2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义：第十一章 第2讲 变压器、电能的输送 Word版含解析.pdf

《2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义：第十一章 第2讲 变压器、电能的输送 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义：第十一章 第2讲 变压器、电能的输送 Word版含解析.pdf（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第第 2 讲 变压器、电能的输送讲 变压器、电能的输送 一、理想变压器 1.构造 如图 1 所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的. 图 1 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈. (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈. 2.原理 电流磁效应、电磁感应. 3.理想变压器原、副线圈基本量的关系 理想变 压器 (1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流) (2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中) 功率 关系 根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的 输出功率，即 P入P出 基 本 关 系 电压 关系 原、 副线圈的电压之比等于其匝数之比， 公式 ：，

2、U1 U2 n1 n2 与负载、副线圈的个数无关 电流 关系 (1)只有一个副线圈时： I1 I2 n2 n1 (2)有多个副线圈时：由 P入P出得 I1U1I2U2I3U3 InUn或 I1n1I2n2I3n3Innn 频率 关系 f1f2(变压器不改变交变电流的频率) 4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器调压变压器，如图 2 甲(降压作用)、乙(升压作用)所示. 图 2 (2)互感器Error!Error! 自测 1 关于理想变压器，下列说法正确的是( ) A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用 B.变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率 C.正常工作的变压器

3、，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压 D.变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小 答案 A 二、电能的输送 如图 3 所示，若发电站输出电功率为 P，输电电压为 U，用户得到的电功率为 P，用户的 电压为 U，输电线总电阻为 R. 图 3 1.输出电流 I . P U P U UU R 2.电压损失 (1)UUU (2)UIR 3.功率损失 (1)PPP (2)PI2R( )2R P U 4.减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻 R.由 R 知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线. l S (2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下，根据

4、 PUI，要减小电流，必须提高输电 电压. 自测 2 从发电站输出的功率为 220 kW， 输电线的总电阻为 0.05 ， 用教材P50第3题改编 110 V 和 11 kV 两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( ) A.1001 B.1100 C.110 D.101 答案 A 解析 由题意知输电线上的电流 I ，则输电线的总电阻造成的电压损失 UIr，故 P U Pr U ，故选 A. U1 U2 U2 U1 11 103 110 100 1 命题点一 理想变压器原理的应用命题点一 理想变压器原理的应用 例 1 (2016全国卷16)一含有理想变压器的电路如图 4 所

5、示，图中电阻 R1、R2和 R3的阻 值分别为 3 、1 和 4 ，为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值 恒定.当开关 S 断开时，电流表的示数为 I； 当 S 闭合时，电流表的示数为 4I.该变压器原、副 线圈匝数比为( ) 图 4 A.2 B.3 C.4 D.5 答案 B 解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比 ，通过 R2的电流 I2， I I2 n2 n1 In1 n2 副线圈的输出电压U2I2(R2R3)， 由可得原线圈两端的电压U15I 2， 则U 5In1 n2 U1 U2 n1 n2 ( n1 n2) U1IR15I 23I； 开关闭合时，电路

6、如图乙所示，原、副线圈的电流比 ，通过 R2 ( n1 n2) 4I I2 n2 n1 的电流 I2，副线圈的输出电压 U2I2R2，由可得原线圈两端的电 4In1 n2 4In1 n2 U1 U2 n1 n2 压 U14I 2，则 UU14IR14I212I，联立解得 3，选项 B 正确. ( n1 n2) ( n1 n2) n1 n2 变式 1 (多选)(2016全国卷19)如图 5 所示，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( ) 图 5 A.原、副线圈匝数比为 91 B.原、副

