河南省高考物理总复习 第10章 第2讲 变压器 电能的输送课时限时检测
高考物理一轮复习 10.2变压器、电能的输送课件
A．通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR＝
2
cos100πt(A)
B．电流表A的读数为0.1 A
C．电流表A的读数为
2 10
A
D．电压表的读数为Um＝10 2 V
A．U＝110 V，I＝0.2 A
B．U＝110 V，I＝0.05 A
C．U＝110 2 V，I＝0.2 A
D．U＝110 2 V，I＝0.2 2 A 解析：在副线圈电路中，I2＝UP2＝22220WV＝0.1 A，再根据
U1 U2
＝
n1 n2
及
I2 I1
＝
n1 n2
，得U1＝110
V，I1＝0.2
答案：CD
考点探究讲练
考点深析 拓展延伸 详讲精练
一 对理想变压器的理解 1．关于理想变压器的四点说明 (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．
第二讲 变压器、电能的 输送
基础自主温故
回扣教材 夯实基础 落实考点
[考点自清] 1．变压器 主要构造 变压器是由闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个 线圈 组成的，如 右图． 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．工作原理 (1)电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、 方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化． (2)变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势 ，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． (3) 互感现象 是变压器工作的基础．
[基础自测] 2．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压 变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不 变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )
高中物理第一轮总复习 第10章 第2讲 变压器 电能的输送学案(教师版)新人教版
高中物理第一轮总复习第10章第2讲变压器电能的输送学案（教师版）新人教版工作原理：互感原理(穿过初级铁芯的磁通量的变化率等于穿过次级铁芯的磁通量的变化率之和)规律：制约关系：(1)输入功率由输出功率决定．(2)输出电压是由输入电压与匝数比共同决定．(3)输入电流是由输出功率与输入电压共同决定．二、远距离输电解答1．理想变压器及其原、副线圈基本量的关系是怎样的？解答2．怎样分析变压器中各物理量的制约关系？3.远距离输电过程中具体过程分析(1)画出远距离输电的示意图，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻．并规范的在图中标出相应的物理量符号．一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为n1、n1′、n2、n2′，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示．从图1021中应该看出功率之间的关系是：P1＝P1′，P2＝P2′，P1′＝P r＋P2.②若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减少输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地．注意：电路中的电阻和负载中的电阻都是等效电阻，在计算导线中的电阻时，如果知道单位长度上的电阻阻值，计算导线的长度时要注意导线是双向的．1．理想变压器的原理与规律例1：如图10－2－2所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，副线圈匝数n2＝180匝，交流电源的电压U1＝220 sin120πt V，电阻R＝45Ω，电压表、电流表均为理想电表，则()图10－2－2A．交流电的频率为50HzB. 的示数约为0.13AC. 的示数约为1.1AD. 的示数为36V解析：由交流电源的电压表达式知：120π＝2πf，即此交流电的频率为60Hz，选项A错．由交流电源的电压表达式知：此交流电的有效值为220V.答案: BD方法点拨：变压器的输出功率决定输入功率，且变压器不会改变电流的周期和频率．变式训练1：如图1023所示，原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时( )A．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∶1图1023BCD2．变压器的动态分析例2：(2010·山东卷)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图10－2－2甲所示，副线圈所接电路如图10－2－4乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是()图10－2－4A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加答案：AD方法点拨：这类问题主要是通过改变原副线圈的匝数或改变用电器的阻值来设置动态的，处理这类问题时，首先要分清变量和不变量，再根据理想变压器中电压、电流、功率的制约和与匝数的关系解答．变式训练2：如图1025所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是( )A．U2变小、I3变小B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小D．I1变大、I2变大图1025解析：因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．答案：BC3．远距离输电例3：(2010·江苏卷)在如图10－2－6所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()图10－2－6A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案：CD方法点拨：升压变压器与降压变压器的联系点是关联整个输电的关键．具体的方法是电压关联(U2＝U r＋U3)、电流关联(I2＝I r＝I3)、功率关联(P2＝P r＋P3)．核心思路就是升压变压器的副线圈为电源，导线与降压变压器的原线圈为用电器．变式训练3：某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加将导致( ) A．升压变压器初级线圈中的电流变小B．升压变压器次级线圈两端的电压变小C．高压输电线路的电压损失变大D．降压变压器次级线圈两端的电压变大C4．互感器例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：电流互感器要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．【答案】A方法点拨：互感器是按比例变换电压或电流的设备，互感器的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化，互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全．变式训练4：如图1027所示，L1和L2是高压输电线，利用甲、乙可以测输电线路电压和电流．若已知甲的原副线圈匝数比为1000∶1，乙的原副线圈匝数比为1∶100，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为1A，则( )图1027答案：ABCA．甲是电压互感器B．乙是电流互感器C．输电线的输送功率为2.2×107WD．输电线的输送功率为2.2×103W。
高考物理总复习第十章 第2讲 变压器、电能的输送
2013-11-27
有志者事竟成
19
高考复习· 物理
考点二
电能的输送
3.通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率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P1，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P2，则 P2 P1和 分别为( P1 )
P kU
2
R.若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，副线圈输出
P 电压为nkU，输出电流I′＝ nkU ，线路损耗的电功率为P2＝ I′
2
P 1 2 P2 R＝nkU R. ＝ 2，D项正确，A、B、C项错误． P1 n
高考复习· 物理
第十章 交变电流 传感器
2013-11-27
有志者事竟成
1
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第二讲
变压器
电能的输送
回扣教材
题型归类
误区反思
双基限时练
2013-11-27
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2
高考复习· 物理
回扣教材•自主学习
2013-11-27
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3
高考复习· 物理
知 识 梳 理
一、变压器原理 1．构造和原理．(如图10－2－1所示)
2013-11-27
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高考复习· 物理
图10－2－4
2013-11-27
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高考复习· 物理
A．电压表的示数等于5 V 5 B．电压表的示数等于 V 2 n2 C．实现点火的条件是 >1 000 n1 n2 D．实现点火的条件是 <1 000 n1
高考高考物理大一轮复习十 交变电流 第2讲 变压器电能的输送课时作业
定额市鞍钢阳光实验学校第2讲变压器电能的输送一、单项选择题1．(山东卷改编)如图K1021，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A．以下判断正确的是( )图K1021A．变压器输入功率为484 WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6 2 AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶32．(广东深圳五校联考)一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶1，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图K1022所示，副线圈仅接入一个R＝10 Ω的电阻，则( )图K1022A．流过电阻R的最大电流是1.0 AB．变压器的输入功率是20 WC．与电阻R并联的电压表的示数是20 VD．在1秒内电流方向改变50次3．如图K1023所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2，当只闭合S1时，电流表示数为1 A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2 A，则n1∶n2为( )图K1023A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶44．如图K1024甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1＝10匝和n2＝100匝，副线圈接有1000 Ω的电阻，原线圈与电阻不计的导线构成闭合回路，其中圆形区域的面积为S＝0.4πm2．在该圆形区域内有如图乙所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过，则内阻不计的电流表的示数为(提示：B＝B0sinωt，则ΔBΔt＝B0ωcosωt)( )甲乙图K1024A．14.1 A B．0.14 AC．1.41 A D．2.00 A5．(湖北孝感联考)如图K1025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＝20 2sin 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( )图K1025A．