(完整word版)变压器和远距离输电_含答案

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变压器与远距离输电精讲及习题

变压器、电能输送一．解决变压器问题的常用方法思路1 电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U 1/U 2=n 1/n 2；当变压器有多个副绕组时U 1/n 1=U 2/n 2=U 3/n 3=……思路2 功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P 入=P 出，即P 1=P 2；当变压器有多个副绕组时P 1=P 2+P 3+……思路3 电流思路.由I =P /U 知，对只有一个副绕组的变压器有I 1/I 2=n 2/n 1；当变压器有多个副绕组时n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……思路4 （变压器动态问题）制约思路.（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n 1/n 2）一定时，输出电压U 2由输入电压决定，即U 2=n 2U 1/n 1，可简述为“原制约副”.（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n 1/n 2）一定，且输入电压U 1确定时，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1=n 2I 2/n 1，可简述为“副制约原”.（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定，P 2=P 负1+P负2+…；②变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2=P 2/U 2；动态分析问题的思路程序可表示为：U 122222121I R U I U n n U U 决定负载决定−−−−−→−=−−−−→−=决定决定−−−−→−=−−−−−−−−→−==1112211211)(U I P I U I U I P P P 1【例1】理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n 1=1760匝、n 2=288匝、n 3=8000匝，电源电压为U 1=220V 。

n 2上连接的灯泡的实际功率为36W ，测得初级线圈的电流为I 1=0.3A ，求通过n 3的负载R 的电流I 3。

【例2】在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。

(完整word版)2018高考物理变压器和远距离输电

10-2变压器和远距离输电一、选择题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] A[解析]电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。

2.如图，理想变压器原副线圈匝数之比为41，原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻。

若U0＝2202V，ω＝100πrad/s，则下述结论正确的是()A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交流电的周期为1100πs C．原线圈中电流表的读数为0.5A D．原线圈中的输入功率为1102W [答案]AC[解析]副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值U2＝n2U02n1＝55V，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周期T ＝2πω＝150s ，B 错。

原线圈中的电流I 1＝I 2n 2n 1＝U 2n 2Rn 1＝0.5A ，C 对。

原线圈中的输入功率P ＝U 0I 12＝110W ，D 错。

3．(2012·大连四所重点中学联考)如图所示，M 为理想变压器，电表均可视为理想电表，电源电压U 不变，输电线电阻忽略不计。

当变阻器滑片P 向上移动时，读数发生变化的电表是( )A ．A 1B ．A 2C ．V 1D ．V 2 [答案] AB[解析] 本题考查变压器及电路动态分析。

由于电源电压U 不变，根据理想变压器工作原理可知两电压表示数不变，CD 错误；当变阻器滑片P 向上移动时，变阻器连入电路的电阻减小，右侧电路中电流增大，B 正确；根据P 入＝P 出可知原线圈中电流也增大，A 正确。

4．(2012·辽宁丹东四校摸底)如图所示，两种情况下变压器灯泡L 2、L 3的功率均为P ，且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，匝数比为n 1 ∶n 2＝3 ∶1，则图甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为( )A ．P 、PB ．9P 、4P9C.4P9、9P D.4P 9、P [答案] B[解析] 由题意可知，两种情况下变压器输出功率均为2P ，设灯泡L 2、L 3的电压为U ，电流为I ，电阻为R ，两种情况下变压器的输入电压为3U ，变压器输入电流为23I ；图甲中L 1的功率为P 1＝(3U )2R ＝9P ；图乙中L 1的功率为P 2＝(23I )2R ＝4P9，选项B 正确。

高考物理一轮基础复习精选试题：变压器及远距离输电(含解析)