7、线圈匝数比为 19 C.此时 a 和 b 的电功率之比为 91 D.此时 a 和 b 的电功率之比为 19 答案 AD 解析 设灯泡的额定电压为 U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输入端电压为 U19U0， 副线圈两端电压为 U2U0，故 ， ，A 正确，B 错误；根据公式 U1 U2 9 1 n1 n2 U1 U2 9 1 可得， ，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式 PUI 可得，灯泡 a 和 b 的 I1 I2 n2 n1 I1 I2 1 9 电功率之比为 19，C 错误，D 正确. 变式 2 (2018河南省中原名校第六次模拟)如图 6 所示，一理想变压器，左右两边共接有额 定电

8、压均为 U 的 6 盏完全相同的灯泡(额定功率均为 P)， 左端接在一电压恒为 U0的交流电源 两端.此时 6 盏灯刚好正常发光.下列说法中不正确的是( ) 图 6 A.该变压器的原、副线圈匝数比为 12 B.此时交流电源输出的功率为 6P C.U06U D.如果灯 L6突然烧断，灯 L1和 L2将变暗，而其余 3 盏灯将变得更亮 答案 A 解析 由于各盏灯相同且均正常发光，所以流过每盏灯的电流均相同，原线圈中的电流 I1等 于灯泡的额定电流 I，而副线圈中的总电流为 I24I，故 n1n2I2I141，A 错误；由 于理想变压器本身不消耗能量，所以交流电源输出功率为 6 盏灯的总功率 6P，

9、B 正确 ； 设原、 副线圈两端的电压分别为 U1、U2，则 U2U，U0U12U，而 U1U2n1n241，代 入得 U06U， C 正确 ； 当灯 L6突然烧断， 变压器输出的功率将减小， 所以输入功率也将减小， 由 P1U1I1得 I1减小，所以灯 L1和 L2将变暗，同时因 L1和 L2分得的电压减小，变压器输 入端的电压 U1将增大，所以变压器输出的电压也将增大，使其余 3 盏灯变得更亮，D 正确. 命题点二 理想变压器的动态分析命题点二 理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况(如图 7) 图 7 (1)U1不变，根据，输入电压 U1决定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变化

10、，U2不变. U1 U2 n1 n2 (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，P1P2，故 P1发生变化. 2.负载电阻不变的情况(如图 8) 图 8 (1)U1不变，发生变化，故 U2变化. n1 n2 (2)R 不变，U2变化，故 I2发生变化. (3)根据 P2，P2发生变化，再根据 P1P2，故 P1变化，P1U1I1，U1不变，故 I1发生变化. U2 2 R 例 2 (2018天津理综4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略) 通过理想变压器向定值电阻 R 供电， 电路如图 9

11、 所示， 理想交流电流表 A、 理想交流电压表 V 的读数分别为 I、U，R 消耗的功率为 P.若发电机线圈的转速变为原来的 ，则( ) 1 2 图 9 A.R 消耗的功率变为 P 1 2 B.电压表 V 的读数变为 U 1 2 C.电流表 A 的读数变为 2I D.通过 R 的交变电流频率不变 答案 B 解析 发电机线圈的转速变为原来的 ，由 E知，原线圈中输入电压变为原来的 ，频 1 2 nBS 2 1 2 率变为原来的 .根据， 知 U2变为原来的 ， 即 U2 U， 则通过 R 的电流变为原来的 ， R 1 2 U1 U2 n1 n2 1 2 1 2 1 2 消耗的功率 P2 P，根据

12、 ，原线圈上的电流也变为原来的 ，即电流表 A 的读数 U2 2 R 1 4 I1 I2 n2 n1 1 2 变为 I，故选 B. 1 2 变式 3 (多选)(2018山东省临沂市一模)如图 10 甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝 数比为 201，图中电表均为理想电表，R 为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L1和 L2 是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压 u，下列说法正确的是( ) 图 10 A.交流电压的频率为 50 Hz B.电压表的示数为 11 V C.当照射 R 的光强增大时，电流表的示数变大 D.若 L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变小 答案 ABC

