关键减少输电线上的电能的损失 P 耗=I 2R 线2．方法：a 。
2023届高考物理一轮复习练习：变压器+远距离输电二
变压器 远距离输电练习一、选择题1．将输入电压为220 V ，输出电压为6 V 的理想变压器改绕成输出电压为30 V 的理想变压器．已知原线圈匝数不变，副线圈原来是30匝，则副线圈新增匝数为( )A ．120匝B ．150匝C ．180匝D ．220匝2．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 ，通过负载的电流图像如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 A3．远距离输电的原理图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2, 电压分别为U 1、U 2，电流分别为 I 1、I 2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A.I 1I 2＝n 1n 2 B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 24．如图所示的变压器，接如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则( )A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大5．(多选)有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中，电源输出电压U恒定不变，如图所示．若将该线路与交流电源接通，且开关S接在位置1时，4个灯泡发光亮度相同；若将开关S接在位置2时，灯泡均未烧坏．则下列说法正确的是( )A．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为4∶1B．该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为3∶1C．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变亮D．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗6．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有一只电阻，阻值关系为R 2＝2R 1，原线圈接到交变电压上后，电阻R 1上的电压是电阻R 2上的电压的3倍，下面说法正确的是( )A ．变压器原、副线圈匝数比为1∶6B ．变压器原、副线圈匝数比为6∶1C ．R 2上的电压等于电源电压U 的19D ．R 2上的电压等于电源电压U 的6197．如图所示，一个匝数为N ＝100匝的线圈以固定转速50 r/s 在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n 1∶n 2＝10∶1的理想变压器给阻值R ＝20 Ω的电阻供电．已知电压表的示数为20 V ，从图示位置开始计时，下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻流过线圈的电流最大B ．原线圈中电流的有效值为10 AC ．穿过线圈平面的最大磁通量为250π WbD ．理想变压器的输入功率为10 W8．(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU.在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( )A ．ΔP ′＝14ΔPB ．ΔP ′＝12ΔPC ．ΔU ′＝14ΔUD ．ΔU ′＝12ΔU9．(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )A ．原、副线圈匝数比为9∶1B ．原、副线圈匝数比为1∶9C ．此时a 和b 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶910．(多选)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大11．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1.变压器原线圈通过一理想电流表A接U＝2202sin 100πt(V)的正弦交流电，副线圈接有三个规格相同的灯泡和两个二极管，已知两二极管的正向电阻均为零，反向电阻均为无穷大，不考虑温度对灯泡电阻的影响．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为U ab和U cd，下列分析正确的是( )A．U ab＝220 V，U cd＝55 VB．流经L1的电流是流经电流表的电流的2倍C．若其中一个二极管被短路，电流表的示数将不变D．若通电1小时，L1消耗的电能等于L2、L3消耗的电能之和12. (多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示．下列说法正确的是( )A．所用交流电的频率为50 HzB．电压表的示数为100 VC．电流表的示数为1.0 AD．变压器传输的电功率为15.0 W13．图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示．灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V．定值电阻R1＝10 Ω、R2＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )A．1 Ω B．5 ΩC．6 Ω D．8 Ω二、非选择题14．某发电厂引进秸秆焚烧发电机设备，该发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为n1∶n2＝1∶5的变压器升压后向某小区供电，输电线的总电阻为r＝5 Ω，电能到达该小区后再用变压器降为220 V.