开关接通后，氖泡的发光频率为50 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6．(河南焦作联考)如图K1026所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，且R0＝R1＝R2，电流表、电压表均为理想电表．原线圈接u＝220 2sin (314t) V的交流电源．起初开关S处于断开状态．下列说法中错误．．的是( )图K1026A．电压表示数为22 VB．当开关S闭合后，电压表示数变小C．当开关S闭合后，电流表示数变大D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大二、多项选择题7．如图K1027所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝100 2sin 50πt V，O是副线圈中心抽出的线头，R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，则( )图K1027A．开关S断开时，电流表的示数为0.05 AB．开关S闭合时，电流表的示数为0.05 AC．开关S闭合时，两电阻总的电功率为203WD．开关S断开时，两电阻总的电功率为203W8．如图K1028甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为5∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，R t为阻值随温度升高而变大的热敏电阻，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，则下列说法中正确的是( )甲乙图K1028A．输入变压器原线圈的交流电压的表达式为u＝36 2sin 50πt VB．t＝0.015 s时，发电机的线圈平面与磁场方向垂直C．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶5D．R t温度升高时，电流表的示数变小，电压表的读数不变9．如图K1029，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．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，则( )图K1029A．U ab∶U cd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍三、非选择题10．有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图K10210所示，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R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V，40 W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：图K10210(1)发电机输出功率多大？(2)发电机电动势多大？(3)输电效率是多少？(4)若使用灯数减半并正常发光，则发电机输出功率是否减半？11．三峡水利电力枢纽工程是长江流域治理开发的一项重大举措，又是全世界已建、在建的最大规模的水利枢纽工程．枢纽控制流域面积1.0×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3．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时的总发电功率)为P＝1.82×107 kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010kW·h.该工程已于全部竣工，成为“西电东送”的中部通道，主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的用电紧张局面．阅读上述材料，解答以下问题(水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10 m/s2)：(1)如果三峡电站上、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的表达式，并计算效率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为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率为P1＝4.5×106 kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500 kV，而发电机输出的电压为U0＝18 kV，要使输电线上损耗的功率为输电总功率的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．第2讲 变压器 电能的输送1．D2．C 解析：由图象可知，原线圈中电压的最大值为220 2V ，所以电压的有效值为220 V ，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为20 V ，副线圈的电阻为10 Ω，所以电流为2 A ，所以A 错误；电压表测量的是电压的有效值，所以电压表的读数为20 V ，所以C 正确；原、副线圈的功率是相同的，由P ＝UI ＝20×2 W＝40 W ，所以变压器的输入功率是40 W ，所以B 错误；从图中可以得出交流电的频率为f ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz ，线圈每转动一圈，电流方向改变两次，所以在1 s 内电流方向改变100次，D 错误．3．B 解析：变压器原、副线圈的磁通量变化率相同，所以U ∶U 1∶U 2＝n ∶n 1∶n 2，根据能量守恒，输出功率等于输入功率，所以有当只闭合S 1时UI ＝U 21R 1，当S 1和S 2都闭合时，UI ′＝U 21R 1＋U 22R 2＝4U 21＋U 224R 1，代入数据I ＝1 A 、I ′＝2 A 可得U 22＝4U 21，即U 1∶U 2＝1∶2，所以n 1∶n 2＝1∶2，选项B 对．4．C 解析：U 1＝ΔB Δt ·S ＝B 0ωcos ωt ·0.4π，由图象中读出B 0和ω，代入得U 1＝20cos ωt (V)，副线圈中U 2的有效值为100 2 V ，I 2＝U 2R＝0.1 2A ．根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝ 2 A.5．B 解析：由u ＝20 2sin 100πt (V)可知，交流电压频率为50 Hz ，在一个周期内，交变电流两次超过100 V 电压，所以氖泡的发光频率为100 Hz ，选项A 错误；变压器输入电压有效值为U 1＝20 V ，输出电压有效值U 2＝n 2n 1U 1＝5×20 V＝100 V ，开关接通与断开后，电压表的示数均为100 V ，选项B 正确，C 错误；开关断开后，氖泡不发光，消耗电能变小，变压器的输出功率变小，选项D 错误．6．A7．AC 解析：由电压公式知输入电压的有效值为U 0＝100 V ，S 断开时，根据电压与匝数成正比知输出电压为10 V ，S 断开时，由欧姆定律知，副线圈中的电流为105＋15A ＝0.5 A ，根据电流与匝数成反比得，原线圈中电流为0.05A ，故A 正确；开关S 断开时，两电阻总的电功率为UI ＝10×0.5＝5 W ，故D 错误；S 闭合时，相当于有两个副线圈，电压仍然与匝数成正比，但电流与匝数不再成反比，因O 是副线圈中心抽出的线头，两电阻两端电压均为5 V ，两副线圈中电流分别为I 1＝55 A ＝1 A 和I 2＝515 A ＝13A ，所以由IU 0＝I 1U 1＋I 2U 2得，原线圈中电流为I ＝1×5＋13×5100 A ＝115 A ，故B 错误；S 闭合时，两电阻总的电功率为P 总＝I 1U 1＋I 2U 2＝203W ，故C 正确．8．CD 解析：由于交流电的周期为0.02 s ，故角速度为100π rad/s ，而表达式中的角速度显示为50π rad/s，故选项A 错误；当t ＝0.015 s 时，sin(100π×0.015)＝sin 1.5π＝－1，故此时的电动势最大，即发电机的线圈平面与磁场方向平行，选项B 错误；因为变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，故变压器原、副线圈中的电流之比为1∶5，选项C 正确；当R t 温度升高时，由于变压器的副线圈的电压不变，故电流表的示数变小，原线圈的电压也是不变的，故电压表的读数不变，选项D 正确．9．BD 解析：设副线圈两端电压为U 2，则有U ab U 2＝n 1n 2，由于二极管具有单向导电性，根据有效值定义可知，U 22R ×T 2＝U 2cdR T ，则U cd ＝U 22，故选项A 错误；增大负载电阻，则变压器的输出功率减小，输入功率也减小，由P 1＝U ab I 1可知，电流表读数减小，选项B 正确；cd 间的电压U cd 与R 大小无关，选项C 错误；将二极管短路，变压器的输出功率P 2＝U 22R ＝2U 2cd R，为原来的2倍，由P 2＝P 1＝U ab I 1可知，电流表的读数变为原来的2倍，选项D 正确．10．解：(1)对降压变压器：U 2′I 2＝U 3I 3＝nP 灯＝22×6×40 W＝5280 W而U 2′＝41U 3＝4×220 V＝880 V所以I 2＝nP 灯U 2′＝5280880A ＝6 A对升压变压器：U 1I 1＝U 2I 2＝I 22R ＋U 2′I 2＝62×4 W＋5280 W ＝5424 W.所以P 出＝5424 W.(2)因为U 2＝U 2′＋I 2R ＝880 V ＋6×4 V＝904 V所以U 1＝14U 2＝14×904 V＝226 V又因为U 1I 1＝U 2I 2，所以I 1＝U 2I 2U 1＝24 A所以E ＝U 1＋I 1r ＝226 V ＋24×1 V＝250 V.(3)η＝P 有用P 出＝5280 W5424 W＝97%.(4)电灯减少一半时，n ′P 灯＝2640 WI 2′＝n ′P 灯U 2′＝2640880A ＝3 A所以P 出′＝n ′P 灯＋I 2′2R ＝(2640＋32×4) W＝2676 W发电机的输出功率减少一半还要多．11．解：(1)电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式为η＝E 电E 重力＝W 年发电M 年gH ＝W ρQgH代入数据解得η＝8.40×1010×103×3600 J1.0×103×4.51×1011×10×100 J×100%≈67.1 %. (2)根据公式P ＝Wt得t ＝W P ＝8.40×10101.82×107×24天≈192.3天．(3)升压变压器的变压比n 1n 2＝U 0U ＝18500＝9250输电线中的电流I ＝P 1U ＝4.5×106500A ＝9.0×103A输电线上损耗的电功率P 损＝5%P 1＝I 2R 线 输电线路的总电阻R 线＝0.05P 1I 2＝0.05×4.5×106×1039.0×1032Ω≈2.78 Ω.。
高三物理一轮复习 第十章 第2讲 变压器电能的输送2