变压器及远距离输电一、选择题(每小题5分，共40分)1．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n 1＝1 100匝，副线圈匝数n 2＝220匝，交流电源的电压u ＝2202sin 100πt V ，电阻R ＝44 Ω，电压表、电流表为理想电表，则下列说法错误的是( )A ．交流电的频率为50 HzB ．电流表的示数为0.2 AC ．电流表的示数为 2 AD ．电压表的示数为44 V解析 C 由交流电源的电压瞬时值表达式可知，ω＝100π，所以频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A 正确；理想变压器的电压比等于线圈匝数比，即n 1n 2＝U 1U 2，其中原线圈电压的有效值U 1＝220 V ，U 2＝n 2n 1U 1＝44 V ，故D 正确；I 2＝U 2R ＝1 A ，故C 错误；由电流比与线圈匝数成反比，即I 1I 2＝n 2n 1，所以I 1＝n 2n 1I 2＝0.2 A ，故B 正确．综上所述，说法错误的是C 项．2.图甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是( )A ．图甲表示交流电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin100 πt VD ．图甲所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的110解析 C 由题图可知两个电流的大小和方向均作周期性变化，所以都是交流电，故A 错；有效值E ＝E m2只对正弦交流电适用，虽然最大值一样，有效值不同，所以B 错；由题图可知，C 对；变压之后频率不变，D 错．3．为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压．某变电所将电压u 0＝11 0002sin 100πt V 的交流电降为220 V 供居民小区用电，则变电所变压器( )A．原、副线圈匝数比为50∶1B．副线圈中电流的频率是50 HzC．原线圈的导线比副线圈的要粗D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和解析AB u0＝11 0002sin 100πt V中的11 0002指的是电压的最大值，有效值为11 000 V，则原、副线圈之间的匝数之比等于两线圈的电压之比，即50∶1，A正确；由ω＝100π可得频率为50 Hz，B 正确；电流与匝数成反比，即原线圈的电流比副线圈电流要小，因此，副线圈的导线要比原线圈粗，C错误；居民小区各个用电器都是并联的，它们的电流总和等于副线圈中的电流，D错误．4．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器．如下所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()解析A电流互感器应是测电流的，应串联在火线上，故B、D选项错误．同时，由I1n1＝I2n2知要使I2<I1，须n2>n1，故A选项正确，C选项错误．5．理想变压器连接电路如图甲所示，当输入电压波形如图乙时，已知原副线圈的匝数比为10∶1，电流表读数为2 A，则()A．电压表读数为282 V B．电压表读数为28.2 VC．输入功率为56.4 W D．输入功率为40 W解析D交流电表测得的是有效值，副线圈两端电压有效值为282102V＝20 V，故A、B项错；理想变压器输入功率等于输出功率，即P入＝P出＝UI＝20×2 W＝40 W，故选项D正确．、分别为6.如图所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接正弦交流电，理想交流电流表和交流电压表．若将调压端的滑动头P 向上移动，则( )A ．电压表的示数变大B ．电流表的示数变小C ．变压器的输出功率变小D ．变压器的输入功率不变解析 BC 考查变压器原理和规律以及动态变化．滑动头P 向上移动，原线圈的匝数将变大，根据原副线圈的电压比U 1U 2＝n 1n 2，可判断副线圈的电压U 2将变小，电压表示数变小，A 错；根据电功率公式P＝U 2R ，可知副线圈的输出功率变小，根据能量守恒，原线圈的输入功率也随之变小，故原线圈的电流应变小，电流表的示数变小，B 、C 正确， D 错．7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u ＝202sin 100πt V ，氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光，下列说法中正确的有( )A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzB ．开关接通后，电压表的示数为100 VC ．开关断开后，电压表的示数变大D ．开关断开后，变压器的输出功率不变解析 AB 由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为U 1＝2022V ＝20 V ，由n 1n 2＝U 1U 2得副线圈两端的电压为U 2＝100 V ，电压表的示数为交流电的有效值，B 正确；交变电压的频率为f ＝100π2π＝50 Hz ，一个周期内电压两次大于100 V ，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100 Hz ，A 项正确；开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C 项错误；开关断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D 项错误．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200 V ，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，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C ．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解析 AD 根据变压器工作原理可知n 1n 2＝200U 2，n 3n 4＝U 3220，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2>U 3，所以n 2n 1>n 3n 4，A 正确，B 、C 不正确．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确．二、非选择题(共60分)9．(12分)汽车等交通工具用电火花点燃汽油混合气，如图所示．已知汽车蓄电池电压为12 V ，变压器匝数之比为1∶100，当开关S 闭合后，火花塞上电压为多少？开关S 从闭合到突然断开这一过程，可为火花塞提供瞬时高电压，产生电火花．蓄电池提供的是直流电，为什么变压器的副线圈也能得到高电压呢？【答案】开关S 闭合后，变压器原线圈中是恒定电流，铁芯中的磁通量不变，副线圈中没有感应电动势，火花塞上电压为零．当开关从闭合到突然断开，铁芯中磁通量突然变小，副线圈会产生一个瞬时高电压(脉冲高电压可达104 V 左右)，使火花塞产生电火花．10．(14分)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1∶n 2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等．a 、b 两端加一定交流电压后，求两电阻消耗的电功率之比和两电阻两端电压之比．解析根据变压器原、副线圈电流比I 1I 2＝n 2n 1＝14，设流过A 电阻的电流I 1＝I ，则流过B 电阻的电流为I 2＝4I ，所以功率比P A P B ＝I 21RI 22R ＝I 2R 16I 2R ＝116.两电阻两端电压比U A U B ＝I 1R I 2R ＝14.【答案】116 1411．(16分)某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω. (1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1 的变压器降压，求用户得到的电压．解析 (1)输电线上的电流强度为 I ＝P U ＝20×103380 A ＝52.63 A 输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W ≈16 620 W ＝16.62 kW. (2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为 I ′＝P U ′＝20×1035 000 A ＝4 A用户端在变压器降压前获得的电压 U 1＝U ′－I ′R ＝(5 000－4×6)V ＝4 976 V 根据U 1U 2＝n 1n 2，用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V ＝226.18 V .【答案】 (1)16.62 kW (2)226.18 V12．(18分)水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代、利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40 m 3/s ，现在欲在此河段安装一台发电功率为1 000 kW 的发电机发电．(1)设发电机输出电压为500 V ，在输送途中允许的电阻为5 Ω，允许损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？(2)若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？(g 取10 m/s 2)解析 (1)设送电电流为I ，损耗的功率为P 耗，导线电阻为R 线，由P ＝I 2R 得：I ＝P 耗R 线＝ 1 000×103×0.055A ＝100 A.设送电电压为U 送，由P ＝IU 得： U 送＝P I ＝1000×103100 V ＝1×104 V ，则升压变压器原、副线圈匝数比： n 原n 副＝U 原U 副＝50010 000＝120. (2)发电时水的重力势能转化为电能，故：50%mgh ＝Pt ，其中：m t ＝ρVt ＝1×103×40 kg/s ＝4×104 kg/s ，所以h ＝Ptmg ×0.5＝ 1 000×1034×104×10×0.5 m ＝5 m.【答案】 (1)1∶20 (2)5 m。