13、解析 由题图乙可知交流电压周期 T0.02 s，所以频率为 f 50 Hz，故 A 正确；原线圈 1 T 接入电压的最大值是 220 V，所以原线圈接入电压的有效值是 U220 V，理想变压器原、2 副线圈匝数比为 201， 所以副线圈两端电压是 11 V， 所以电压表的示数为 11 V， 故 B 正确 ； R 阻值随光强增大而减小，根据 I 知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒 U R 定律，可知原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，所以电流表的示数变大，故 C 正确； 当 L1的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比公式，输出电压也不变，故电压表 读数不变，故 D 错误

14、. 变式 4 (2018山西省重点中学协作体期末)如图 11 甲为理想变压器的示意图，其原、副线 圈的匝数比为 41， 电压表和电流表均为理想电表， Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻， R1为定值电阻.若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电.下列说法中正确的是( ) 图 11 A.输入变压器原线圈的交流电压的瞬时值表达式为 u36sin 50t V2 B.变压器原、副线圈中的电流之比为 41 C.t0.01 s 时，发电机的线圈平面位于中性面 D.Rt温度升高时，变压器的输入功率变小 答案 C 解析 由题图乙可知交流电压最大值 U36 V，周期 T0.02 s，可由周期求出角速度的2

15、值为 rad/s100 rad/s，则可得交流电压 u 的瞬时值表达式 u36sin 100t V，故 A 2 0.02 2 错误；根据 可知变压器原、副线圈中的电流之比为 14，故 B 错误；t0.01 s 时，瞬 I1 I2 n2 n1 时值为零， 发电机的线圈平面与磁场方向垂直， 发电机的线圈平面位于中性面， 故 C 正确 ； Rt 处温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，变压器的输入功率变大，故 D 错误. 命题点三 远距离输电命题点三 远距离输电 1.理清三个回路 远距离输电电网间的基本结构如图 12 所示.输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电 源回路、输送回路和用户回路.在

16、每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副 线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变 压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁. 图 12 2.抓住两个物理量的联系 (1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得 ： 线圈 1(匝数为 n1) 和线圈 2(匝数为 n2)中各个量间的关系是，P1P2，I1n1I2n2. U1 U2 n1 n2 (2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得 ： 线圈 3(匝数为 n3) 和线圈 4(匝数为 n4)中各个量间的关系是，P3P4，I3n3I4n4.

17、U3 U4 n3 n4 3.掌握一个能量守恒定律 发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈 1，线圈 1 上的能量就是远程输 电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通 过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为 P1P线损P用户. 例 3 (2019安徽省马鞍山市质检)图 13 甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线 圈匝数比为 11 000，理想降压变压器原、副线圈匝数比为 1 0001，输电线的总电阻为 1 000 ，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为 220 V.下列说法正确的是( ) 图 13 A.输电线

18、中的电流为 3 A B.电站输出的功率为 7 500 kW C.输电线路损耗功率为 90 kW D.用户端交变电流的频率为 100 Hz 答案 B 解析 由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为 Um250 V，有效值为 U1250 2 Um 2 V，根据 ，得副线圈两端的电压 U2 U1250 V2.5105 V； 用户端电压为 220 U1 U2 n1 n2 n2 n1 1 000 1 V，根据，得降压变压器原线圈两端的电压 U3U4220 V2.2105 V，故 U3 U4 n3 n4 n3 n4 1 000 1 输电线上损失的电压为 UU2U33104 V， 则输电线上的电流为 I A

19、 U R 3 104 1 000 30 A， 电站的输出功率为 P1P2U2I7 500 kW， 输电线路损耗功率为 PI2R900 kW， 由题图 乙可知，原线圈交变电流的周期为 T0.02 s，则频率为 f 50 Hz，变压器不会改变交流 1 T 电的频率，故用户端交变电流的频率为 50 Hz，故 B 正确，A、C、D 错误. 变式 5 (多选)(2018广东省潮州市下学期综合测试)远距离输电线路简化如图 14 所示， 电厂 输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为 R， 则( ) 图 14 A.I2U 2 R B.输电线损失的电功率为U 2 2 R