峙对市爱惜阳光实验学校第十章第2讲变压器、电能的输送2(时间45分钟，总分值100分)一、选择题(此题共10小题，每题7分，共70分．在每题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)1.图10－2－15(2021·模拟)原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有( )A．只增加原线圈的匝数n1B．只减少副线圈的匝数n2C．只减少负载电阻R的阻值D．只增大负载电阻R的阻值2．如图10－2－16所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感强度大小B＝210T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V60 W〞灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，以下说法正确的选项是( )图10－2－16A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B．线框中产生交变电压的表达式为u＝5002sin (200t) VC．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D．允许变压器输出的最大功率为2 200 W3.图10－2－17(2021·课标高考)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某．一升压式自耦调压变压器的电路如图10－2－17所示，其副线圈匝数可调．变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，那么U2和I1分别约为( )A．380 V和 A B．380 V和 AC．240 V和 A D．240 V和 A4．(2021·昆明一中模拟)如图10－2－18所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.20 A．以下判断中正确的选项是( )图10－2－18A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1.0 AD．电流表A2的示数为0.4 A5．(2021·渭拟)如图10－2－19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)．氖泡在两端电压到达100 V时开始发光，以下说法中正确的有( )图10－2－19A．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6．(2021·山模拟)如图10－2－20所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 100匝，副线圈匝数n2＝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，那么以下说法错误的选项是( )图10－2－20A．交流电的频率为50 HzB．电流表○A1的示数为0.2 AC．电流表○A2的示数为 2 AD．电压表的示数为44 V7．如图10－2－21甲所示，原线圈所加交流电压按图10－2－21乙所示规律变化，通过一台降压变压器给照明电路供电，照明电路连接导线的总电阻R ＝0.5 Ω，假设用户端能使55盏“220 V 40 W〞的电灯正常发光．那么( )甲乙图10－2－21A．副线圈中的电流为211AB．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u1＝1 000sin (100πt) VC．原线圈输入的总功率为2 200 WD．降压变压器的匝数比为n1∶n2＝40∶98．如图10－2－22所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB间加一正弦式交流电压，在输出端BP间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头P的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q，那么( )图10－2－22A．只将Q向下移动时，灯泡的亮度变大B．只将Q向下移动时，电流表的读数变大C．只将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D．只提高输入端的电压U时，电流表的读数变大9．()某小型水电站的电能输送示意图如图10－2－23所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝2202sin (100πt) V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．假设将变压器视为理想变压器，那么以下说法中错误的选项是( )图10－2－23A．通过R0电流的有效值是20 AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C．升压变压器T1的输出电压于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率10．(一中质检)如图10－2－24所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c、d相接．c、d两个端点接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0.匀强磁场的磁感强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为l(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑动变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，那么( )图10－2－24A．滑动变阻器上消耗的功率为P＝10I2RB．变压器原线圈两端的电压U1＝10IRC．取ab在环的最低端时t＝0，那么导体棒ab中感电流的表达式是i＝2 I sin ωtD．ab沿环转动过程中受到的最培力F＝2BIl二、非选择题(此题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(14分)如图10－2－25所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V0.25 W〞，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：图10－2－25(1)降压变压器原、副线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．12．(16分)(2021·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)假设想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站使用多高的电压向外输电？ 答案及解析1.【解析】 由n 1n 2＝U 1U 2知，当n 1增大时，U 2减小，当减小n 2时，U 2也减小，又根据P 入＝P 出＝U 22R知，A 、B 、D 均错误，C 正确．【答案】 C2．【解析】 图示位置穿过线框的磁通量最大，但由于没有边切割磁感线，所以无感电动势，磁通量的变化率为零，A 选项错误；线框中交变电压u ＝NBSωsin ωt ＝5002sin (200t ) V ，B 选项正确；变压器原、副线圈匝数之比n 1n 2＝U 1U 2＝500220＝2511，C 选项错误；变压器输出的最大功率于输入的最大功率P ＝UI ＝500×10 W＝5 000 W ，D 选项错误．【答案】 B3.【解析】 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，即P入＝P 出＝U 1I 1，解得I 1＝2×103220 A≈ A ，选项B 正确；选项A 、C 、D 错误． 【答案】 B4．【解析】 对于理想变压器，P 1＝U 1I 1＝220×0.20 W＝44 W ，那么负载电阻消耗的功率P 2＝P 1＝44 W ，据P 2＝U 22R，得U 2＝P 2R ＝44×44 V ＝44 V ，那么n 1n 2＝U 1U 2＝22044＝5，故B 正确，A 错误；A 2的读数I 2＝U 2R ＝4444 A ＝1 A ，故C 正确，D 错误．【答案】 BC5．【解析】 交变电压的频率为f ＝100π2π Hz ＝50 Hz ，一个周期内电压两次大于100 V ，即一个周期内氖泡能发光两次，所以其发光频率为100 Hz ，A 正确；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＝2022 V＝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；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 错误；开关断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决输入功率，D 错误．【答案】 AB6．【解析】 由交流电源的电压瞬时值表达式可知，ω＝100π rad/s，所以频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A 项说法正确；理想变压器的电压比于线圈匝数比，即n 1n 2＝U 1U 2，其线圈电压的有效值U 1＝220 V ，U 2＝n 2n 1U 1＝44 V ，故D 项说法正确；I 2＝U 2R ＝1 A ，故C 项说法错误；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 项说法正确．综上所述，说法错误的选项是C 项．【答案】 C7．【解析】 每盏灯泡正常发光时的电流I 0＝P U ＝211A ，灯泡正常发光时，副线圈电流I 2＝NI 0＝10 A ，A 项错误；根据图象，原线圈两端电压的瞬时值表达式为u 1＝1 414sin (100πt ) V ，B 项错误；照明电路连接导线损失的功率为50 W ，所以原线圈输入的总功率为2 250 W ，C 项错误；副线圈两端电压U 2＝U 0＋I 2R ＝225 V ，所以n 1n 2＝U 1U 2＝1 000225＝409，D 项正确．【答案】 D8．【解析】 将Q 向下移动时，R 阻值增大．电路中电阻增大，电流减小，故B 项错误；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A 项错．将P 沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C 项错．提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D 项正确．【答案】 D9．【解析】 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0电流的有效值是20 A ，选项A 正确；降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1，选项B 正确；升压变压器T 1的输出电压于降压变压器T 2的输入电压加上输电线上损失的电压，选项C 错误；升压变压器T 1的输出功率于降压变压器T 2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D 正确． 【答案】 C10．【解析】 由于电流表示数为有效值，由I I 2＝n 2n 1可知I 2＝10I ，故P ＝100I 2R ，选项A 错误；变压器原线圈两端电压为U 1＝n 1n 2×10IR ＝100IR ，选项B错误；从最低点开始计时，那么导体棒中感电流的瞬时值的表达式为i ＝2I cosωt ，选项C 错误；导体棒中电流最大值为2I ，所以F ＝2BIl ，选项D 正确．【答案】 D 11．【解析】 (1)彩色小灯泡额电流I L ＝P U ＝124A ，副线圈总电流I 2＝24I L＝1 A.变压器输入功率于U 1I 1＝U 2I 2＝6 W 变压器原线圈电路中，利用欧姆律可得E ＝U 1＋I 1R ＝U 2I 2I 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1，代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3 A 舍去，根据题意是降压变压器，I 1<I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31.(2)发电机的输出功率P ＝I 1E ＝7 W. 【答案】 (1)3∶1 (2)712．【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 ＝4 800 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 ∝1U2原来P r ＝200 kW ，现在要求P ′r ＝10 kW ，解得输电电压调节为U ′＝2 kV. 【答案】 (1)60% 20 Ω (2)2 kV。
河南省高考物理总复习讲义 第10章 第2讲 变压器 电能的输送