(1)画出输电过程的电路示意图；(2)求输电线上损失的电功率；(3)求降压变压器的变压比n3∶n4.15.从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.1 Ω，用220 V和22 kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电能的损耗之比是多少？16.1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)，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U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝220 V ，输电线电阻为R ＝10 Ω，输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(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、副线圈匝数比； (3)求降压变压器的最大输出电流I 3.(结果保留整数) 答案：1． A 2． A 3． D 4． C 5． BC 6． AD 7．C 8． AD 9． AD 10． BD 11． D 12. AD 13． A 14． (1)输电过程，电路示意图如图所示．(2)因为U 1U 2＝n 1n 2输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 000 V因为P 输＝U 2I 2 解得输电电流I 2＝20 A输电线上损失的功率P 损＝I 22r ＝(20 A)2×5 Ω＝2 000 W(3)输电线上损失的电压 U 损＝I 2r ＝20 A ×5 Ω＝100 V 降压变压器的输入电压U 3＝U 2－U 损＝2 000 V －100 V ＝1 900 V 降压变压器的变压比 n 3n 4＝U 3U 4＝1 900 V 220 V ＝951115. 由题意知输电线上的电流I ＝P U ，则输电线的P 损＝I 2r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r设220 V 和22 kV 两种电压输电下损失的功率分别为P 1、P 2 则W 1W 2＝P 1t P 2t ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 12＝104∶1 16. (1)输电线路示意图如图所示．(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＝PU 1升压变压器的原、副线圈匝数比 n 1n 2＝I 2I 1＝ηP R ·U 1P ＝120(3)用户得到的最大功率：P用＝P(1－η)，降压变压器的最大输出电流I 3＝P 用U 2＝P （1－η）U 2＝436 A。
2025高中物理一轮复习学案 第2讲 变压器 远距离输电
(a)
(b)
A.所用交流电的频率为50 Hz
B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A
D.变压器传输的电功率为15.0 W
考点一 考点二 考点三 考点四 限时训练
AD 由图(b)可知通过 R2 的交流电的周期为 2×10－2 s，变压器不会使 交流电的周期改变，所以所用交流电的频率为 50 Hz，选项 A 正确；由图 (b)可知通过 R2 的电流的有效值为 1 A，由串并联特点可知通过 R3 的电流(即 通过电流表的电流)为 0.5 A，故副线圈的电流为 I2＝1.5 A，由欧姆定律可 得副线圈两端的电压 U2＝10 V，由变压器原、副线圈两端电压比与原、副 线圈匝数比的关系可得，原线圈两端的电压 U1＝Un22n1＝100 V，再根据原 线圈电路的串联关系可得 R1 两端的电压为 UV＝220 V－100 V＝120 V，选 项 B、C 均错误；根据变压器原理可得变压器传输的电功率为 P＝U2I2＝ 10×1.5 W＝15.0 W，选项 D 正确。
考点一 考点二 考点三 考点四 限时训练
总结提升
理想变压器动态问题的分析方法 (1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联 系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析 判定。 (2)分析该类问题的一般思维流程是
考点一 考点二 考点三 考点四 限时训练
【对点训练】 5.(匝数比不变、负载变化的情况)(2021·湖北卷)如图所示，理想变压 器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动 变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程 中( A ) A.电流表A1示数减小 B.电流表A2示数增大 C.原线圈输入功率先增大后减小 D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
高考物理一轮总复习 理想变压器 电能的输送课时作业