高中物理变压器远距离输电(附答案)高考基础训练题

变压器远距离输电（附答案）1．(淄博模拟)某水利发电站发电机发电后，先通过电站附近的升压变压器升压后，再通过输电线路把电能输送到远处的降压变压器，降压后，再用线路输送到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加较大，这时与用电低谷时比较()A ．升压变压器的副线圈两端的电压变小B ．高压输电线路的电压损失变大C ．降压变压器副线圈中的电流变小D ．降压变压器副线圈两端的电压变大2．(苏锡常镇四市教学)在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈分别带有滑动头P 1、P 2，如图13－2－12所示．当变压器的输入电压发生变化时，可上下调节滑动头P 1、P 2的位置，使输出电压稳定在220V ．若输出电压高于220V ，则下列措施正确的是()A ．P 1不动，将P 2向下移B ．P 1不动，将P 2向上移C ．P 2不动，将P 1向下移D ．将P 1向下移，同时将P 2向上移3．(广州测试)如图13－2－13所示，原、副线圈匝数之比为2∶1的理想变压器正常工作时()图13－2－13A ．原、副线圈磁通量之比为2∶1B ．原、副线圈电流之比为1∶2C ．输入功率和输出功率之比为1∶1D ．原、副线圈磁通量变化率之比为1∶14．在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n 1＝600匝、n 2＝120匝，电源的电压为U ＝311sin100πt (V)，原线圈中串联一个额定电流为0.2A 的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则()图13－2－12A ．负载功率不能超过62WB ．副线圈电流的最大值不能超过1AC ．副线圈电流的有效值不能超过1AD ．无论副线圈电流有多大，保险丝总不会被烧毁5．如图13－2－14所示为一理想变压器，电路中的开关S 原来闭合，在原线圈输入电压不变的条件下，要提高变压器的输入功率，可采用的方法是()A ．只增加原线圈的匝数B ．只增加副线圈的匝数C ．只增加用电器R 1的电阻D ．断开开关S 6．如图13－2－15所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈上接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈中再串一个相同的灯泡L ，则()A ．灯L 也能正常发光B ．灯L 比另外三个灯都暗C ．灯L 将会被烧坏D ．不能确定7.(高考四川理综卷)如图13－2－16甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R 1＝20Ω，R 2＝30Ω，C 为电容器，已知通过R 1的正弦交流电如图乙所示，则()图13－2－16A ．交流电的频率为0.02HzB ．原线圈输入电压的最大值为2002VC ．电阻R 2的电功率约为6.67WD ．通过R 3的电流始终为零图13－2－14图13－2－158．(高考江苏卷)如图13－2－17所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u ＝202sin100πt (V)．氖泡在两端电压达到100V 时开始发光，下列说法中正确的有()A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100HzB ．开关接通后，电压表的示数为100VC ．开关断开后，电压表的示数变大D ．开关断开后，变压器的输出功率不变9．(高考海南卷)一台发电机最大输出功率为4000kW ，电压为4000V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R ＝1kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V,60W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()A ．T 1原、副线圈电流分别为103A 和20AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220V,60W)正常发光10．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S ＝0.05m 2，线圈转动的频率为50Hz ，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B ＝2πT ．为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220V,11kW ”的电机正常工作，需在发电机的输出端a 、b 与电机之间接一个理想变压器，电路如图13－2－18所示，求：图13－2－18(1)发电机的输出电压的有效值为多少？(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？图13－2－17答案：(1)1100V(2)5∶1(3)20A11．如图13－2－19所示，理想变压器原线圈中输入电压U1＝3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U＝2V．求：图13－2－19(1)原线圈n1等于多少匝？(2)当开关S断开时，电流表A2的示数I2＝5A．则电流表A1的示数I1为多少？(3)当开关S闭合时，电流表A1的示数I1′等于多少？答案：(1)1650匝(2)0.3A(3)0.7A12.某发电厂发电机的输出功率P＝100kW，发电机端电压U＝250V，向远处送电的输电线的总电阻R＝8Ω.要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户得到的电压又正好是220V，那么：(1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图．(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比．答案：(1)见解析(2)升压：1∶16降压：190∶11答案：1B2A3BCD4C5B6A7C8AB9ABD。

变压器及远距离输电测练题答案精析

变压器及远距离输电测练题答案精析1．【答案】 D【解析】由ω＝2πf ＝100π rad/s 得：f ＝50 Hz ，A 错．有效值U 1＝12 V ，又：U 2U 1＝n 2n 1得：U 2＝6 V ，I 2＝U 2R L＝1 A ，B 、C 项错．由能量守恒得P 1＝P 2＝U 2I 2＝6 W ，D 对． 2. 【答案】 B【解析】由题图并根据理想变压器电压比关系U 1U 2＝n 1n 2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2＝380 V ，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P 入＝P 出＝U 1I 1，解得I 1＝2.0×103220A≈9.1 A ，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 3．【答案】 A【解析】节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I ＝P U ＝40×103800A ＝50 A ．P 线＝I 2R ＝502×0.4 W ＝1 000 W ，故节约的电功率为1 kW ，A 项正确．4．【答案】 BCD【解析】输入电压等于灯泡L 1与原线圈电压之和，而电压表测量到的实际上是原线圈两端电压，故A 错误；原副线圈变压比3∶1，原、副线圈电流之比为1∶3，设副线圈电压为U ，则原线圈电压为3U ，灯泡L 1的电压也是U ，故4U ＝36 V ，U ＝9 V ，故四个灯泡均正常工作．5. 【答案】 C【解析】由P ＝UI 可知，电压加倍，电流减半，A 、B 错误；输电线上的功率损失ΔP ＝I 2r 变为原来的14，D 错误；输电线上降落的电压ΔU ＝Ir 变为原来的12，C 正确. 6．【答案】 C【解析】电路中交流电表的示数为有效值，故A 、B 项均错误；P 向下滑动过程中，R 变小，由于交流电源的输出电压和原、副线圈匝数不变，U 1、U 2均不变，所以I 2＝U 2R 0＋R变大，由I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝n 2n 1I 2变大，故C 项正确，D 项错误． 7. 【答案】 AD【解析】本题考查变压器的原理以及交流电的有关知识，意在考查考生对交变电流的认识和理解．若电压表的读数为6 V ，则变压器的输出电压的有效值为6 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故U 1＝4U 2＝24 V ，所以输入电压的最大值为U m ＝2U 1＝24 2 V ，所以选项A 正确；若输入电压不变，副线圈匝数增加，则U 2增大，由I 2＝U 2R可知，电流表示数增大，所以选项B 错；输入电压和匝数比不变，则电压值不变，当负载电阻R 变大时，则I 2＝U 2R，电流变小，又P 1＝P 2＝U 2I 2，故输入功率也减小，所以选项C 错；若负载电阻R 不变，输入电压变为原来的2倍，则输出电压也变为原来的2倍，I 2＝U 2R则输出电流也变为原来的2倍，故输出功率P 2＝U 2I 2变为原来的4倍，所以选项D 正确．8. 【答案】 B【解析】若F 不动，滑片P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中电流减小，灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两端电压变大，V 2的示数变大，而原线圈两端电压不变，则A 错误，B 正确；若P 不动，滑片F 向下移动时，根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减小，则副线圈回路中电流变小，灯泡L 消耗的功率减小，电压表V 2的示数变小，C 、D 错误．9. 【答案】 D【解析】自耦变压器的原、副线圈是同一个线圈，只是匝数不同而己．由题意知原线圈是副线圈的一部分.U 2U 1＝n 2n 1，当P 上移时，U 1、n 2不变，n 1变大，U 2变小，因负载电路结构不变，因此负载上的总电流I 2＝U 2R 总应变小，R 上消耗的功率变小，由串、并联电路特点知三个灯泡都变暗，A 、B 都错误．由于原线圈的输入电压由外部电路决定，是不变的，C 错误；由P 入＝P 出，U 1I 1＝U 2I 2＝U 22R 总知，P 出减小时，I 1一定减小，电流表示数减小，D 项正确． 10．【答案】 B【解析】输电线上输送的电流I ＝P U ＝3×106 kW 500 kV＝6 000 A ，A 错；输电线上损失的电压为ΔU ＝Ir ＝6 000×2.5 V ＝1.5×104 V ＝15 kV ，B 对；若改用5 kV 的电压输电，则输电线上输送的电流I ′＝P U ′＝3×106 kW 5 kV＝6×105 A ，输电线上损失的功率ΔP ＝I ′2r ＝(6×105)2×2.5 W ＝9×108 kW ，表明电能将在线路上损耗完，则输电线上损失的功率为3×106 kW ，C 错；D 项中输电线上损失的功率ΔP ＝U 2/r ，U 应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压，D 错．11．【答案】 (1)4 000 W (2)29011【解析】 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝251×240 V ＝6 000 V 输电电流：I 2＝P U 2＝120×1036 000A ＝20 A 输电线上损失的功率ΔP ＝I 22r ＝202×10 W ＝4 000 W.(2)输电线上损失的电压ΔU ＝I 2r ＝20×10 V ＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3＝U 2－ΔU ＝6 000 V －200 V ＝5 800 V根据理想变压器的变压规律得：n 3n 4＝U 3U 4＝5 800 V 220 V ＝29011. 12. 【答案】 (1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W【解析】 (1)建立如图所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比．本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I 线，再根据输出功率求出U 2，然后再求出U 3.由线路损耗的功率P 损＝I 2线R 线和P 损＝4%P 出可得I 线＝ P 损R 线＝ 9 000×4%10A ＝6 A 又因为P 输出＝U 2I 线，所以U 2＝P 输出I 线＝9 0006 V ＝1 500 V U 3＝U 2－I 线R 线＝(1 500－6×10) V ＝1 440 V根据理想变压器规律 n 1n 2＝U 1U 2＝500 V 1 500 V ＝13n 3n 4＝U 3U 4＝1 440 V 220 V ＝7211所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2) 若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图所示)，由P 输出＝UI 线′可得I 线′＝P 输出U ＝9 000500A ＝18 A 所以线路损耗的功率P 线＝I 线′2R 线＝182×10 W ＝3 240 W用户得到的电压U 用户＝U －I 线′R 线＝(500－18×10) V ＝320 V用户得到的功率P 用户＝P 输出－P 线＝(9 000－3 240) W ＝5 760 W.。