第2讲 变压器 电能的输送知识一 理想变压器1．构造(如图10－2－1所示)图10－2－1变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． 2．工作原理 互感现象． 3．基本关系(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2.(2)功率关系：P 入＝P 出．(3)电流关系：①只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1. ②有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n .4．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压.电流互感器：用来把大电流变成小电流.5．理想变压器的理解．(1)没有能量损失． (2)没有磁通量损失．(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．(×)知识二 远距离输电1．输电过程(如图10－2－2所示)图10－2－22．输送电流 (1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R. 3．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 4．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′ (2)ΔU ＝IR . 5．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝(P U)2R . 6．降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电导线的电阻．(2)减小输电导线中的输电电流．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是什么原因呢？[提示] 在用电高峰时，总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线路上损失的电压较大，因而每盏电灯两端的电压较低．1．如图10－2－3所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻R ＝55.0 Ω，原线圈两端接一正弦式交变电流，电压u 随时间t 变化的规律为u ＝1102sin 20πt (V)，时间t 的单位是s.那么，通过电阻R 的电流有效值和频率分别为( )图10－2－3A ．1.0 A 、20 Hz B.2A 、20 Hz C.2A 、10 Hz D ．1.0 A 、10 Hz 【解析】 原线圈电压有效值为110 V ，副线圈电压有效值为55 V ，通过电阻R 的电流有效值为1.0 A ，频率为10 Hz ，选项D 正确．【答案】 D2．如图10－2－4所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为5∶1，正弦交流电源的内阻不计，电阻R 1＝R 2＝4 Ω，R 2消耗的功率为P 2＝100 W ，则( )图10－2－4A ．R 1消耗的功率为100 WB ．R 1、R 2中的电流之比为1∶5C ．原线圈两端电压的最大值为100 VD ．交流电源的输出功率等于100 W【解析】 由变压器的功率关系，R 1、R 2中的电流之比为1∶5，R 1中电流为1 A ，消耗的功率为4 W ，选项B 正确，A 错误；副线圈输出电压为20 V ，原线圈两端电压的有效值为100 V ，最大值为141 V ，交流电源的输出功率等于两电阻消耗功率之和，为104 W ，选项C 、D 错误．【答案】 B3．如图10－2－5，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V ，额定功率为22 W ；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )图10－2－5A ．U ＝110 V ，I ＝0.2 AB ．U ＝110 V ，I ＝0.05 AC ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 AD ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 2 A【解析】 由变压原理n 1n 2＝U 1U 2可得U 1＝110 V ，即电压表示数为110 V ．由P 入＝P 出，灯泡正常发光可得P 入＝U 1I 1＝P 出＝22 W ，I 1＝22110A ＝0.2 A ，故A 正确．【答案】 A4．(2013·广东高考)如图10－2－6，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，○V 和○A 均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压U 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图10－2－6A ．电流频率为100 HzB ．○V 的读数为24 VC ．○A 的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 W【解析】 由AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)知ω＝100 π，又ω＝2πf ，得频率f ＝50 Hz ，A 错误；由理想变压器规律U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝6 V ，B 错误；又I 2＝U 2R 2＝1 A ，C 错误；P 2＝U 2I 2＝6 W ，P 1＝P 2，D 正确．【答案】 D5．(2010·浙江高考)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2r，U 为输电电压，r 为输电线的电阻【解析】 输电线上输送的电流为I 输＝P 输U 输＝3×106 kW500 kV＝6 000 A ，A 选项错误．输电线上由电阻造成的损失电压U 损＝I 输×R 线＝6 000 A×2.5 Ω＝1.5×104V ，B 选项正确．若输电电压为5 kV ，则输电线上损失的功率不可能大于输电总功率3×106kW ，C 选项错误．ΔP＝U 2r中，U 应当为输电线上损失的电压，D 选项错误． 【答案】 B考点一 [85] 理想变压器原、副线圈基本关系的应用一、基本关系 1．P 入＝P 出．2.U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立．3.I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用．有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系．4．原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 二、制约关系1．电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． 2．功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． 3．电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定．——————[1个示范例]——————(2013·四川高考)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10－2－7所示，则( )图10－2－7A ．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)A【审题指导】 (1)理想变压器输入功率与输出功率相等． (2)交流电路中的功率需要用有效值计算．(3)由负载电流的图象，其函数表达式应为i ＝I m sin ωt 形式．【解析】 根据图象可知：负载电流的最大值I m ＝0.05 A ，周期T ＝0.02 s ，则ω＝2πT＝2π0.02rad/s ＝100π rad/s，所以负载电流的函数表达式i ＝0.05sin 100πt A ，故选项D 错误；负载电流的有效值I ＝I m 2＝0.052 A ＝0.035 35 A ，则理想变压器的输入功率P 入＝P 出＝110×0.035 35 W≈3.9 W，故选项A 正确；输出电压的有效值为110 V ，最大值为110 2V ，故选项B 错误；变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝220110＝2，故选项C 错误．【答案】 A——————[1个预测例]——————(多选)如图10－2－8所示，变压器输入交变电压u ＝311sin 100πt (V)，变压器原、副线圈匝数比为2∶1，已知电水壶额定功率为880 W ，排气扇机内电阻为1 Ω，电流表示数为16 A ，各用电器均工作正常．电表均为理想电表，则( )图10－2－8A ．电压表示数为110 VB ．变压器的输入功率为1 760 WC ．排气扇输出功率为827 WD ．保险丝熔断电流不得低于32 A【解析】 由交流电表达式可知输入电压有效值为220 V ，结合匝数比可知电压表读数为110 V ，则A 正确；变压器输入功率P 总＝1 760 W ，则B 正确；电水壶工作电流I ＝P U＝8 A ，则排气扇工作电流I ′＝8 A ，其功率P ′＝UI ′＝880 W ，排气扇输出功率P 出＝P ′－I ′2R ＝816 W ，则C 错误；原线圈正常工作电流为8 A ，则D 错误．【答案】 AB考点二 [86] 理想变压器的动态分析分析理想变压器动态问题的思路程序可表示为：U 1-------→U 1 U 2＝n 1n 2决定U 2---------→I 2＝U 2R 负载决定I 2-------------→P 1＝P 2I 1U 1＝I 2U 2决定I 1---------→P 1＝I 1U 1决定P 1. ——————[1个示范例]——————图10－2－9(多选)(2013·江苏高考)如图10－2－9所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡L 能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有( )A ．向下滑动PB ．增大交流电源的电压C ．增大交流电源的频率D ．减小电容器C 的电容【审题指导】 (1)滑片P 向下滑动，副线圈匝数减少，变压器输出电压变小． (2)增大频率，容抗减小，减小电容，容抗变大．【解析】 根据变压器的变压原理，滑片P 向下滑动时，副线圈的匝数变少，则输出电压变小，灯变暗，A 项错误；增大交流电源的电压时，输出电压随之增大，灯变亮，B 正确；电容器具有“阻低频，通高频”的特性，故增大交流电源的频率，使电容器的通交流的性能增强，灯变亮，C 项正确；减小电容器C 的电容，会使电容的通交流的性能减弱，导致灯变暗，D 项错误．【答案】 BC理想变压器的动态分析的方法 (1)分清不变量和变量．(2)明确理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系． (3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定．——————[1个预测例]——————如图10－2－10所示，原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有( )图10－2－10A ．只增加原线圈的匝数n 1B ．只减少副线圈的匝数n 2C ．只减少负载电阻R 的阻值D ．只增大负载电阻R 的阻值【解析】 由n 1n 2＝U 1U 2知，当n 1增大时，U 2减小，当减小n 2时，U 2也减小，又根据P 入＝P出＝U 22R知，A 、B 、D 均错误，C 正确．【答案】 C考点三 [87] 远距离输电问题一、远距离输电的电路结构图图10－2－11二、五个关系式 1.U 1n 1＝U 2n 2，U 3n 3＝U 4n 4.2．理想变压器的输入功率等于输出功率，P 入＝P 出．3．升压变压器原线圈的电流I 1＝P 1U 1，副线圈的电流I 2＝P 2U 2，U 2为输送电压．4．功率损失：ΔP ＝I 22R 线＝U 2－U 32R 线，P 2＝P 3＋ΔP .5．电压关系：U 2＝I 2R 线＋U 3.三、解远距离输电问题的思路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：P 损＝I 2线R 线，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．——————[1个示范例]——————(2014·黄冈中学模拟)如图10－2－12为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述错误的是( )图10－2－12A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的C ．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小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【解析】 依据输电原理，电路中的功率损耗ΔP ＝I 2R 线，而R 线＝ρl S，增大输电线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A 项正确；由P ＝UI 来看在输送功率一定的情况下，输送电压U 越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B 项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，C 项错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D 项正确．