20、C.提高输送电压 U2，则输电线电流 I2增大 D.电厂输送电功率为 U2I2 答案 AD 解析 在输电线路上：U2I2RU3，所以 I2，故 A 正确；由于 U2不是 R 两端的电压， U2 R 所以输电线损失的电功率不是，故 B 错误；因为输送功率不变，根据 P2U2I2，可知提高 U2 2 R 输送电压 U2， 则输电线电流 I2减小， 故 C 错误 ； 因变压器为理想变压器， 所以有 P1P2U2I2， 故 D 正确. 命题点四 两种特殊的变压器模型命题点四 两种特殊的变压器模型 1.自耦变压器 自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接 不同的

21、端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图 15 所 示. 图 15 2.互感器 分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下： 电压互感器电流互感器 原理图 原线圈 的连接 并联在高压电路中串联在交流电路中 副线圈 的连接 连接电压表连接电流表 互感器 的作用 将高电压变为低电压将大电流变为小电流 利用的 公式 U1 U2 n1 n2I1n1I2n2 例 4 (2018山东省菏泽市上学期期末)如图 16 所示的调压器， 滑动触头 P 和 Q 都可以调节， 在输入交变电压一定的条件下， 要使输出电压增大， 输入电流增大， 下列做法正确的是( ) 图 16 A.Q 不动，

22、P 向下移动 B.Q 不动，P 向上移动 C.P 不动，Q 向上移动 D.P 不动，Q 向下移动 答案 A 解析 Q 不动， 变阻器的有效电阻不变， P 向下移动， 原线圈匝数 n1减小， 输入电压 U1不变， 副线圈匝数 n2不变， 根据变压器的变压规律知， 副线圈的电压增大， 即输出电压增大， U1 U2 n1 n2 根据欧姆定律可知输出电流增大，输入电流随之增大，故 A 正确；Q 不动，变阻器的有效电 阻不变，P 向上移动，原线圈匝数 n1增大，输入电压 U1不变，副线圈匝数 n2不变，根据变 压器的变压规律知，副线圈的电压变小，即输出电压变小，根据欧姆定律可知输出电 U1 U2 n1

23、n2 流减小，输入电流随之减小，故 B 错误；若 P 不动，则原线圈的匝数不变，根据变压器的变 压规律知，副线圈的电压不变，输出电压不变，Q 向上移动，接入电路的电阻变小， U1 U2 n1 n2 输出电流变大，则输入电流随之变大，故 C 错误；若 P 不动，则原线圈的匝数不变，根据变 压器的变压规律知，副线圈的电压不变，输出电压不变，Q 向下移动，接入电路的电 U1 U2 n1 n2 阻变大，输出电流减小，则输入电流随之减小，故 D 错误. 例 5 (多选)(2018山西省太原市三模)某 50 Hz 的钳形电流表的工作原理如图 17 所示.当通 有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁

24、芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转. 不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知 n21 000 匝，当用该表测 50 Hz 交流电时( ) 图 17 A.电流表 G 中通过的是交变电流 B.若 G 中通过的电流为 50 mA，则导线中的被测电流为 50 A C.若导线中通过的是 10 A 矩形脉冲交流电，G 中通过的电流是 10 mA D.当用该表测量 400 Hz 的电流时，测量值比真实值偏小 答案 AB 解析 变压器只改变交流电电压， 不改变交流电的频率， 电流表 G 中通过的仍是交变电流， A 正确；根据变压器原副线圈电流与匝数成反比： ，I1I20.05 A50 A，B I1 I2 n2