变压器和远距离输电_含答案(学生用)

变压器和远距离输电例1如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1：n 2=4:1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等。

a 、b 端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比P A ：P B = 和电阻两端的电压之比U A ：U B = 。

例2学校有一台应急备用发电机，内阻为r =1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R =4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V ，40W ”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：（1）发电机的输出功率多大？（2）发电机的电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？例3三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v 1＝3m/s 的速度流入水轮机后以v 2＝1m/s 的速度流出，流出水位比流放水位低10m ，水流量为Q ＝103m 3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问： (1)发电机的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为240V ，用户所需电压为220V ，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12Ω，那么所需用升、降压变压器的原副线圈匝数比分别是多少？例4如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n 1∶n 2=3∶l ，原线圈电路中接有一量程为3A 的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R 以及若干“6V 、6W ”的相同灯泡，原线圈输入如图乙所示的交变电压。

求：（1）图甲中电压表的示数；（2）灯泡均正常发光时电路中最多允许接入的灯泡个数。

Bn 1 n 2Aa b U ~例5如图，为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的电压，I 1为原线圈中的电流强度，则（）A.保持U 1及P 的位置不变，K 由a 合到b 时，I 1将增大B.保持U 1及P 的位置不变，K 由b 合到a 时，R 消耗的功率减小C.保持U 1不变，K 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D.保持P 的位置不变，K 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大练习题1．某理想变压器原、副线圈的匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化。

变压器和远距离输电_含答案

变压器和远距离输电重点突破知识点一理想变压器的原理及基本关系式由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率△ф/△t 也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象）．变压器的基本规律可概括为“三变三不变”，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。

变压器的变压比: U 1／n 1 = U 2／n 2= U 3／n 3 =… = ΔU ／Δn = k变压器的变流比: n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…… 理想变压器的输入功率由输出功率决定：2211222222111/R n U n R U U I U I P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==== 【应用1】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n 1：n 2=4:1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等。

a 、b 端加一定交变电流电压后，两电阻消耗的电功率之比P A ：P B = 和电阻两端的电压之比U A ：U B = 。

知识点二远距离输电1、远距离输电示意图2、几个常用关系式：若发电站输出电功率为P ，输出电压为U ，用户得到的电功率为P ’，用户得到的电压为U ’，输电导线的总电阻为R 。

（如图） ①导线损失的电压△U=U-U ’=IR 。

②输电电流I=P/U=（U-U ’）/R 。

③输电导线上损失的电功率P 损= P-P ’=I 2R=P 2R/U 2。

由以上公式可知，当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n 2。

【应用2】学校有一台应急备用发电机，阻为r =1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R =4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V ，40W ”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：（1）发电机的输出功率多大？（2）发电机的电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？Bn 1 n 2AabU~【应用3】17、三峡水利工程中某一水电站发电机组设计为：水以v1＝3m/s的速度流入水轮机后以v2＝1m/s的速度流出，流出水位比流放水位低10m，水流量为Q＝103m3/s.水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问：(1)发电机的输出功率是多少？(2)如果发电机输出电压为240V，用户所需电压为220V，输电线路中能量损耗为5%，输电线的电阻共为12Ω，那么所需用升、降压变压器的原副线圈匝数比分别是多少？【应用4】19、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数n1∶n2=3∶l，原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6V、6W”的相同灯泡，原线圈输入如图乙所示的交变电压。