【答案】 C——————[1个预测例]——————(多选)一台发电机最大输出功率为 4 000 kW ，电压为4 000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻为R ＝1 k Ω.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 60 W)．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的耗损可忽略，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20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220 V C ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220 V 60 W)正常发光【审题指导】 (1)根据题意画出远距离输电示意图标明已知量和未知量． (2)由变压器上的电压关系、电流关系和功率关系，列式求解． 【解析】 远距离输电的模型如图所示．T 1原线圈的电流为I 1＝P 1U 1＝4 000×1034 000A ＝1×103 A ，输电线上损失的功率为P 损＝I 22R＝10%P 1，所以I 2＝10%P 1R ＝ 4 000×103×0.11×103A ＝20 A ，选项A 正确；T 1的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝20103＝150，T 1上副线圈的电压为U 2＝50U 1＝2×105V ，T 2原线圈的电压为U 3＝U 2－I 2R ＝2×105 V －20×103 V ＝1.8×105V ，选项B 正确；T 2上原、副线圈的变压比为n 3n 4＝U 3U 4＝1.8×105220＝9×10311，选项C 错误；能正常发光的灯泡的盏数为：N ＝90%P 160＝6×104，选项D 正确．【答案】 ABD两种特殊变压器模型一、自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，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．二、互感器分为：电压互感器和电流互感器，比较如下：类型比较项目电压互感器 电流互感器 原理图原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测高流电路中 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成小电流利用的公式U 1U 2＝n 1n 2I 1n 1＝I 2n 2——————[1个示范例]——————图10－2－13(2012·新课标全国高考)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图10－2－13所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A【解析】 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＝2×103220A≈9.1 A，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 【答案】 B——————[1个模型练]——————(多选)电流互感器和电压互感器如图10－2－14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10－2－14A ．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】 AD⊙理想变压器基本关系 1．(2013·山东省烟台市调研)如图10－2－15所示，一理想变压器原线圈的匝数n 1＝1 100匝，副线圈的匝数n 2＝220匝，交流电源的电压u ＝2202sin (100πt )V ，R 为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法正确的是( )图10－2－15A ．交流电的频率为100 HzB ．电压表的示数为44 VC ．电流表A 1的示数大于电流表A 2的示数D ．变压器的输入功率大于输出功率【解析】 由交流电源的电压u ＝2202sin(100πt )V ，可得交流电的频率为50 Hz ，选项A 错误．变压器输入电压为220 V ，由变压公式得，变压器输出电压为44 V ，电压表的示数为44 V ，选项B 正确．根据变压器电流关系，电流表A 1的示数小于电流表A 2的示数，选项C 错误．根据理想变压器功率关系，变压器的输入功率等于输出功率，选项D 错误．【答案】 B⊙变压器和交流电路动态分析 2.图10－2－16(2012·福建高考)如图10－2－16所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器．○V 1 和○V 2 是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；○A 1和○A 2是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小 【解析】 交流电表的示数为有效值，故A 、B 两项均错误；P 向下滑动过程中，R 变小，由于交流电源、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．【答案】 C3．(多选)(2013·深圳市南山区调研)如图10－2－17，有一矩形线圈的面积为S ，匝数为N ，绕OO ′轴在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．滑动触头P 上下移动时可改变输出电压，副线圈接有定值电阻R ，从图示位置开始计时，下列判断正确的是( )图10－2－17A ．电流表测得的是电流最大值B ．感应电动势的瞬时值表达式为e ＝NBSω·sin ωtC ．P 向上移动时，电流表示数变大D ．P 向上移动时，电流表示数变小【解析】 电流表测得的是电流有效值，选项A 错误；从图示位置开始时，感应电动势的瞬时值表达式为e ＝NBSω·sin ωt ，选项B 正确；P 向上移动时，输出电压降低，电流表示数变小，选项C 错误，D 正确．【答案】 BD ⊙远距离输电问题4．(多选)(2010·江苏高考)在如图10－2－18所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )图10－2－18A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 【解析】 升压变压器的输出电压由电源电压及匝数比决定，输出功率变大时升压变压器的输出电压不变，A 项错误．由I ＝PU可知当输出功率增大时输出电流增大．由U 损＝IR 及P 损＝I 2R 可知U 损及P 损均增大，故C 项正确．当U 损增大时降压变压器的输出电压减小，B选项错误．由P 损＝P 2U 2R 可知P 损P ＝PU2R ，当输出功率增大时输电线损耗比例增大，D 项正确．【答案】 CD⊙变压器综合应用问题11 5．一个理想变压器原线圈输入功率为P 0＝1 200 W ，原、副线圈匝数比为n 1∶n 2＝2∶1，其副线圈两端接一内阻为r ＝4 Ω的电动机，此电动机正以速度v ＝0.8 m/s 匀速向上提升质量为m ＝100 kg 的重物，已知重力加速度g ＝10 m/s 2，则变压器原线圈两端的电压为多大？【解析】 由能量守恒知，理想变压器原线圈输入功率等于输出功率，又等于电动机的输入功率．据题意知P 0－mgv ＝I 2r ，式中I 为变压器的输出电流， 即电动机的输入电流，得I ＝P 0－mgvr ＝10 A ，变压器的输出电压为U 2＝P 0I ＝120 V.设变压器原线圈两端的电压为U 1，据题意知U 1U 2＝n 1n 2＝21，则U 1＝n 1n 2U 2＝240 V.【答案】 240 V。
高考物理一轮总复习 10.2 变压器 电能的输送提能课时冲关 新人教版(1)
【创新教程】2015届高考物理一轮总复习 10.2 变压器 电能的输送提能课时冲关 新人教版对应学生用书 课时冲关(三十一)第279页一、选择题1．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n 1＝1 000匝，副线圈匝数n 2＝200匝，交流电源的电动势e ＝311sin 100πt V(不考虑其内阻)，电阻R ＝88 Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则( )A ．电压表的示数为62.2 VB ．电流表的示数为2.5 AC ．通过R 的电流最大值为0.5 AD ．变压器的输入电功率为22 W解析：由于e ＝311sin 100πt V ，原线圈电压最大值U m 为311 V ，有效值U 1＝U m 2＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝44 V ，由欧姆定律知，副线圈中电流I 2＝U 2R＝0.5 A ，I 2m ＝2I 2＝0.7A ，I 1＝n 2n 1I 2＝0.1 A ，所以A 、B 、C 错误，变压器的输入电功率P 1＝P 2＝U 2I 2＝22 W ，D 正确． 答案：D2．(2014年湖北省荆门市高三元月调研)某同学自制变压器，在做副线圈时，将外表涂有绝缘层的导线对折后并在一起在铁芯上绕了n 2圈，导线的两个端头为a 、b ，从导线对折的中点引出了一个c 接头，连接成如图所示的电路(线圈电阻不计)．已知原线圈匝数为n 1，原线圈的输入电压为u 1＝U 0sin ωt ，则下列结论正确的是( )A ．K 打到b 时，V 表读数为2n 2U 0n 1B ．K 打到b 时，通过R 的电流为0C ．K 打到c 时，V 表读数为n 2U 02n 1D ．K 打到c 时，R 的电功率为n 22U 202n 21R解析：K 打到b 时，副线圈中的ac 间与bc 间线圈产生的感应电动势大小相同、方向相反，所以输出电压为零，V 表读数为0，通过R 的电流为0，选项A 错误B 正确；K 打到c时，副线圈中只有ac 间的n 2匝线圈有输出电压，所以输出电压的最大值为U 2m ＝n 2U 0n 1，有效值为U 2＝n 2U 02n 1，V 表读数为n 2U 02n 1，R 的电功率为P ＝U 22/R ＝n 22U 202n 21R ，所以选项C 、D 正确． 答案：B 、C 、D3．如图所示，一理想自耦变压器线圈AB 绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB 间加一正弦式交流电压，在输出端BP 间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动P的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q ，则( )A ．只将Q 向下移动时，灯泡的亮度变大B ．只将Q 向下移动时，电流表的读数变大C ．只将P 沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D ．只提高输入端的电压U 时，电流表的读数变大解析：只将Q 向下移动时，R 阻值增大，电路中电阻增大，电流减小，故B 项错；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A 项错．只将P 沿顺时针方向移动时副线圈匝数减少，电压减小，电流减小，故C 项错．只提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D 项对．答案：D4．中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，不考虑其他因素的影响．则( )A ．送电电流变为原来的2倍B ．输电线上降落的电压将变为原来的2倍C ．输电线上降落的电压将变为原来的12D ．输电线上损耗的电功率将变为原来的12解析：根据输送电功率P 输＝U 输I 输及P 输不变，可知，送电电流I 输＝P 输/U 输∝1/U 输，当U 输变为原来的2倍时，I 输变为原来的12，选项A 错误；输电线上降落的电压U 降＝I 输R 线∝I 输，所以，当送电电流变为原来的12时，输电线上降落的电压也变为原来的12，选项B 错误，C 正确；输电线上损耗的电功率P 损＝I 2输R 线∝I 2输，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的14，选项D 错误． 答案：C5．