25、n1 n2 n1 1 000 1 正确；若导线中通过的是 10 A 矩形脉冲交流电，当电流方向不发生改变时，电流大小不变， 副线圈中无感应电流，C 错误；根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理，改变交流电的 频率，不影响测量值的准确性，D 错误. 1.(2018湖北省黄冈中学模拟)下列关于交变电流、变压器和远距离输电的说法中不正确的是 ( ) A.理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定 B.交变电流的最大值是有效值的倍2 C.降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和提高输电电压 D.如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接在普通的交流电流表上，可以 制成电流互感器 答

26、案 B 解析 理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定，选项 A 正确；正弦交变电 流的最大值是有效值的倍，选项 B 错误；降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻2 和提高输电电压，选项 C 正确；如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接 在普通的交流电流表上，可以制成电流互感器，选项 D 正确. 2.(2018河北省衡水中学模拟)如图 1 所示为某山区小型电站输电示意图， 发电厂发出 U1220 sin 100t(V)的交流电通过变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降2 压给用户供电，图中高压输电线部分总电阻为 r，负载端的电压表是理想交流电表，下列有

27、 关描述正确的是( ) 图 1 A.若开关 S1、S2都断开，则电压表示数为零 B.负载端所接收到交流电的频率为 25 Hz C.深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故 D.用电高峰期灯泡较暗，可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度 答案 C 解析 S1、S2都断开时变压器空载，副线圈两端有电压，电压表示数不为零，故选项 A 错误 ； 变压器不能改变交流电的频率，故负载端交流电的频率还是 50 Hz，故 B 选项错误；深夜大 部分用户已关灯，干路中电流减小，线路损耗也减小，用户得到的电压较高，故此时开灯时 灯特别明亮，故选项 C 正确；用电高峰时，负载增多，负载总电阻减小

28、，干路中电流增大， 因此输电线损耗电压增大，导致降压变压器的输入电压降低，为提高负载电压，可增大降压 变压器的副线圈的匝数，使输出电压提高，故选项 D 错误. 3.(2018广东省深圳市第一次调研)如图 2 所示，a、b 两端接在正弦交流电源上，原副线圈回 路中 A、B 电阻的阻值相同，原副线圈匝数比为 n1n2，下列说法正确的是( ) 图 2 A.A、B 电阻的电流之比为 n1n2 B.A、B 电阻的电压之比为 n1n2 C.A、B 电阻的功率之比为 n22n12 D.原副线圈的电压之比为 11 答案 C 解析 根据 可得 A、B 电阻的电流之比为 n2n1，由于两电阻相等，则 A、B 电阻

29、的电 I1 I2 n2 n1 压之比为 n2n1，选项 A、B 错误；根据 PI2R 可知，A、B 电阻的功率之比为 n22n12，选 项 C 正确；原副线圈的电压之比为，选项 D 错误. U1 U2 n1 n2 4.(多选)(2018湖北省武汉市部分学校起点调研)含有理想变压器的电路如图 3 所示， L1、 L2、 L3 为“24 V 2 W”的灯泡，为理想交流电压表，a、b 端接正弦交流电压源(输出电压的有效 值恒定).当开关 S 闭合时，灯泡均正常发光.下列说法正确的是( ) 图 3 A.变压器原、副线圈匝数比为 12 B.电压表的示数为 72 V C.变压器的输入功率为 8 W D.若

30、在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡 L1可能会烧毁 答案 BD 解析 每个灯泡的额定电流 ： IL A A，则原线圈的电流为 I1 A，副线圈的 PL UL 2 24 1 12 1 12 电流为 I2 A，则 ，选项 A 错误；变压器输出电压为 24 V，则根据匝数比可得输 1 6 n1 n2 I2 I1 2 1 入电压为 U1U248 V，则电压表读数为 48 V24 V72 V，选项 B 正确；变压器的输 n1 n2 入功率：P1U1I14 W，选项 C 错误；副线圈上再并联一个相同灯泡，则副线圈电流增大， 则原线圈电流也增大，超过额定电流，灯泡 L1可能烧毁，故 D 正确. 5.(多选