变压器、远距离输电

高考经典课时作业10-2 变压器、远距离输电（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中下列哪个物理量不一定相等的是( )A ．交变电流的频率B ．电流的有效值C ．电功率D ．磁通量的变化率 2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 3．(2012·高考海南卷)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 、6 W ”的小灯泡并联在副线圈的两端，当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A ．120 V,0.10 AB ．240 V,0.025 AC ．120 V,0.05 AD ．240 V,0.05 A4．(2012·高考山东卷)图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为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，○V 为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间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52 VC ．实现点火的条件是n 2n 1>1 000D ．实现点火的条件是n 2n 1<1 0005．(2012·高考重庆卷)如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V 、880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为100 HzC ．副线圈中电流的有效值为4 AD ．变压器的输入功率为880 W6．(2011·高考福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝202sin (50πt) VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W7．(2013·江苏南京市模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB．当单刀双掷开关与a连接且t＝0.01 s时，电流表示数为零C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz 8．(2013·海淀区期末)如图所示，有一台交流发电机E，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.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()A．U2减小，U4变大B．U2不变，U3变小C．P1变小，P2变小D．P2变大，P3变大9．2011年9月28日，中国第二条特高压交流电项目获批，国家电网副总经理舒印彪表示：该公司第二条特高压交流电项目已获得发改委批准，投资规模、线路长度和输电容量都比之前项目大一倍以上．如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是()A ．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小B ．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大C ．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n 1n 2＝116D ．用10 000 V 高压输电，输电线损耗功率为8 000 W10．收音机的变压器的初级线圈有1 210匝，接在U 1＝220 V 的交流电源上，变压器有两个次级线圈．次级线圈Ⅱ的匝数为35匝，次级线圈Ⅲ的匝数是1 925匝．如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈Ⅱ的电流是0.3 A 时，初级线圈的电流I 1＝0.114 A ．求线圈Ⅲ中的电流和输出电压．(电流的计算结果保留三位有效数字)．11．(2011·高考江苏卷)图1为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u -t 图象如图2所示．若只在ce 间接一只R ce ＝400 Ω的电阻，或只在de 间接一只R de ＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式；(2)求只在ce 间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I 1；(3)求ce 和de 间线圈的匝数比n cen de.12．(2012·东莞模拟)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 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度表一昼夜示数相差4 800 kW·h.求： (1)输电效率η和输电线的总电阻r ；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？标准答案及解析：1．答案：B 2．解析：对于理想变压器，原、副线圈每一匝的磁通量均相等，且变化率也相同，A 、C 错，B 对．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率相同，为1∶1，D 对．答案：BD 3．解析：副线圈电压U 2＝12 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 1＝240 V ，副线圈中电流I 2＝2·PU＝1 A ，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝0.05 A. 答案：D 4．解析：交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值U ＝U m2，所以B 正确、A 错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气体，对理想变压器n 2n 1＝U 2m U 1m >5 0005＝1 000，C 正确、D 错误．答案：BC 5．解析：副线圈输出电压U 2＝220 V ＋U r ，n 1n 2＝U 1U 2＝11 000220＋U r <501，故A 错误.2πf ＝100π Hz ，f ＝50 Hz ，故B 错．I 2＝880220 A ＝4 A ，故C 项正确．由于理想变压器P 入＝I 22r ＋880 W>880 W ，故D 错．答案：C 6．解析：由图象可知U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，故ω＝2πT＝100π rad/s ，即输入电压u 的表达式u ＝202sin (100πt )V ，所以A 项错误．断开S 2后两灯泡串联，总电压仍为4 V ，所以L 1、L 2均不能正常发光，B 项错误．根据P 入＝P 出＝U 2R可知断开S 2后R 增大，P入变小，C 项错误．若S 1接2，由P ＝U 2R 可得P ＝4220W ＝0.8 W ，故答案为D. 答案：D 7．解析：原线圈的输入电压的有效值为U 1＝3112V ＝220 V ，当单刀双掷开关与a 连接时，U 2＝110U 1＝22 V ， A 正确；当t ＝0.01 s 时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B 错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，U 2′＝15U 1＝44 V ，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C 正确、D 错误．答案：AC8．解析：本题考查远距离输电及理想变压器的基本知识．由理想变压器输出决定输入可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，输入电压U 1为定值不变，升压变压器的匝数不变，输入电压不变，故输出电压U 2不变，由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2增加，由闭合电路欧姆定律：U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U 3减小，U 4减小，A 错误、B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损耗可得：P 3＝P 4，功率P 3也增加，故C 错误、D 正确．答案：BD 9．解析：由U 1U 2＝n 1n 2知U 1不变时，U 2也不变，故B 错误；由U 3＝U 2－P 1U 2R 知，电站的输出功率突然增大，U 3减小，又U 3U 4＝n 3n 4，故U 4也减小，A 正确；I 1＝P 1U 1＝400 A ，I 2＝ΔPR＝25 A ，I 2I 1＝n 1n 2＝25400＝116，所以C 正确；用10 000 V 高压输电，即U 2′＝10 000 V ，I 2′＝P 1U 2′＝10 A ，ΔP ′＝I 2′2R ＝8×102 W ，所以D 错误．答案：AC 10．解析：线圈Ⅱ两端的电压为：U 2＝n 2n 1U 1＝351 210×220＝6.36 V线圈Ⅲ两端的电压为：U 3＝n 3n 1U 1＝1 9251 210×220 V ＝350 V不计变压器自身的能量损耗，由能量转化和守恒定律 P 1＝P 2＋P 3I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3I 3＝I 1U 1－I 2U 2U 3＝0.066 2 A答案：0.066 2 A 350 V 11．解析：(1)由题图2知ω＝200π rad/s 电压瞬时值u ab ＝400sin(200πt ) V (2)电压有效值U 1＝200 2 V 理想变压器P 1＝P 2原线圈中的电流I 1＝P 1U 1，解得I 1≈0.28 A ⎝⎛⎭⎫或25 A .(3)设ab 间匝数为n 1，则U 1n 1＝U ce n ce ，同理U 1n 1＝U den de由题意知U 2ce R ce ＝U 2de R de ，解得n ce n de ＝R ceR de代入数据得n ce n de ＝43.答案：(1)u ab ＝400sin(200πt ) V(2)0.28 A ⎝⎛⎭⎫或25 A(2)4312．解析：(1)输送功率P ＝500 kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12 000 kW·h 输电线上损失的电能 ΔE ＝4800 kW·h 终点得到的电能E ′＝E －ΔE ＝7 200 kW·h ，所以输电效率 η＝E ′E＝60%输电线上的电流 I ＝PU＝100 A 输电线损耗功率 P r ＝I 2r ，其中P r ＝ΔEt＝200 kW得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P r ＝⎝⎛⎭⎫P U 2r ∝1U 2原来P r ＝200 kW ，现在要求P r ′＝10 kW ，解得输电电压应调节为U ′＝22.4 kV . 答案：(1)60% 20 Ω (2)22.4 kV。