如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V 1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L 和滑动变阻器R ，R 上并联一只理想电压表V 2.下列说法中正确的是( )A ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，V 1示数变大，V 2示数变小B ．若F 不动，滑片P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C ．若P 不动，滑片F 向下移动时，V 1、V 2的示数均变小D ．若P 不动，滑片F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大解析：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．答案：B6．(2014年山东潍坊重点中学月考)如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为10∶1，R ＝1 Ω，与原线圈相连的熔断器(保险丝)的熔断电流为1 A ，通过电压传感器测得副线圈两端电压图象如图所示，则下列说法正确的是( )A ．原线圈输入电压的有效值为220 VB ．原线圈两端交流电的频率为500 HzC ．原、副线圈铁芯中磁通量变化率之比为10∶1D ．为保证电路安全工作，滑动变阻器的阻值不得小于1.2 Ω解析：由副线圈两端电压图象可知，U 2＝22 V ；由变压公式可知，原线圈输入电压的有效值为220 V ．由副线圈两端电压图象可知，交变电流周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，原线圈两端交流电的频率也为50 Hz ，选项A 正确B 错误；由变压器原理，原、副线圈铁芯中磁通量变化率相等，选项D 错误；为保证电路安全工作，变压器输入功率应小于220 W ，副线圈总电阻应不小于2.2 Ω，所以滑动变阻器的阻值不得小于1.2 Ω，选项D 正确．答案：A 、D7．电流互感器和电压互感器如图所示．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( )A ．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：A 、D8．为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示．以下正确的是( )甲 乙A ．u 2＝1902sin (50πt )VB ．u 2＝1902sin (100πt )VC ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移D ．为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移解析：由题图乙知交变电流的周期T ＝2×10－2 s ，所以ω＝2πT ＝100π rad/s，故u 2＝U m sin ωt ＝1902·sin (100πt )V ，A 错误，B 正确．由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，欲使U 2升高，n 1应减小，P 应上移，C 错误，D 正确．答案：B 、D9．(2014年浙江联考)如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L 为电感线圈、C 为电容器、R 为定值电阻．当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光．如果加在原线圈两端的交流电的峰值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是( )A ．副线圈两端的电压有效值均为6 VB ．副线圈两端的电压有效值均为216 VC ．灯泡Ⅰ变亮，灯泡Ⅱ变亮D ．灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅲ变亮解析：由图可知原线圈两端的有效值为36 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2得副线圈两端的电压有效值均为6 V ，所以选项A 对；电阻对交流无影响，灯泡Ⅰ亮度不变；电感阻交流，电容通交流，所以灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅲ变亮，选项D 正确．答案：A 、D二、非选择题10．如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V 的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n 2＝16匝、n 3＝144匝，通过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36 V 18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，求：(1)原线圈的匝数n 1；(2)当开关接2时，灯泡两端电压的有效值．解析：(1)根据变压器电压比n 1n 3＝U 1U 灯 解得原线圈匝数n 1＝880匝．(2)开关接2时，有n 1n 2＋n 3＝U 1U， 解得副线圈上电压为U ＝40 V设交变电流的周期为T . 晶体二极管有单向导电性，因此U 2R T ＝2U ′2RT ， 此时灯泡两端电压有效值为U ′＝20 2 V.答案：(1)880匝 (2)20 2 V11．学校有一台应急备用发电机，内阻为r ＝1 Ω，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＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V,40 W”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？解析：(1)所有灯都正常工作的总功率为P2′＝22×6×40 W＝5280 W，用电器总电流为I2′＝P2′U2′＝5280220A＝24 A，输电线上的电流I1＝I2＝I R＝I2′4＝6 A，降压变压器上，U2＝4U2′＝880 V，输电线上的电压损失为：U R＝I R R＝24 V，因此升压变压器的输出电压为U1′＝U R＋U2＝904 V，输入电压为U1＝U1/4＝226 V，输入电流为I1＝4I1′＝24 A，所以发电机输出功率为P＝U1I1＝5424 W.(2)发电机的电动势E＝U1－I1′r＝250 V.(3)输电线上损耗的电功率P R＝I2R R＝144 W.答案：(1)5424 W (2)250 V (3)144 W[备课札记]。
(高中物理)第10章2讲变压器 远距离输
【优化指导】高考物理总复习第10章 2讲变压器远距离输电课时演练新人教版1．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载，以下判断正确的选项是( )A．输出电压的最大值为36 VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．变压器输入、输出功率之比为55∶9D．交流电源有效值为220 V，频率为50 Hz2．如下列图，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．假设变压比为1 000∶1，变流比为100∶1，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，那么输电线的输送功率为( )A．2.2×103 WB．2.2×10－2 WC．2.2×108 W D．2.2×104 W解析：由变压比求得输电线电压U＝2.2×105 V，由变流比求得输电线电流I＝1×103 A，所以输送功率P＝UI＝2.2×108 W，C对．答案：C3．中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电．假设不考虑其他因素的影响，那么输电线上损耗的电功率将变为( )A.P4 B.P2C．2P D．4P4．(高考)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S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．以下说法正确的选项是( )A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．假设S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W 解析：由图象知T ＝0.02 s ，ω＝2πT＝100π rad/s，u ＝202sin(100πt )V ，A 项错误；由于副线圈两端电压不变，故只断开S 2，两灯串联，电压为额定值一半，不能正常发光，B项错误；只断开S 2，副线圈电路电阻变为原来2倍，由P ＝U 2R知副线圈消耗功率减小，那么原线圈输入功率也减小，C 项错误；输入电压额定值U 1＝20 V ，由U 1U 2＝n 1n 2及P R ＝U 22R得P R ＝0.8 W ，D 项正确．答案：D5．(高考)如下列图，在铁芯上、下分别绕有匝数n 1＝800和n 2＝200的两个线圈，上线圈两端与u ＝51sin 314t V 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，那么交流电压表的读数可能是( )A ．2.0 VB ．9.0 VC ．12.7 VD ．144.0 V。
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。
(新课标)河南省2015高考物理总复习 第10章 第2讲 变压器 电能的输送课时限时检测
变压器电能的输送(时间：45分钟总分为：100分)知识点题号易中难理想变压器根本原理12、9变压器动态分析问题3、8、10 6远距离输电问题4综合问题分析5、7、1112一、选择题(此题共10小题，每一小题7分，共70分．在每一小题给出的四个选项中，1～6题只有一个选项正确，7～10题有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错或不选的得0分．)1.图10－2－19(2013·海淀二模)如图10－2－19所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u＝2202sin(100πt)V.副线圈接入电阻的阻值R ＝100 Ω.如此( )A．通过电阻的电流是22 AB．交流电的频率是100 HzC．与电阻并联的电压表的示数是100 VD．变压器的输入功率是484 W【解析】由原副线圈电压跟匝数成正比可知副线圈的电压有效值为100 V，故与电阻并联的电压表的示数是100 V，C正确；通过电阻的电流为1 A，A错误；交流电的频率f＝1 T ＝ω2π＝50 Hz，B错误；由P＝U2R可得副线圈电阻消耗的功率为100 W，故变压器的输入功率是100 W，D错误．【答案】 C2.图10－2－20(2014·福建省五校联考)如图10－2－20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)．氖泡在两端电压超过100 V后才发光，如下说法中正确的有( )A．开关接通后，氖泡不发光B．开关接通后，电压表的示数为100 2 VC．开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzD．开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】由变压器变压公式知，副线圈电压为100 V，最大值为100 2 V，电压表的示数为100 V，选项B错误．开关接通后，氖泡连续发光，氖泡的发光频率为100 Hz，选项A错误，C正确．开关断开后，氖泡不发光，变压器的输出功率减小，选项D错误．【答案】 C3．(2013·某某市五区县高三第一次质量调查)如图10－2－21所示，理想变压器原线圈的匝数n 1＝1 000匝，副线圈的匝数n 2＝100匝，R 0、R 1、R 2均为定值电阻，原线圈接入u ＝2202sin(100πt)V 的交流电，开关S 处于断开状态，如此( )图10－2－21A ．电压表示数为22 VB ．闭合开关S ，电压表示数将变大C ．闭合开关S ，电流表示数将变小D ．闭合开关S ，变压器的输出功率将变大【解析】 由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈两端电压的有效值为22 V ，开关S 断开时，电压表测的是R 1两端的电压，故电压表示数一定小于22 V ，A 错误；闭合开关S 后，副线圈总电阻减小，总电流增大，R 0分得的电压增大，加在副线圈两端的电压不变，故电压表示数减小，由I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈中的电流增大，由P ＝UI 可知原线圈的输出功率增大，选项B 、C 错误，D 正确．