31、)(2019广东省惠州市质检)在家庭电路中， 为了安全， 一般在电能表后面的电路中安装 一个漏电开关，其工作原理如图 4 所示，其中甲线圈两端与脱扣开关控制器相连，乙线圈由 两条电线采取双线法绕制， 并与甲线圈绕在同一个矩形硅钢片组成的铁芯上.以下说法正确的 是( ) 图 4 A.当用户用电正常时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关接通 B.当用户用电正常时，甲线圈两端有电压，脱扣开关接通 C.当用户发生漏电时，甲线圈两端没有电压，脱扣开关断开 D.当用户发生漏电时，甲线圈两端有电压，脱扣开关断开 答案 AD 解析 正常状态时，火线和零线中电流产生的磁场完全抵消，甲线圈中没有电压，脱扣开关 保持接通

32、，A 正确，B 错误；当用户发生漏电时，流过火线与零线的电流不相等，保护器中 火线和零线中电流产生的磁场不能完全抵消， 会使甲线圈中产生感应电动势， 脱扣开关断开， C 错误，D 正确. 6.(多选)(2018山西省晋城市第一次模拟)如图 5 所示为某山区小型水电站的电能输送示意图， 发电机输出的电压和输电线路上的电阻恒定，用电器均为纯电阻元件，当用电高峰来临时， 下列判断正确的是( ) 图 5 A.用电器等效电阻 R0变大 B.升压变压器 T1的输出电压变大 C.降压变压器 T2的输出电压变小 D.输电线路总电阻 R 上消耗的功率变大 答案 CD 解析 用电高峰来临时，用电器增多，用电器并联

33、后的总电阻 R0减小，选项 A 错误；由于 升压变压器的输入电压一定，则输出电压一定，选项 B 错误；设输电线的输送电流为 I，降 压变压器的变压比为 k， 升压变压器的输出电压为 U， 则 UIRk2IR0， 当 R0减小时， I 增大， 输电线总电阻R消耗的功率PRI2R变大， 选项D正确 ； 降压变压器T2的输入电压等于UIR， 可以判断此电压减小，则输出电压也减小，选项 C 正确. 7.(2018山西省孝义市第一次模拟)图 6 甲所示为一发电机的原理图，发电机产生的交变电流 接图乙中理想变压器的原线圈.已知变压器原、 副线圈的匝数之比为 221， 发电机输出电压 u 随时间 t 变化的

34、规律如图丙所示，发电机线圈电阻忽略不计，则( ) 图 6 A.电阻两端电压的瞬时值表达式为 u10sin 50t(V) B.电压表示数为 10 V C.若仅使发电机线圈的转速增大一倍，则变压器副线圈输出电压的频率增大一倍，而电压表 示数不变 D.若仅使电阻 R 增加，则电流表示数不变 答案 B 解析 由题图丙知：原线圈电压的最大值 U1m311 V，原线圈电压有效值 U1220 V， U1m 2 由 U1U2n1n2知， 副线圈电压的最大值 U2m14.1 V， 副线圈电压有效值 U210 V， 故 A 项错误，B 项正确 ； 若仅使发电机线圈的转速 n 增大一倍，则角速度 增大一倍，根据 E

35、m NBS 可知，变压器原线圈输入电压的频率和最大值都增大一倍，原副线圈中电流的频率相 等，变压器副线圈输出电压的频率增大一倍，由 U1U2n1n2知，副线圈输出电压增大一 倍，电压表读数增大一倍，故 C 项错误；仅使电阻 R 增加，原线圈两端的电压和原副线圈匝 数比不变，则副线圈输出电压不变，副线圈中电流减小，原副线圈匝数比不变，则原线圈中 电流也减小，电流表示数减小，故 D 项错误. 8.(多选)(2018山东省枣庄市二调)如图 7 所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n2 101，电阻 R10 ，两只相同小灯泡 L1、L2的规格均为“3 V,1.5 W” ，S1为单刀双掷开关. 原