课时作业(四十一) 理想变压器电能的输送1．理想变压器原线圈两端输入的交变电压如图甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为112，如图乙所示定值电阻R0＝10Ω，滑动变阻器R的阻值变化范围为0～20Ω，下列说法中正确的是( )甲乙第1题图A．变压器输出电压的频率为100HzB．电压表的示数为56.5VC．当滑动的变阻器阻值减小时，变压器输入功率变大D．当滑动的变阻器阻值调为零时，变压器输出功率为16W2．如图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中R t为NTC型热敏电阻，R1为定值电阻，下列说法正确的是( )甲乙第2题图A．交流电压u的表达式u＝362sin100πt(V)B．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C．变压器输入、输出功率之比为1∶4D．R t处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大3．如图所示，理想变压器的输入电压保持不变，副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，电键S断开，当S闭合时，下列说法正确的是( )第3题图A．电压表示数变大B．灯泡L1更亮C ．电流表示数增大D ．变压器的输出功率减小甲4．图甲中的变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数之比为10 1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦交流电，电压表为理想电表接在副线圈两端．则( )乙 第4题图A ．原线圈上电压的有效值为100VB ．原线圈上电压的有效值约为1002VC ．电压表的读数为5.0VD ．电压表的读数约为7.07V5．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200V ，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，输入、输出电压分别U 1、U 2，输入功率为P ；降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4，输入、输出电压分别为U 3、U 4，输入功率为P ′(变压器均为理想变压器)，若额定电压为220V 的用电器正常工作，则( )第5题图A ．U 2＝U 3B ．P ＝P ′ C.n 2n 1＞n 3n 4 D.n 2n 1＜n 3n 46．如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为50Hz 的正弦交流电源相连，两个阻值均为20Ω的电阻串联后接在副线圈的两端．图中的电流表，电压表均为理想交流电表，原副线圈的匝数分别为200匝和100匝，电压表的示数为5V.则( )第6题图A ．电流表的读数为0.5AB ．流过电阻的交流电的频率为100HzC ．变压器的输入电压的最大值为202VD ．变压器的输入功率为2.5W7．如图甲所示理想变压器原、副线圈的匝数比为55：9，副线圈接有一定值电阻R 和热敏电阻R r (电阻随温度升高而减小)，原线圈所接电源电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是( )甲乙第7题图A．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt(V)B．电压表示数为362VC．热敏电阻R r周围环境温度升高，电流表的示数减小D．热敏电阻R r周围环境温度升高，变压器的输入功率增大8．某小型水电站的电能输送示意图如图，发电机的输出电压为200V，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)，若额定电压为220V的用电器正常工作，则( )第8题图A.n1n2＝n4n3B．通过升压变压器原、副线圈电流的频率不同C．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率D．若n2增大，则输电线上损失的电压减小9．如图是一个理想变压器的示意图，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器的滑动触头，R0是定值电阻，保持交变电压U1不变．则( )第9题图A．若P不动，S由a到b处，电流表示数减小B．若P不动，S由a到b处，电压表示数增大C．若S置于b处，将P上滑，电流表示数增大D．若S置于b处，将P上滑，电压表示数增大10．如图所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2Ω，这台变压器给100盏220 V、60W的电灯供电．求：第10题图(1)空载时次级线圈的电压和输出功率；(2)接通电路后次级线圈的电压；(3)每盏灯的实际功率．11．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V.第11题图(1)设计了如图所示的输电电路．求升压、降压变压器的原副线圈的匝数比；时作业(四十一) 理想变压器 电能的输送1.C 【解析】 由于理想变压器可改变电压，但不改变频率f ＝1T ＝50 Hz ，A 错；uU ＝112得U ＝44V ，所以B 错；由变压器原理及性质可知，C 对，P ＝U2R 得P ＝193.6W ，所以D 错，故选C.2.AB 【解析】 交流电压u ＝362sin100πt(V)，A 正确，变压器原副线圈电流的比与线圈匝数的比相反，所以B 正确，因为是理想变压器，所以输出功率等于输入功率，C 错误，当R t 温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大，所以D 错误，故选AB.3.C 【解析】 闭合电键，副线圈电路中电流I 变大，输电压U ＝IR ＋U 1，U 1为电压表示数，故电流变大，U 1示数减小，A 错；因灯L 1两端电降低，故灯L 1会变暗，B 错；原线圈中电流随副线圈中电流增大而增大，C 对；变压器的输出功率P ＝UI 1输出电压不变，电流增大，输出功增大，D 错；选C.4.D 【解析】 原线圈上电压有效值为1002，故A 、B 错，副圈电压有效值即电压表示数为100×101002＝7.07V ，C 错，D 对，选D.5.C 【解析】 设U 2和U 3之间的电流为I ，则U 2＝U 3＋I r ，P ＝U 2I ，P′＝U 3I ，U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，故可知，n 2n 1＞n 3n 4，故选C.6.CD 【解析】 电压表示数为5V ，则电流I 2＝U 2R ＝5V 20Ω＝0.25A ，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝I 