【答案】 D4．(2014·兰州一中一模)图10－2－22是远距离输电的示意图，如下说法正确的答案是( )图10－2－22A ．a 是升压变压器，b 是降压变压器B ．a 是降压变压器，b 是升压变压器C ．a 的输出电压等于b 的输入电压D ．a 的输出电压等于输电线上损失的电压【解析】 远距离输电先升压，再降压，选项A 正确而B 错误；由于电线有电压损失，故a 的输出电压等于b 的输入电压与损失的电压之和，选项C 、D 均错．【答案】 A5.图10－2－23(2013·某某河东二模)如图10－2－23所示，理想变压器原线圈匝数为n 1＝1 000匝，副线圈匝数为n 2＝200匝，将原线圈接在u ＝2002sin120πt (V)的交流电源上，电阻R ＝100 Ω，电流表A 为理想交流电表．如此如下说法正确的答案是( )A ．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2 Wb/sB ．交流电的频率为50 HzC ．电流表的示数为0.4 2 AD ．变压器的输入功率是16 W【解析】 接入电压u ＝2002sin120πt (V)可知：U 1＝200 V ，T ＝2πω＝2π120πs ＝160s ，所以f ＝1T ＝60 Hz ，故B 错误；根据E m ＝n ΔΦΔt 得：ΔΦΔt ＝E m n ＝20021000Wb/s ＝25Wb/s ，故A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2＝5得：U 2＝40 V ，所以I ＝U 2R ＝40100A ＝0.4 A ，故C 错误；副线圈的输出功率P 2＝U 2I 2＝40×0.4 W＝16 W ，而变压器的输入功率P 1＝P 2＝16 W ，故D 正确．应当选D.【答案】 D☆6.(2011·福建高考)图10－2－24甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格一样的两只小灯泡，S 1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10－2－24乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．如下说法正确的答案是( )甲 乙图10－2－24A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．假设S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W【解析】 由图乙知周期为0.02 s ，因此输入电压的表达式u ＝202sin(100πt ) V ，A 错；只断开S 2，L 1、L 2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B 错；只断开S 2，负载电阻变大，功率变小，C 错；S 1换接到2后，据P ＝U 2出R 和U 入U 出＝n 1n 2得R 消耗的功率为0.8 W ，应当选D.【答案】 D7．(2014·山东省济南市调研)如图10－2－25甲所示，理想变压器的原线圈匝数n 1＝350匝，副线圈匝数n 2＝70匝，电阻R ＝20 Ω，是交流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电，如此如下说法正确的答案是( )图10－2－25A ．加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为u ＝202sin (5πt ) VB ．原线圈电流的有效值为0.04 AC ．在t ＝0.01s 时，电压表的示数为0D ．电阻R 上消耗的电功率为0.8 W【解析】 由图乙可知，加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为u ＝202sin (100πt ) V ，选项A 错误．由变压器变压公式，电压表读数为4 V ，选项C 错误．电阻R 上电流i ＝0.2 A ，消耗的电功率为0.8 W ，选项D 正确．由输入功率等于输出功率可得原线圈电流的有效值为0.04 A ，选项B 正确．【答案】 BD8．用电顶峰期，电灯往往会变暗，我们可将这一现象简化为如下问题进展研究：如图10－2－26所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R 的输电线连接两只灯泡L 1和L 2.当开关S 闭合时，如下说法正确的答案是( )图10－2－26A ．副线圈中的电流增大B ．原线圈中的电流减小C ．加在R 两端的电压增大D ．加在L 1两端的电压减小【解析】 当开关S 闭合时，副线圈中的电流增大，加在R 两端的电压增大，加在L 1两端的电压减小，选项A 、C 、D 正确，B 错误．【答案】 ACD9．(2014·昆明一中模拟)如图10－2－27所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．如下判断中正确的答案是( )图10－2－27 A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B ．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A【解析】 对于理想变压器，P 1＝U 1I 1＝220×0.20 W＝44 W ，如此负载电阻消耗的功率P 2＝P 1＝44 W ，据P 2＝U 22R ，得U 2＝P 2R ＝44×44 V ＝44 V ，如此n 1n 2＝U 1U 2＝22044＝5，故B 正确，A 错误；A 2的读数I 2＝U 2R ＝4444A ＝1 A ，故C 正确，D 错误． 【答案】 BC10．(2014·浙江局部学校联考)如图10－2－28所示的电路中变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流．如下说法正确的答案是( )图10－2－28A ．保持P 的位置与U 1不变，S 由b 切换到a ，如此R 上消耗的功率减小B ．保持P 的位置与U 1不变，S 由a 切换到b ，如此I 2减小C ．保持P 的位置与U 1不变，S 由b 切换到a ，如此I 1增大D ．保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，如此I 1减小【解析】 设理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，根据理想变压器的原、副线圈的电压比等于匝数比，可得：U 1n 1＝U 2n 2.保持P 的位置与U 1不变，S 由b 切换到a ，n 2变大，U 2变大，由欧姆定律可知I 2变大，R 上消耗的功率变大，I 1变大，A 错误，C 正确；同理，保持P 的位置与U 1不变，S 由a 切换到b ，I 2变小，B 正确；保持U 1不变，S 接在b 端，如此U 2不变，P 向上滑动，R 变小，由欧姆定律可知I 2变大，如此I 1也变大，D 错误．【答案】 BC二、非选择题(此题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11.图10－2－29(14分)如图10－2－29所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V 0.25 W 〞，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器原、副线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．【解析】 (1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝124A ，副线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A. 变压器输入功率等于U 1I 1＝U 2I 2＝6 W变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝U 2I 2I 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1， 代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3 A 应舍去，根据题意是降压变压器，应I 1<I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机的输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W.【答案】 (1)3∶1 (2)6.67 W☆12.(16分)(2013·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)假设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？【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 ＝4 800 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×100%＝60% 输电线上的电流I ＝P U＝100 A 输电线损耗功率P r ＝I 2r ，其中P r ＝ΔE t ＝200 kW 得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P r ＝(P U )2r ∝1U2 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。
高三物理一轮复习必考部分第10章交变电流传感器第2节变压器电能的输送课时强化练
变压器电能的输送（限时：40分钟）A级跨越本科线1.（2015 •江苏高考）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V.已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为（）【导学号：96622376]A.200B. 400C. 1 600D. 3 200B根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系得处=学=浑泸=400, U2 nz u 220选项B正确.2.如图10-2-14所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是（）图10-2-14A.这是一个升压变压器B.原线圈的匝数比副线圈的匝数多C.当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输岀直流电压12 VD.当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小B根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V,输出电压为12 V,该变压器为降压变压器，故选项A错误、B正确：变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，知副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误.3.（多选）在一些学校教室为了保证照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯，苴原理图如图10-2-15所示.R 为一光敏电阻，£为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用狡链固左在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头.有关这套智能照明系统的工作原理描述正确的是（）图10-2-15A.光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来B.在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接BC由光敏电阻特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，所以A项错，B项正确：上而两接线柱应接日光灯电路，所以C项正确，而D项错误.4.（多选）（2016 •全国丙卷）如图10-2-16，理想变压器原、副线圈分别接有额泄电压相同的灯泡a和b.当输入电压〃为灯泡额左电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是（）【导学号：96622377]图10-2-16A.