变压器远距离输电参考答案

变压器远距离输电参考答案1、[思路点拨](1)副线圈两端的电压U 2与cd 两端的电压U cd 是否相等？为什么？提示：由于二极管的单向导电性，所以U 2≠U cd 。

(2)当负载R 变化时，原线圈中的电流和电压是否发生变化？为什么？提示：由于输入电压U 1决定输出电压U 2，所以不论负载如何变化，U 1、U 2均不变；由于输出电流I 2决定输入电流I 1，所以负载变化，I 1发生变化。

[解析] 根据变压器的工作原理、交流电的有效值解题。

变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，其中U 1、U 2是变压器原、副线圈两端的电压。

U 1＝U ab ，由于二极管的单向导电特性，U cd ≠U 2，选项A 错误。

增大负载电阻R 的阻值，负载的电功率减小，由于P 入＝P 出，且P 入＝I 1U ab ，所以原线圈上的电流I 1减小，即电流表的读数变小，选项B 正确。

c 、d 端的电压由输入电压U ab 决定，负载电阻R 的阻值变小时，U ab 不变，选项C 错误。

根据变压器上的能量关系有E 输入＝E 输出，在一个周期T 的时间内，二极管未短路时有U ab I 1T ＝U 2R ·T 2＋0(U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U ab I 2T ＝U 2RT ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确。

[答案] BD 2、解析：选BD 将额定电压为60 V 的用电器接在理想变压器的输出端，在闭合开关后，用电器正常工作，已知交流电压表和交流电流表(均为理想电表)读数分别为220 V 和2.2 A ，根据功率公式可以求出用电器消耗的功率为132 W ，因此A 选项不正确；再根据变压器变压公式和变流公式可知，U 1U 2＝n 1n 2和I 1I 2＝n 2n 1，联立可求得通过原线圈的电流的有效值为0.6 A ，所以选项B 正确；由于电流表显示的是有效值，因此通过副线圈电流的最大值为2.2 2 A ，故选项C 错误；根据变压器的变压公式可知，变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝11∶3，所以D 选项正确。

选修3-2变压器和远距离输电有答案

变压器远距离输电知识点一、理想变压器 1．构造和原理(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(2)原理：电磁感应的互感现象。

2．基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出。

(2)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2。

有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…。

(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1。

由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。

3．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图A 、B 所示。

(2)互感器⎩⎨⎧电压互感器：把高电压变成低电压，如图C 所示。

电流互感器：把大电流变成小电流，如图D 所示。

知识点二、远距离输电1．输电过程(如图2所示)：图2 2．电压损失(1)ΔU＝U－U′。

(2)ΔU＝IR。

3．功率损失(1)ΔP＝P－P′。

(2)ΔP＝I2R＝ΔU2 R。

4．输送电流(1)I＝P U。

(2)I＝U－U′R。

[思考判断](1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。

()(2)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。

()(3)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。

()(4)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。

()(5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。

()(6)高压输电通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。

()(7)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大。

() 答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√理想变压器的分析与计算1．关于理想变压器(1)变压器不能改变直流电压；(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率；(3)理想变压器本身不消耗能量；(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。