2n 2n 1＝0.25×12＝0.125A ，A 错，原副线圈交流电频率相同，则通过电阻的交流电的频率为50Hz ，B 错；副线圈电压U 2＝2U ′2＝10V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，则原线圈电压有效值U 1＝U 2n 1n 2＝20V ，则输入电压的最大值为202V ，C 对；输入功率等于输出功率，则P 入＝P 出＝U 222R ＝10040＝2.5W ，D 对，故选CD.7.AD 【解析】 由题图乙知，u m ＝2202V ，T ＝2×10－2s ，所以，ω＝2πT ＝100π，u ＝u m sin ωt ＝2202sin100πtV ，故A 对；电压表示数为有效值，由U 1U 2＝n 1n 2得，u 2＝36V ，故B 错；热敏电阻R r 周围环境温度升高，R r 减小，副线圈中电流增大，由I 1I 2＝n 2n 1知，电流表的示数增大，由P 入＝U 2I 2＝U 1I 1知，输入功率增大，故C 错D 对，故选AD.8.CD 【解析】 由题图和变压器工作原理知，U 1U 2＝n 1n 2，U 4U 3＝n 4n 3，U 2＝U 3＋U r ，故n 1n 2≠n 4n 3，故A 错；变压器不改变电流的频率，故B 错；升压变压器的输出功率P 出＝U 2I 2，降压变压器的输入功率P ＝U 3I 2，而U 2＞U 3，所以P 出＞P 入，故C 对；若n 2增大，则输电电压增大，输电线上损失的电压减小，故D 对，故选CD.9.BD 【解析】 若P 不动，S 由a 到b 处，则由U 1U 2＝n 1n 2，U 2增大，则副线圈电流增大，电压表示数增大，由n 1n 2＝I 2I 1，可知I 1增大，A 错B 对；若S 置于b 处，将P 上滑，R 电阻变大，副线圈电流减小，U 2不变，R 0电压减小，电压表示数增大，电流表示数减小，C 错，D 对；故选BD.10.(1)220V 0 (2)214.66V (3)57.1W【解析】 (1)设空载时次级线圈的电压为U 2，则n 2n 1＝U 2U 1得到U 2＝n 2n 1U 1＝220 V 因为空载，次线线圈的负载电阻R 2→∞，次级线圈中的电流I 2＝0，则次级线圈的输出功率P ＝I 2U 2＝0.(2)接通电路后，100盏灯并联的总电阻为R 外＝R100＝U 2额P 额100＝8.07Ω次级线圈中的电流I 2＝U 2R 外＋R 损＝2208.07＋0.2A ＝26.6 A次级线圈的电压 U ′2＝I 2R 外＝214.66V. (3)每盏灯的实际功率 P ＝I 2100U ′2＝26.6×214.66100W ＝57.1 W. 11.(1)240∶11 (2)900【解析】 (1)P 损＝I 22r 所以：I 2＝P 损r＝4×10310A ＝20 A I 1＝P U 1＝100×103500A ＝200 A则n 1n 2＝I 2I 1＝20200＝110U 3＝U 2－I 2r ＝(500×10－20×10)V ＝4800 V 则n 3n 4＝U 3U 4＝4800220＝24011(2)设可以装灯n 盏，据功率相等有P 3＝P 4其中P 3＝(n×40＋60×103)W P 4＝(100－4)kW ＝96kW 所以：n ＝900盏。
高考物理总复习10.2变压器电能的输送课时作业新人教版选修3_2
【与名师对话】高考物理总复习 10.2变压器 电能的输送课时作业 新人教版选修3-21.(2013·四川卷)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 ，通过负载的电流图象如图所示，则( )A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05 sin(100πt ＋π2)A解析：根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则P 入＝P 出＝P 负＝110×0.052W≈3.9 W，故A 选项正确；由于题干中变压器输出电压的数值是有效值，则变压器的输出电压的最大值应是1102V ，故B 选项错误；根据理想变压器的变压比关系式U 1U 2＝n 1n 2可得，变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝21，故C 选项错误；根据题图可得，负载电流的函数表达式为i ＝I m sin ⎝⎛⎭⎪⎫2πT t ＋0，解得i ＝0.05 sin(100πt )A ，故D 选项错误．答案：A2．如图是远距离输电的示意图，则电压U 1、U 2、U 3、U 4之间的关系是( ) A ．U 1>U 2 B ．U 2>U 3 C ．U 3>U 4D ．U 3＝U 1＋U 2解析：电能从发电站先经升压变压器升压再输送，到达用户时再用降压变压器降压，故U 1<U 2，U 3>U 4，U 3＝U 2＋ΔU ，即U 3>U 2，选项B 、C 正确．答案：BC3．(2012·天津卷)通过一理想变压器，经同一线路输送相同电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2/P 1分别为( )A ．PR /kU,1/nB ．(P /kU )2R,1/n C ．PR /kU,1/n 2D ．(P /kU )2R,1/n 2解析：根据理想变压器的变压比有k ＝U 1U ，nk ＝U 2U，线路的输送功率不变有P ＝U 1I 1＝U 2I 2，根据焦耳定律有P 1＝I 21R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 12R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，P 2＝I 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22R ＝⎝⎛⎭⎪⎫P nkU2R ，P 2P 1＝1n2，D 正确．答案：D4．(2013·汕头质量测评)一理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝2∶1，原线圈两端接一正弦式交变电流，其电压u 随时间t 变化的规律如图所示，则副线圈两端电压的有效值和频率分别为( )A ．