专题11变压器远距离输电-年高考物理母题题源系列

高中物理学习材料
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【母题来源一】2015年安徽卷第16题
【母题原题】16．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。

现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A。

则下列说法正确的是：（）
A．电压表V1示数增大
B．电压表V2、V3示数均增大
C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c d
的方向滑动
【母题来源二】 2015年福建卷15题
【母题原题】15. 图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2 。

在T 的原线圈两端接入一电压sin m u U t ω=的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为： （ ）
212.()
4m U n A n r 221B.()4m
U n n r
2212C.4()()m n P r n U 2221D.4()()m n P r n U
【命题意图】 考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生的理解能力和综合分析能力。

【考试方向】 对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量；
二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。

【得分要点】 1、 电压器的几个常用关系： （1）电压关系：
2121n n U U =或者t
n U n U ∆∆Φ
=
=2211或者t n U n U n U ∆∆Φ==== 332211（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。

（2）电流关系：根据P 入=P 出可求出，
1
2
21n n I I =或者n 1I 1=n 2I 2或者n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+n 4I 4+n 5I 5+…（有多个副线圈时）。

（3）功率关系：P 入＝P 出，即I 1U 1＝I 2U 2（一个副线圈）或者I 1U 1＝I 2U 2+I 3U 3+I 4U 4+…（多个副线圈）。

（4）各物理量之间的制约关系：输入电压U 1决定输出电压U 2；输出功率P 出决定输入功率P 入；输出电流
I 2决定输入电流I 1。

对于动态变化问题，求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化，据闭合电路欧姆定律判断干路电流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功率”这个结论。

2、解远距离输电问题必备技巧
（1）正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量． （2）抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流． （3）计算电路功率问题时常用关系式：R U
P R I P 2
2
)(
==∆，注意输电线上的功率损失和电压损失． （4）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定．
【母题1】如图所示，理想变压器的原线圈接正弦交变电流，副线圈接电动机，原、副线圈的匝数比n 1：n 2=2：1，电动机线圈电阻为R ．当输入端接通电源后，理想电流表读数为I ，电动机带动一质量为m 的重物以速度v 匀速上升．若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为： （ ）
A．4IR＋mgv
I
B．
mgv
I
C．4IR D．
1
4
IR＋
mgv
I
【母题2】如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压－时间图象。

原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中交流电流表的示数为1A，则：（）
A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为311V
B.变压器输出端所接电压表的示数为222V
C.变压器输出端交变电流的频率为50Hz
D.变压器的输出功率为2202W
【母题3】理想变压器原线圈的匝数为1100匝，副线圈的匝数为25匝，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P 为滑动变阻器的滑片。

则： （ ）
A ．副线圈输出电压的频率为100Hz
B ．副线圈输出电压的有效值为7V
C ．P 向左移动时，变压器原、副线圈的电流都减小
D ．P 向左移动时，变压器的输入功率增加
【母题4】如图甲为理想变压器的示意图，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，R 1为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R 1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： （ ）
A ．输入变压器原线圈的交流电压的表达式为362sin 50u tV π=
B ．变压器原、副线圈中的电流之比为4：l
C ．t=0.0ls 时，发电机的线圈平面位于中性面
D ．R 1温度升高时，变压器的输入功率变小
【母题5】如图所示，一理想变压器原线圈匝数n 1=1000匝，副线圈匝数n 2=200匝，原线圈接交变电源，电压2202sin100()u t V π=。

副线圈接电动机，电动机内阻为5Ω，电流表A 2示数为2A ，电表对电路的影响忽略不计。

则： （ ）
A ．此交流电的频率为100Hz
B ．此电动机输出功率为68W
C ．电流表A 1示数为10A
D ．电压表示数为2202V
【母题6】（多选）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，副线圈接有电压表、光敏
电阻R(其阻值随光强增大而减小)、“12V、6W”的小灯泡D。

电流表、电压表均为理想电表。

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：（）
A．电压u的频率为100 Hz
B．电压表的示数为22V
C．照射R的光变弱时，电流表的示数变大
D．调节照射R的光强度，可以使灯泡D正常发光
【母题7】（多选）如图为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1=n4＜n2=n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表．当a、b端接入低压交流电源时，则：（）
A．A1、A3的示数相等 B．A1、A2、A3的示数相等
C．A1的示数大于A2的示数 D．A2的示数大于A3的示数
【母题8】（多选）如图所示，M 是小型理想变压器，原、副线圈匝数之比12:10:1n n =，接线柱a 、b 接正弦交变电源，电压311sin100()u t V π=．变压器右侧部分为火警系统原理图，其中2R 为半导体热敏材料制成的传感器，其电阻随温度升高而减小；1R 为定值电阻．下列说法正确的是： （ ）
A ．变压器副线圈中电流的频率为50Hz
B ．电压表1V 的示数为31.1V
C ．当2R 所在处出现火警时，变压器原线圈的输入功率变大
D ．当2R 所在处出现火警时，电压表2V 的示数变小，电流表A 的示数变小
【母题9】如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且
n 1：n 2=n 4：n 3。

当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是： （ ）
A．用户的电压U4增加
B．恒有U1：U2=U4：U3
C．输电线上损耗的功率减小
D．发电机的输出功率不变
【答案】B
【母题10】某同学模拟“远距离输电”，将实验室提供的器材连接成如图所示电路，A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变。

保持A的输入电压不变，开关S断开时，灯L1正常发光。

则：（）
A．仅闭合S，L1变亮 B．仅闭合S，A的输入功率变小
C．仅将滑片P上移，L1变亮 D．仅将滑片P上移，A的输入功率变小。