高考物理专题80变压器远距离输电练习含解析

专题80 变压器远距离输电1．变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中相当于一用电器，副线圈在副线圈电路中相当于电源.2.变压器的输入电压决定输出电压，但输入电流、功率却由输出电流、功率决定.3.远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器．1.(多选)(2020·安徽安庆市三模)如图1所示，为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压．某变电所将电压u 0＝11 000 2 sin 100πt (V)的交流电降为220 V 供居民小区用电，则变电所变压器( )图1A ．原、副线圈匝数比为50∶1B ．副线圈中电流的频率是50 HzC ．原线圈的导线比副线圈的要粗D ．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和答案 AB解析降压变压器输入电压的最大值为11 000 2 V ，则有效值为11 000 V ，则n 1n 2＝U 1U 2＝11 000220＝501，故A 正确．交流电的频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ，经过变压器后，交流电的频率不变，故B 正确．降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流，则副线圈导线比原线圈导线粗，故C 错误．副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和，而原、副线圈的电流不等，所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和，故D 错误．2．(2020·广西池州市期末)一种可视为理想变压器的铭牌如图2所示，根据所提供的信息，以下判断正确的是( ) 型号：PKT －12－3 000输入参数：220 V 50 Hz输出参数：12 V 3.0 A图2A ．副线圈的匝数比原线圈多B ．当变压器输出为12 V 和3 A 时，原线圈电流为9255 AC ．当原线圈输入交流电压220 V 时，副线圈输出直流电压12 VD ．当原线圈输入交流电压110 V 时，副线圈输出交流电压6 V答案 D解析根据铭牌U 1＝220 V>U 2＝12 V ，可知是降压变压器，根据变压比公式U 1U 2＝n 1n 2＝22012＝553，n 1>n 2，A 错误；当原线圈输入交流电压220 V 时，副线圈输出交流电压12 V ，根据P 1＝P 2知I 1＝U 2I 2U 1＝12×3220 A ＝955A ，B 错误；变压器变压后交流电频率不变，当原线圈输入交流电压220 V 时，副线圈输出交流电压12 V ，C 错误；当原线圈输入交流电压110 V 时，根据220 V 12 V＝n 1n 2＝110 V U 2，可知副线圈中输出交流电压6 V ，D 正确． 3.(多选)(2020·海南新高考3月诊断)如图3所示，一变压器原、副线圈匝数比为3∶1，原线圈输入电压u ＝152sin 50πt (V)，副线圈接有理想交流电压表和一电阻，电阻的阻值为2 Ω，则下列说法正确的是( )图3A ．输入电压的频率为50 HzB ．电压表的示数为5 VC ．电阻的电功率为25 WD ．当输入电压u 的最大值不变而频率升高时，电阻的电功率不变答案 BD解析原线圈输入电压u ＝152sin 50πt (V)，则角速度为ω＝50π rad/s ，所以原线圈中交流电的频率f ＝ω2π＝25 Hz ，所以输入电压的频率为25 Hz ，故A 错误；原线圈输入电压u ＝15 2 sin 50πt (V)，则原线圈输入电压的最大值为U m ＝15 2 V ，原线圈两端的电压有效值为U 1＝1522V ＝15 V ，电压表显示的是副线圈的输出电压有效值，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可知电压表的示数为U 2＝13U 1＝5 V ，故B 正确；电阻的电功率P R ＝U 22R ＝522W ＝12.5 W ，故C 错误；当输入电压u 的最大值不变，则原线圈输出电压有效值恒定，故副线圈的输入电压恒定不变，所以电阻的功率不变，故D 正确．4．(多选)(2020·四川德阳市二诊)如图4甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R 相连．若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是( )图4A ．变压器输入电压的最大值是220 VB ．电压表的示数是40 VC ．若电流表的示数为0.50 A ，变压器的输入功率是20 WD ．原线圈输入的正弦交变电流的频率是100 Hz答案 BC解析由题图乙可知交流电压最大值U m ＝220 2 V ，故A 错误；输入电压的有效值为220 V ，根据变压器电压与匝数成正比知电压表示数U 2＝211U 1＝40 V ，电压表的示数是40 V ，选项B 正确；流过电阻中的电流为0.5 A ，变压器的输入功率是P 入＝P 出＝U 2I 2＝40×0.5 W＝20 W ，故C 正确；变压器不改变频率，由题图乙可知交流电周期T ＝0.02 s ，可由周期求出正弦交变电流的频率是50 Hz ，故D 错误．5．(多选)(2020·山东潍坊市期末)在图5甲所示的理想变压器a 、b 端加上如图乙所示的交变电压．已知变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，R 1为热敏电阻(温度升高时，其电阻减小)，R 为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．下列判断正确的是( )图5A ．电压表V 1的示数为22 VB ．电压表V 2的示数为5.5 2 VC ．R 1处温度升高时，V 1示数与V 2示数的比值变小D ．R 1处温度升高时，V 1示数与V 2示数的比值变大答案 AD解析电压表V 1测的是原线圈两端的电压，即输入电压的有效值，由题图乙可知U 1＝2222V ＝22 V ，A 正确；原、副线圈的匝数比为4∶1，所以副线圈两端的电压为5.5 V ，电压表V 2测的是R 1两端的电压，应该小于5.5 V ，B 错误；R 1处温度升高时，R 1的阻值减小，R 的阻值不变，则R 1分得的电压变小，V 2的示数变小，而V 1的示数不变，所以V 1的示数与V 2的示数的比值变大，C 错误，D 正确．6.(多选)如图6所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，原线圈接入交变电流的电压有效值为U 0＝220 V ，n 0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、550匝、1 100匝、2 200匝．电动机M 的内阻r ＝4 Ω，额定电压U ＝220 V ，额定功率P ＝110 W ．下列判断正确的是( )图6A ．当选择挡位3时，电动机两端电压为110 VB ．当挡位由3变换到2时，电动机的功率减小C ．当选择挡位2时，电动机的热功率为1 WD ．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W答案 AB解析由电压与匝数的关系U 0∶U 3＝n 0∶n 3，可得U 3＝110 V ，A 正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B 正确；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I ＝P U ＝0.5 A ，热功率P r ＝I 2r ＝1 W ，输出功率为P 出＝P －P r ＝(110－1) W ＝109 W ，D 错误；没有达到额定功率时，热功率小于1 W ，C 错误．7．(2020·天津市河西区3月调研)如图7所示，原、副线圈匝数比为100∶1的理想变压器，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝310sin 314t (V)，则( )图7A ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为3.1 VB ．副线圈两端的电压频率为50 HzC ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，原线圈输入功率变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表和电流表的示数均变小答案 B解析 c 、d 两端电压的有效值U ＝U m 2＝3102V ，当单刀双掷开关与a 连接时，原线圈的电压的有效值为U ，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为U 2＝3101002V≈2.2 V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为2.2 V ，故A 错误；变压器不改变交流电的频率，由ω＝2πf ＝314 rad/s ，解得原线圈两端的电压频率为50 Hz ，所以副线圈两端的电压频率也为50 Hz ，所以B 正确；若将单刀双掷开关由a 拨向b ，由于原线圈的匝数变小，导致副线圈的电压增大，电流增大，两电表的示数均变大，副线圈的输出功率变大，由于原线圈输入功率和副线圈输出功率相等，所以原线圈输入功率变大，故C 、D 错误．8．(2020·全国第五次大联考)如图8甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为 1 000匝和100匝，R 1＝5 Ω，R 2＝10 Ω，电容器的电容C ＝100 μF.已知电容器上极板所带电荷量q 按图乙所示的正弦规律变化，则下列判断正确的是( )图8A ．电阻R 1的电功率为20 WB ．原线圈输入电压的有效值为100 VC ．穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.2 Wb/sD ．变压器原线圈中电流的周期为0.4 s答案 C解析副线圈电压的最大值U 2m ＝q C ＝20 V ，有效值U ＝10 2 V ，电阻R 1的电功率P 1＝U 2R 1＝40 W ，A 项错误；原线圈输入电压的有效值为100 2 V ，B 项错误；穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值U 1m n 1＝U 2m n 2＝0.2 Wb/s ，C 项正确；由题图乙知，副线圈中电流的周期为0.04 s ，而变压器不能改变交变电流的周期，故原线圈中电流的周期也为0.04 s ，D 项错误．9．(多选)(2019·安徽蚌埠市第二次质检)如图9所示，电路中的变压器为理想变压器，U 为正弦式交变电压，R 为变阻器，R 1、R 2是两个定值电阻，A 、V 分别是理想电流表和理想电压表，则下列说法正确的是( )图9A ．闭合开关S ，电流表示数变大、电压表示数变小B ．闭合开关S ，电流表示数变小、电压表示数变大C ．开关S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变小D ．开关S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，电流表、电压表示数均变大答案 AC解析闭合开关S ，负载总电阻变小，变压器的输出功率增大，副线圈的电流增大，根据I 1I 2＝n 2n 1可知变压器的输入电流增大，即电流表示数变大，变阻器R 两端电压增大，根据串联分压可知变压器的输入电压减小，根据U 1U 2＝n 1n 2可知变压器的输出电压减小，电压表示数变小，故A 正确，B 错误；开关S 闭合时，变阻器滑片向左移动的过程中，变阻器R 的阻值增大，两端电压增大，根据串联分压可知变压器的输入电压减小，根据U 1U 2＝n 1n 2可知变压器的输出电压减小，电压表示数变小，根据欧姆定律可知副线圈的电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1可知变压器的输入电流减小，即电流表示数变小，故C 正确，D 错误．10．(2020·江西吉安市期末)如图10所示为节日彩灯供电电路图，变压器为理想变压器，所有灯泡相同，在A 、B 两端接入电压恒定的正弦交流电，若发现灯泡的灯光较暗，为使灯泡正常发光，需要调节滑动变阻器R 2的滑片，下列调节及结果判断正确的是( )图10A ．应将滑动变阻器R 2滑片向右移B ．调节后，变压器原线圈输入电压变小C ．调节后，电阻R 1消耗的功率变小D ．调节后，滑动变阻器R 2两端的电压增大答案 B解析设A 、B 端输入的电压为U ，原线圈中的电流为I ，则U ＝IR 1＋(n 1n 2)2I (R 2＋R L )，其中R L 为灯泡的总电阻，为使灯泡变亮，电流I 需要增大，R 2需要减小，滑片应向左移，A 项错误；原线圈中电流增大，R 1消耗的功率增大，其电压增大，变压器原线圈输入的电压减小，B 项正确，C 项错误；副线圈两端的电压减小，灯泡两端的电压增大，因此滑动变阻器R 2两端的电压减小，D 项错误．11．(多选)(2020·广东佛山市二模)如图11所示，某学习小组模拟远距离输电，手摇发电机产生e ＝102sin 8πt (V)稳定的交流电．通过升、降压比相同(n 1∶n 2＝n 4∶n 3)的两个变压器给三个相同的灯泡供电．若变压器为理想变压器．则( )图11A ．闭合开关S 1，灯泡L 1两端电压为10 VB ．闭合开关，通过灯泡电流的频率都为4 HzC ．开关全闭合时，输电线消耗的电功率最大D ．依次闭合开关S 1、S 2、S 3，直至三个开关全部闭合，在此过程中灯泡L 1越来越亮答案 BC解析升压变压器原线圈电压有效值为U 1＝1022V ＝10 V ，升压变压器和降压变压器匝数比相同，但因输电导线上有电压损失，可知降压变压器的次级电压小于10 V ，即闭合开关S 1，灯泡L 1两端电压小于10 V ，选项A 错误；交流电的频率为f ＝ω2π＝8π2πHz ＝4 Hz ，变压器不改变交流电的频率，可知闭合开关，通过灯泡电流的频率都为4 Hz ，选项B 正确；开关全闭合时，降压变压器输出消耗的功率最大，次级电流最大，初级电流也是最大，输电线上的电流最大，根据P ＝I 2r 可知，此时输电线消耗的电功率最大，选项C 正确；依次闭合开关S 1、S 2、S 3，直至三个开关全部闭合，在此过程导线上的电流越来越大，降压变压器初级电压逐渐减小，次级电压逐渐减小，则灯泡L 1两端电压逐渐减小，即L 1越来越暗，选项D 错误．12．(多选)(2019 ·浙南名校联盟期末)位于温州乐清市磐石镇的温州发电厂，是浙江省跨世纪重点能源工程之一，其中一期工程输送功率为70 MW ，发电机的输出电压随时间变化如图12甲所示．通过如图乙所示的电路向县域输电，其中输电电压为70 kV ，输电线总电阻为4 Ω，在用户端用理想降压变压器把电压降为220 V ，忽略降压变压器到用户的输电线上的电阻．以下说法正确的是( )图12A ．用户端交变电流频率为50 HzB ．降压变压器原、副线圈匝数比为300∶1C ．0～0.01 s 发电机线圈磁通量的变化量为零D ．输电线上损失的功率为4×108W答案 AB解析由题图甲知f ＝1T ＝50 Hz ，变压器不改变交变电流的频率，所以用户端交变电流的频率为50 Hz ，故A 正确；输电线上的电流I ＝P U ＝70×10670×103 A ＝103 A ，输电线上的电压损失为U 损＝IR ＝4×103 V ，降压变压器原线圈两端的电压U 1＝U －U 损＝66×103V ，降压变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝66×103220＝3001，故B 正确；0～0.01 s 为半个周期，发电机线圈磁通量的变化量为2BS ，故C 错误；输电线上损耗的功率P 损＝I 2R ＝4×106 W ，故D 错误．13．(2020·河南、广东、湖北、湖南四省部分学校联考)如图13所示为远距离交流输电的简化电路图，升压变压器与发电厂相连，降压变压器与用户相连，两变压器均为理想变压器，发电厂输出发电功率P 、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻保持不变．当升压变压器原、副线圈匝数比为k 时，用户得到的功率为P 1，则当升压变压器的原、副线圈匝数比为nk 时，用户得到的电功率为( )图13A ．(1－n 2k 2)P ＋n 2k 2P 1B ．(1－n 2)P ＋n 2P 1C ．(1－1n 2k2)P ＋P 1n 2k 2 D ．(1－1n 2)P ＋P 1n2 答案 B解析原、副线圈的匝数比为k ，根据变压器的规律可得I ∶I 1＝1∶k据能量守恒可得P －P 1＝I 12R ＝k 2I 2R当升压变压器的原、副线圈匝数比为nk 时，用户得到的功率为P 1′＝(1－n 2)P ＋n 2P 1.。