110 V,50 HzB ．110 V,0.5 HzC ．220 V,50 HzD ．220 V,0.5 Hz解析：变压器不改变交变电流的频率，由题u －t 图象看出，该交变电压的周期T ＝2×10－2s ，故其频率f ＝1T＝12×10－2 Hz ＝50 Hz ；由题u －t 图象还可看出，该交变电压的最大值U m ＝311 V ，故其有效值U ＝U m2＝3112V≈220 V，代入变压器的变压比公式得副线圈两端电压的有效值U 2＝n 2n 1U 1＝n 2n 1U ＝12×220 V＝110 V ．综上所述，正确选项为A.答案：A5．正弦式电流经过匝数比为n 1n 2＝101的理想变压器与电阻R 、交流电压表V 、交流电流表A 按如图(甲)所示方式连接，R ＝10 Ω.图(乙)所示是R 两端电压u 随时间变化的图象，U m ＝10 2 V ，则下列说法中正确的是( )A ．通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R ＝2cos100πt (A)B ．电流表A 的读数为0.1 AC ．电流表A 的读数为210A D ．电压表的读数为U m ＝10 2 V解析：由题图(乙)所示图象知T ＝2×10－2s ，f ＝50 Hz ，ω＝2πf ＝100π rad/s ，I m ＝U m R ＝ 2 A ，故i R ＝2cos100πt (A)，A 正确；再根据I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝I m2＝1 A 知，电流表的读数为0.1 A ，B 正确，C 错误；电压表读数应为电压的有效值，U ＝U m2＝10 V ，故D 错误．答案：AB6．(2013·黄冈模拟)“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机．该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如下图所示．发电机到安置区的距离是400 m ，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω.安置区家用电器的总功率为44 kW ，当这些额定电压为220 V 的家用电器都正常工作时( )A ．输电线路中的电流为20 A型号 AED6500S 最大输出功率60 kW 输出电压范围220～300 VB ．发电机的实际输出电压为300 VC ．在输电线路上损失的电功率为8 kWD ．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V解析：当这些额定电压为220 V 的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I ＝P /U ＝200 A ，选项A 错误；发电机的实际输出电压为：U ＋Ir ×2×400＝220 V ＋200×2.5×10－4×2×400 V＝280 V ，选项B 错误；在输电线路上损失的电功率为P 损＝I 2r ×2×400＝2002×2.5×10－4×2×400 W＝8000 W ＝8 kW ，选项C 正确；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是280×1.4 V＝392 V ，选项D 错误．答案：C7．(2013·郑州市高中第三次质量预测)如图甲所示，是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V 时，就会在钢针和金属板的间隙引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是( )A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于3.53 VC ．n 2<1414n 1时，不可能实现点火D ．设变压器原、副线圈交流电的频率分别为f 1和f 2，则f 1∶f 2＝n 1∶n 2解析：电压表的示数为U 1＝52＝522V ，选项A 错误，选项B 正确，变压器副线圈两端电压U 2≥50002V ＝50002 2 V ，n 1n 2＝U 1U 2≤11000，选项C 错误；变压器不能改变交流电的频率，选项D 错误．答案：B 8．(2013·山东潍坊市高三一模)如图是一个理想变压器的示意图，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器的滑动触头，R 0是定值电阻，保持交变电压U 1不变．下列说法正确的是( )A ．若P 的位置不变，S 由a 合到b 处，则电流表示数减小B ．若P 的位置不变，S 由a 合到b 处，则电压表示数增大C ．若S 置于b 处，将P 向上滑动，则电流表示数增大D ．若S 置于b 处，将P 向上滑动，则电压表示数增大解析：设变压器原副线圈的匝数分别为n 1和n 2，副线圈两端的电压为U 2，因为变压器是理想变压器故有U 1U 2＝n 1n 2，S 由a 合到b 处，n 1减小则U 2增大，又负载电阻不变，故变压器输出电流I 2和输出功率P 2都增大，输入功率P 1＝U 1I 1也增大，所以I 1增大，即电流表的示数增大．电压表的示数U ＝I 2R 因I 2增大可知会增大．所以A 错B 对．S 置于b 处，n 1、n 2不变，U 1不变，则U 2不变，将P 向上滑动，R 增大则I 2减小，电压表示数U ＝U 2－I 2R 2增大；结合I 1I 2＝n 2n 1，可知I 1减小，即电流表示数减小．所以C 错D 对．答案：BD9．(2013·郑州市高中毕业第二次质量预测)下图为某款电吹风的电路图．a 、b 、c 、d 为四个固定触点．可动的扇形金属触片P 可同时接触两个触点．触片P 处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态．n 1和n 2分别是理想变压器的两个线圈的匝数．该电吹风的各项参数如下表所示．下列说法正确的有( )A ．吹冷风时触片P 与触点b 、c 接触B ．