36、线圈接正弦交流电源.当 S1接 1、S2闭合时，L2正常发光.设小灯泡的电阻值恒定.下列说法 正确的是( ) 图 7 A.原线圈所接正弦交流电源的电动势最大值为 30 V B.只断开 S2后，变压器的输出功率为 0.75 W C.将 S1换接到 2 后，原线圈的输入功率为 90 W D.将 S1换接到 2 后，R 的电功率为 0.9 W 答案 BD 解析 当 S1接 1、S2闭合时，L2正常发光，副线圈的电压为 U23 V，根据原、副线圈电压 比等于匝数比即，解得原线圈的电压为 U130 V，原线圈所接正弦交流电源的电动势 U1 U2 n1 n2 最大值为 Em30 V，故 A 错误；两只相同

37、小灯泡阻值均为 RL6 ，只断开 S2后，2 U2 L PL 变压器的输出功率为 P2 W0.75 W，故 B 正确 ； 将 S1换接到 2 后，R 的电功 U2 2 2RL 32 2 6 率为 PR0.9 W，原线圈的输入功率为 P入PR0.9 W，故 C 错误，D 正确. U2 2 R 9.(2018河南省濮阳市第二次模拟)如图 8 甲所示，一个电阻不计、边长为 1 m 的正方形单匝 线圈被固定，正方形线圈内有一磁场与线圈平面垂直，磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如 图乙所示，将线圈的两端与理想变压器原线圈相连，开关闭合，副线圈接有定值电阻 R0和磁 敏电阻 GMR(GMR 的阻值随

38、所处空间磁场的增大而增大)，则下列说法正确的是( ) 图 8 A.线圈中产生的电动势的有效值为 2 V B.若使电阻 R0消耗的功率增大，则滑动触头 P 需上移 C.当开关 S 由闭合到断开，副线圈中电流增大 D.当 GMR 处的磁场增强时，变压器的输入功率减小 答案 D 解析 磁感应强度随时间 t 的变化关系为 B0.02sin (100t) T，则 100 rad/s，所以产 2 T 生的最大感应电动势为 EmNBmS2 V，线圈中产生的感应电动势的有效值为 E Em 2 2 V，A 错误；滑动触头 P 上移，R0两端电压减小，故其消耗的功率减小，B 错误；当开关 S 由闭合到断开时，副线

39、圈减少一个支路，电流减小，C 错误；当 GMR 处的磁场增强时，其 阻值增大，副线圈的电功率减小，故变压器的输入功率减小，D 正确. U2 R0 U2 R 10.(2018辽宁省丹东市一模)如图 9 所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比 n1n2 111，原线圈接 u220sin 100t(V)的交流电，电阻 R12R210 ，D1、D2均为理想二2 极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则副线圈电路中理想交流电流表的读数为( ) 图 9 A.3 A B.2 A C. A D. A5103 答案 A 解析 由表达式知原线圈电压有效值为 220 V， 根据， 得副线圈两端的电压为 U2U

40、1 U1 U2 n1 n2 n2 n1 220 V20 V，因为二极管具有单向导电性，电阻 R1、R2半个周期有电流，半个周期 1 11 电流为 0，即 I12 A，I24 A，根据热效应有：U2ITI12R1I22R2，解得：I3 U2 R1 U2 R2 T 2 T 2 A，即电流表的示数为 3 A，故 A 正确. 11.(2018东北三省三校一模)如图10甲所示， 理想变压器原、 副线圈的匝数比为51， R1R2 R310 ，C 为电容器.已知通过 R1的正弦交流电如图乙所示，则( ) 图 10 A.副线圈输出的交流电的频率为 10 Hz B.原线圈输入电压的最大值为 100 V2 C.电