理想变压器和远距离输电物理模型-2024年高考物理热点及参考答案

理想变压器和远距离输电物理模型1.高考中交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述、交流电有效值、变压器的规律及动态分析、远距离输电等知识点。

对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。

远距离输电问题应该分段分析，注意各段电压、电流、功率的关系。

掌握输送电过程中功率损失和电压损失。

2.理想变压器和远距离输电问题有时也和电磁感应一起考查，熟练应用法拉第电磁感应定律、楞次定律判断感应电动势、感应电流的方向。

一.理想变压器基本模型(1)理想变压器的构造、作用、原理及特征。

构造：两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。

作用：在办理送电能的过程中改变电压。

原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。

特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。

(2)理想变压器的理想化条件及规律如图所示，在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势。

根据法拉第电磁感应定律，有ε1=n 1Δφ1Δt ,ε2=n 2Δφ2Δ忽略原、副线圈内阻，有U 1=ε1,U 2=ε2。

另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同，于是又有Δφ1=Δφ2。

由此便可得理想变压器的电压变化规律为U 1U 2=n1n 2。

在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”)，有P 1=P 2，而P 1=I 1U 1，P 2=I 2U 2。

于是又得理想变压器的电流变化规律为I1I 2=n 2n 1。

由此可见：①理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别)。

②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。