可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60 ΩC ．变压器两线圈的匝数比n 1∶n 2＝13∶15D ．若把电热丝截去一小段后再接入电路，电吹风吹热风时的功率将变小，吹冷风时的功率不变 解析：吹冷风时，电热丝不工作，选项A 正确；小风扇为非纯电阻用电器，欧姆定律不适用，选项B错误；n 1∶n 2＝60∶220＝3∶11，选项C 错误；电热丝截去一小段后，电阻R 减小，P ＝U 2R增大，选项D 错误．答案：A10．(2013·青岛市高三统一质量检测)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k ，输出端接一个交流电动机，电动机线圈的电阻为R .将原线圈接在电压为U ＝U m sin ωt 的正弦交流电源上，电动机的输入功率为P 0，电动机带动半径为r 的转轮以角速度ω匀速转动，将质量为m 的物体匀速提升，若不计电动机的机械损耗，则以下判断正确的是( )A ．物体上升的速度v ＝rωB ．变压器输入功率kP 0C ．原线圈中的电流为2P 0U mD ．电动机的输出功率为P 0－U 2m2k 2R解析：物体上升的速度即转轮边缘的线速度v ＝rw ，选项A 正确；理想变压器的输入功率等于输出功率，等于电动机的输入功率，即P 0选项B 错误；变压器原线圈两端电压U 1＝U m2，功率P 0＝I 1U 1，I 1＝2P 0U m，选项C 正确；由变压器的电流比：I 1I 2＝n 2n 1＝1k ，I 2＝kI 1＝2kP 0U m ，电动机的输出功率P 出＝P 0－I 22·r ＝P 0－2k 2P 20r U 2m，选项D 错误．答案：AC 热风时输入功率 460 W 冷风时输入功率 60 W 小风扇额定电压 60 V 正常工作时小风 扇输出功率52 W11．理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U ＝2 V ．求：(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A ．则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？ 解析：(1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1/n 1＝U 2/n 2＝U ，则n 1＝1650匝．(2)当开关S 断开时，有：U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2U 1＝13A. (3)当开关S 断开时，有：R L ＝U 2/I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L /2＝22 Ω，副线圈中的总电流为I 2′，则I 2′＝U 2/R ′＝10 A ．由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′U 1＝23A. 答案：(1)1650匝 (2)13 A (3)23A12．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×106km 2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q ＝4.51×1011m 3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P ＝1.82×107kW ，年平均发电量约为W ＝8.40×1010kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，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(水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，g 取10 m/s 2)：(1)若三峡电站上、下游水位差按h ＝100 m 计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t 为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P 1＝4.5×105kW ，采用超高压输电，输电电压为U ＝500 kV ，而发电机输出的电压约为U 0＝18 kV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%，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．解析：(1)一年里水流做功(即减少的势能)W ′＝Qρgh . 水流的势能转化为电能的效率η＝W W ′＝WQρgh，将数据代入上式得η≈67%.(2)设每台发电机组平均年发电n 天，则W ＝Pt ， 即P ×n ×24＝W .所以n ＝W24P ＝8.40×10101.82×107×24天≈192.3天． (3)升压变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 0U ＝18500＝9250，输电线上的电流I ＝P 1U＝900 A.损失功率P 损＝5%P 1＝I 2r ，所以r ≈27.8 Ω. 答案：(1)η＝WQρgh67% (2)192.3天 (3)9250 27.8 Ω。
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第2课时变压器远距离输电基本技能练1．如图1所示，半径为L＝1 m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好。
今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中。
从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的理想变压器原线圈两端。