41、阻 R3的电功率为 20 W D.通过 R2的电流始终为零 答案 C 解析 根据变压器原理可知原、 副线圈中电流的周期、 频率相同， 周期为 T0.02 s， 频率为 f 50 Hz，故 A 错误.由题图乙可知通过 R1的电流最大值为 Im2 A，根据欧姆定律可知其两端 最大电压为 Um20 V， 再根据原、 副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最 大值为 100 V，故 B 错误；根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知电阻 R3 的电压有效值为：U310 V，则电阻 R3的电功率为 P3 W20 W， Um 2 2 U2 3 R3 10 22 10 选项 C 正确；

42、因为电容器有通交流、隔直流的作用，则有电流通过 R2，故 D 错误. 12.(2018华南师大附中三模)如图 11 所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压 U1 一定， 通过理想升压变压器 T1 和理想降压变压器 T2向远处用户供电， 输电线的总电阻为 R.T1 的输入电压和输入功率分别为 U1和 P1，它的输出电压和输出功率分别为 U2和 P2； T2的输入 电压和输入功率分别为 U3和 P3，它的输出电压和输出功率分别为 U4和 P4.下列说法正确的 是( ) 图 11 A.当用户的用电器增多时，U2减小，U4变小 B.当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小 C.输电线上损失的功率

43、为 PU 2 2 R D.要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比 n2 n1 n3 n4 答案 D 解析 交流发电机的输出电压 U1一定，匝数不变，根据，知 U2不变，故 A 错误；当 U1 U2 n1 n2 用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即 P3变大，故 B 错误； 输电线上损失的功率为 P 2R，故 C 错误；输送功率一定时，根据 PUI 和 P 损I2R ( P2 U2) 知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又 U1一定，根据知，应增大升压变压器的 U1 U2 n1 n2 匝数比；U3U2I2R，U2增大，I2减小，所以 U

44、3增大，用户电压不变，根据知， n2 n1 U3 U4 n3 n4 应增大降压变压器的匝数比，故 D 正确. n3 n4 13.(多选)(2018广东省肇庆市第三次检测)如图 12 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( ) 图 12 A.电压表 V1、V2的读数均不变，电流表 A2的读数增大，电流表 A1的读数减小 B.电

45、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 答案 BCD 解析 当用电进入高峰时，发电机的输出功率增大，输入原线圈的电流增大，升压变压器输 出端的电流增大，输电线的电压损失和功率损失增大，所以 V1、V2的读数均不变，A1、A2 的读数增大；V3、V4的读数均减小，A3的读数增大，A 错，B、D 正确；而电压表 V2、V3 的读数之差与电流表 A2的读数的比值是输电线的电阻，是不变的，C 正确. 14.(多选)(2019山东省济宁市第一中学模拟)如图13所示， 理想变压器原线

46、圈a匝数n1200匝， 副线圈 b 匝数 n2100 匝，线圈 a 接在 u44sin 314t V 的交流电源上，“12 V 6 W”的2 灯泡恰好正常发光，电阻 R216 ，电压表 V 为理想电表.下列推断正确的是( ) 图 13 A.交变电流的频率为 100 Hz B.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 Wb/s 2 5 C.电压表 V 的示数为 22 V D.R1消耗的功率是 1 W 答案 BD 解析 由表达式知 100 rad/s，交变电流的频率为 f 50 Hz，故 A 错误；副线圈 1 T 2 电流的有效值为 I2 A0.5 A，电阻 R2两端的电压为：U2I2R20.516 V8 V， P U 6 12 副线圈两端电压的有效值为 ： U2U2UL20 V，电压表示数为 20 V，副线圈电压的最大 值为 ： Um20 V， 根据 Umn2， 可得 ： Wb/s Wb/s， 故 B 正确， C2 t t Um n2 202 100 2 5 错误；原线圈的电流为：I1I20.25 A，原线圈的电压为：U1U240 V，电阻 R1消耗 n2 n1 n1 n2 的功率为：P(EU1)I1(4440)0.25 W1 W，故 D 正确.