则接在副线圈两端的理想电压表的示数为( )图1A．40 V B．20 V C．80 V D．0解析由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10 rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D正确。
答案 D2．(多选)如图2所示是通过变压器降压给用户供电的示意图。
输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。
两条输电线总电阻用R0表示。
当负载增加时，则( )图2A．电压表V1、V2的读数几乎不变B．电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小C．电压表V3的读数增大，电流表A2的读数增大D．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变解析由变压器的变压规律知电压表V1、V2的读数几乎不变，A对；负载增加时，副线圈所连接的总电阻减小，电流表A2的读数增大，R0两端电压增大，由变压器的电流变化规律知电流表A 1的读数也增大，B 错；电压表V 3的读数减小，C 错；电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值为R 0不变，D 对。
答案 AD3．(多选)现用电压为380 V 的正弦式交流电给额定电压为220 V 的电灯供电，以下电路中可能使电灯正常发光的有( )解析 由图可知，A 、B 选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C 选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D 选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380 V ，不可行。
答案 ABC4．随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要。
某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2。
在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A ．输电线上损耗的功率为P 20R U 22B ．输电线上损耗的功率为P 20R U 21C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率解析 设发电厂输出功率为P ，则输电线上损耗的功率为ΔP ＝P －P 0，ΔP ＝I 2R ＝P 2R U 21，A 、B 选项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上电流，故可以减小输电导线上损耗的功率，C 项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减小，则发电厂输出的总功率减小，故可提高输电的效率，D 项错误。
答案 C5．如图3所示为远距离输电的电路原理图，下列判断正确的是( )图3A ．U 1>U 2B ．U 2＝U 3C ．I 4<I 2D ．I 1>I 2解析 在远距离输电的过程中，第一级为升压过程，故U 1<U 2，理想变压器输入功率等于输出功率，即U 1I 1＝U 2I 2，可得I 1>I 2，A 错误、D 正确；由部分电路欧姆定律可得U 3＝U 2－I 2R 线，B 错误；由于第二级为降压过程，故U 3>U 4，由U 3I 2＝U 4I 4，可知I 2<I 4，C 错误。
答案 D6．(多选)电流互感器和电压互感器如图4所示。
其中n 1、n 2、n 3、n 4分别为四组线圈的匝数，a 、b 为两只交流电表，则( )图4A ．A 为电流互感器，且n 1<n 2，a 是电流表B ．A 为电压互感器，且n 1>n 2，a 是电压表C ．B 为电流互感器，且n 3<n 4，b 是电流表D ．B 为电压互感器，且n 3>n 4，b 是电压表解析 由题图可知A 为电流互感器，B 为电压互感器，因此a 是电流表，b 是电压表。
在A 中，有I 1n 1＝I 2n 2，要把大电流变为小电流，有n 2>n 1；在B 中，有U 3U 4＝n 3n 4，要把高电压变成低电压，则有n 3>n 4；综上所述可知，选项A 、D 正确。
答案 AD7．(2014·海南卷，2)理想变压器上接有三个完全相同的灯泡，其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源，另外两个并联后接在副线圈两端。
已知三个灯泡均正常发光。
该变压器原、副线圈的匝数之比为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．2∶3D ．3∶2解析 三个灯泡都相同，并且都正常发光，可知三个灯泡此时的电流都相同，即原线圈中的电流是副线圈中电流的一半，由I 1I 2＝n 2n 1和I 1＝12I 2可知，该变压器原、副线圈的匝数之比为n 1n 2＝I 2I 1＝2，B 正确。
答案 B8．(2014·山东潍坊第三次模拟)如图5甲所示，理想变压器的原线圈的匝数n 1和副线圈匝数n 2均可调节。
原线圈两端接如图乙所示的交流电，副线圈接负载电阻R 和理想交流电流表A 。
则下述说法正确的是( )图5A ．原线圈所接交流电的瞬时值表达式为u ＝2202sin 50πt (V)B ．增大n 1，其它条件不变，变压器的输出电压变大C ．增大n 2，其它条件不变，电流表的示数变大D ．增大R ，其它条件不变，变压器的输入功率变大解析 由图象可知：T ＝0.02 s ，所以f ＝50 Hz ，原线圈中交流电的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)，选项A 错；根据U 1U 2＝n 1n 2知：增大n 1，U 2减小，选项B 错；增大n 2，U 2增大，电流表的示数(I ＝U 2R )增大，选项C 对；因为P 入＝P 出＝U 22R，U 2不变，R 增大，所以P 出减小，P 入减小，选项D 错。
答案 C9．(多选)如图6中甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为55∶9，L 1、L 2、L 3为三只规格均为“36 V,18 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压的u －t 图象如图6中乙所示。
则以下说法中正确的是( )图6 A ．电压表的示数为220 2 VB ．当闭合开关S 时，三只灯泡均能正常发光C ．当闭合开关S 时，电流表的示数为1.5 AD ．当断开开关S 时，变压器的输出功率变小解析 交流电压表的读数为有效值，故电压表示数U 1＝U m 2＝220 V ，A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2可解得U 2＝36 V ，因此，当闭合开关S 时，三只灯泡均能正常发光，故B 正确；通过各灯的电流I ＝1836A ＝0.5 A ，因此当闭合开关S 时，电流表的示数为1.5 A ，C 正确；当断开开关S 时，副线圈所在电路的总电阻增大，由P ＝U 2R可知，变压器的输出功率变小，D 正确。
答案 BCD能力提高练10. (多选)如图7所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝5∶1，将原线圈接在u＝1002sin 50πt (V)的交流电压上，副线圈上电阻R 和理想交流电压表并联接入电路，现在A 、B 两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是( )图7A ．在A 、B 两点间串联另一相同阻值电阻R 1，电压表的示数为20 VB ．在A 、B 两点间接入理想二极管，电压表读数为20 VC ．在A 、B 两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，电压表读数增大，电容器的耐压值至少是20 2 VD ．在A 、B 两点间接入一只电感线圈，只提高交流电频率，电阻R 消耗电功率减小解析 由变压原理U 1U 2＝n 1n 2，知U 2＝20 V ，串联一相同阻值电阻R 1，根据串联电路知识，电压表的示数为10 V ，A 错误；在A 、B 两点间接入理想二极管，由于二极管的单向导电性，电压表读数为有效值，应小于20 V ，B 错误；在A 、B 两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，容抗减小，电压表示数增大，电容器的耐压值为峰值，即20 2 V ，C 正确；在A 、B 两点间接入一只电感线圈，只提高交流电频率，感抗增大，电阻R 中电流减小，电阻R 消耗电功率减小，D 正确。
答案 CD11．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图8甲所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。
已知输电线的总电阻为r Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4＝n ∶1，降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示，降压变压器的副线圈与阻值为R 0＝22 Ω的电阻组成闭合电路。
若将变压器视为理想变压器，则下列说法正确的是( )图8A ．发电机产生交流电的频率为0.5 HzB ．降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V) C ．通过R 0的电流的最大值为20 2 AD ．输电线损失的功率为100r n 2 W 解析 变压器不改变交流电的频率，由图乙可知交流电的频率为f ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz ，A 错误；由图乙知降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)，B 正确；通过R 0的电流的最大值为I m ＝U m R 0＝220222 A ＝10 2 A ，有效值为I ＝I m2＝10 A ，C 错误；根据变压器电流比关系可知通过输电线的电流为I 3＝n 4n 3I ＝10n A ，故输电线损失的功率为P ＝I 23r ＝100r n2 W ，D 正确。
答案 BD12. (多选)(2014·山东潍坊市一模)如图9所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝25πT 。
单匝矩形线圈面积S ＝1 m 2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动。
线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接，为交流电流表。
调整副线圈的滑动触头P ，当变压器原、副线圈匝数比为1∶2时，副线圈电路中标有“36 V，36 W”的灯泡正常发光。
以下判断正确的是( )图9A ．电流表的示数为1 AB ．矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC ．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律e ＝182sin 90πt (V)D ．若矩形线圈转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P 适当下移解析 因为灯泡正常发光，所以I 2＝I 灯＝3636 A ＝1 A ，I 1＝n 2n 1I 2＝2 A ，选项A 错误；U 1＝n 1n 2U 2＝12×36 V＝18 V ，选项B 正确；由E m ＝NBSω得ω＝18225π×1＝90π rad/s，电动势随时间的变化规律e ＝182sin 90πt V ，选项C 正确；若线圈转速增大，变压器原线圈中的电压增大，要使灯泡仍正常发光，应将P 适当上移，选项D 错误。