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^b的电功率之比为1： 9AD设灯泡的额泄电压为爲，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9G,变压器原、副线圈的匝数比为9 : 1,选项A正确，选项B错误：由得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据a、b灯泡的电功率之比为1： 9,选项C错误，选项D正确.5.（2017 •太原模拟）如图10-2-17, —理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中凡、尼和尼均为泄值电阻，⑪和（©为理想电压表，⑥和⑥为理想电流表.开关S闭合时，⑥和（©的读数分别为□和氐 ©^1®的读数分别为£和厶若交流电源电压不变，现断开S,下列推断中正确的是（)图10-2・A.丛可能变小、厶一定变小B.丛一泄不变、乙一泄变小c. I-）'iL变小、厶可能变大D.厶可能变大、厶可能变大B交流电源电压不变，厶;数值不变，根据变压器变压公式可知，副线圈电压只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关，现断开s, E不变，副线圈所接电路的等效电阻增大，电流表'©的读数Z变小，选项B正确，A错误.变压器输出功率减小，导致变压器输入功率变小，I；变小，选项C、D错误.6.如图10-2-18所示为远距禽输电的原理图，已知升压变压器原.副线圈的匝数分别为心、心两端电压分别为心；、电流分别为g升压变压器到降压变压器之间输电线上的总电阻为爪变压器均为理想变压器.若保持发电机的输出功率和输出电压不变，则下列说法正确的是（）【导学号：96622378]图10-2-18A.用戸端的负载增加（并联用电器增多）时，厶增大，厶增大B・远距离输电线上的电流厶=〒C. 若用户端要得到弘大小的电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为庄：尽D. 无论用户端的负载如何变化，始终有血=I 我D 发电机的输出功率及输岀电压不变，由可知厶不变，进而可得厶不变，A 错 误：G 为升压变压器副线圈上的电压，。
(新课标)高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第二节变压器电能的输送真题
变压器 电能的输送高考真题1.(2015·新课标全国Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A.U ＝66 V ，k ＝19 B ．U ＝22 V ，k ＝19 C.U ＝66 V ，k ＝13 D ．U ＝22 V ，k ＝13解析：设变压器原、副线圈电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，可知I 1＝U 0－U 1R ，I 2＝U 2R ，又因为U 0＝220 V ，U 1U 2＝31，I 1I 2＝13，可解得U 2＝66 V ，U 1＝198 V ，I 1＝22R ，I 2＝66R，原线圈中P 1＝(U 0－U 1)I 1，副线圈中P 2＝U 2I 2，易知P 1P 2＝19，故A 正确． 答案：A2.(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A.200B ．400 C.1 600 D ．3 200解析：由变压器变压比U 1U 2＝n 1n 2，可知n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400，B 正确． 答案：B3．(2015·海南卷)(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V解析：副线圈两端电压U 2′＝5.0 V 5R 0×6R 0＝6 V ，根据U 1′U 2′＝n 1n 2，得U 1′＝24 V ，即此时原线圈两端电压有效值为24 V ，最大值U 1m ′＝2U 1′≈34 V ，A 正确，B 错误．由于前后两次保持输入、输出电流不变，此时副线圈两端电压U 2′＝6R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝12R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝2U 2′，原线圈两端也应有U 1＝2U 1′，即原来原线圈两端电压有效值为48 V ，C 错误，D 正确．答案：AD4.(2015·安徽理综)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，R 0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A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B.电压表V 2、V 3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 的方向滑动解析：对于理想变压器，原线圈电压决定副线圈电压，所以V 1、V 2示数均不变，A 、B 错误．A 1、A 2中电流与原、副线圈中电流相同，由I 1I 2＝n 2n 1，可知n 1>n 2，为降压变压器，C 错误．副线圈所连接的电路电压不变，电流变大，则电阻变小，即滑动变阻器沿c →d 的方向滑动，D 正确．答案：D5.(2015·天津理综)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( )A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析：理想变压器原、副线圈两端功率相等，原线圈电压不变，电流由副线圈电路功率决定．保持Q位置不动，P向上滑动，则R增大，可判断出I1减小，A错误，B正确．保持P 的位置不动，将Q向上滑动，则U2增大，可判断出I1增大，C正确，D错误．答案：BC。
【金版教程】高考物理一轮总复习 10.2变压器 电能的输送限时规范特训
【金版教程】2016高考物理一轮总复习 10.2变压器电能的输送限时规范特训限时：45分钟满分：100分一、选择题(本题共12小题，每小题7分，共84分)1. [2015·山东潍坊检测](多选)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。
测得R＝10 Ω的电阻两端电压随时间变化的规律如图乙所示，则( )A. 原线圈中电压的有效值为3110 VB. 原线圈中电压的有效值为2200 VC. 原线圈中电流变化的频率为25 HzD. 原线圈中电流的有效值为22 A解析：由题图乙可得，副线圈电压的最大值是311 V，则其有效值是220 V，电流变化的频率为25 Hz，由于电阻R＝10 Ω，所以副线圈的电流(有效值)为22 A，由理想变压器电压、电流与匝数的关系可得，原线圈电压的有效值为2200 V，电流的有效值为2.2 A，A、D两项错误，B项正确。
变压器不能改变电流的频率，C项正确。
答案：BC2. 如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1100，副线圈匝数n2＝220，交流电源的电压u＝2202sin(100πt) V，R为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是( )A. 交流电的频率为100 HzB. 电压表的示数为44 VC. 电流表A1的示数大于电流表A2的示数D. 变压器的输入功率大于输出功率解析： 由交流电源的电压u ＝2202sin(100πt ) V ，可得交流电的频率为50 Hz ，A 错误；变压器输入电压为220 V ，由变压公式，变压器输出电压为44 V ，电压表的示数为44 V ，B 正确；根据变压器电流关系，电流表A 1的示数小于电流表A 2的示数，C 错误；根据理想变压器的功率关系，变压器的输入功率等于输出功率，D 错误。
答案：B3. (多选)理想变压器原线圈接如图1所示的电压，电路图如图2所示，原线圈匝数n 1＝600，装有0.5 A 的保险丝，副线圈的匝数n 2＝120，下列说法正确的是( )A. 副线圈两端电压的有效值为44 VB. 副线圈最多可接“44 V 40 W”的灯两盏C. 副线圈灯泡的电流每秒改变方向20次D. 原、副线圈的磁通量变化率之比是1∶5解析：由题图可知，原线圈的电压有效值U 1＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2得，副线圈的电压U 2＝n 2n 1·U 1＝44 V ，其最大值为44 2 V ，A 项正确；由I 1I 2＝n 2n 1可得，在保险丝安全的条件下，副线圈中允许流过的最大电流为I 2＝n 1n 2·I 1＝2.5 A ，最大输出功率P m ＝110 W ，则副线圈最多可接两盏40 W 的灯，B 项正确；由图可知，原、副线圈交流电周期是0.02 s ，电流每秒改变方向100次，变压器不改变交流电频率，C 项错误；原、副线圈绕在同一个铁芯上，故磁通量变化率之比是1∶1，D 项错误。
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变压器电能的输送(时间：45分钟满分：100分)知识点题号易中难理想变压器基本原理12、9变压器动态分析问题3、8、10 6远距离输电问题4综合问题分析5、7、1112一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分．在每小题给出的四个选项中，1～6题只有一个选项正确，7～10题有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错或不选的得0分．)1.图10－2－19(2013·北京海淀二模)如图10－2－19所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u＝2202sin(100πt)V.副线圈接入电阻的阻值R＝100 Ω.则( )A．通过电阻的电流是22 AB．交流电的频率是100 HzC．与电阻并联的电压表的示数是100 VD．变压器的输入功率是484 W【解析】由原副线圈电压跟匝数成正比可知副线圈的电压有效值为100 V，故与电阻并联的电压表的示数是100 V，C正确；通过电阻的电流为1 A，A错误；交流电的频率f＝1 T ＝ω2π＝50 Hz，B错误；由P＝U2R可得副线圈电阻消耗的功率为100 W，故变压器的输入功率是100 W，D错误．【答案】 C2.图10－2－20(2014·福建省五校联考)如图10－2－20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)．氖泡在两端电压超过100 V后才发光，下列说法中正确的有( )A．开关接通后，氖泡不发光B．开关接通后，电压表的示数为100 2 VC．开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzD．开关断开后，变压器的输出功率不变【解析】由变压器变压公式知，副线圈电压为100 V，最大值为100 2 V，电压表的示数为100 V，选项B错误．开关接通后，氖泡间断发光，氖泡的发光频率为100 Hz，选项A错误，C正确．开关断开后，氖泡不发光，变压器的输出功率减小，选项D错误．【答案】 C3．(2013·天津市五区县高三第一次质量调查)如图10－2－21所示，理想变压器原线圈的匝数n 1＝1 000匝，副线圈的匝数n 2＝100匝，R 0、R 1、R 2均为定值电阻，原线圈接入u ＝2202sin(100πt)V 的交流电，开关S 处于断开状态，则( )图10－2－21A ．电压表示数为22 VB ．闭合开关S ，电压表示数将变大C ．闭合开关S ，电流表示数将变小D ．闭合开关S ，变压器的输出功率将变大【解析】 由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈两端电压的有效值为22 V ，开关S 断开时，电压表测的是R 1两端的电压，故电压表示数一定小于22 V ，A 错误；闭合开关S 后，副线圈总电阻减小，总电流增大，R 0分得的电压增大，加在副线圈两端的电压不变，故电压表示数减小，由I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈中的电流增大，由P ＝UI 可知原线圈的输出功率增大，选项B 、C 错误，D 正确．【答案】 D4．(2014·兰州一中一模)图10－2－22是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( )图10－2－22A ．a 是升压变压器，b 是降压变压器B ．a 是降压变压器，b 是升压变压器C ．a 的输出电压等于b 的输入电压D ．a 的输出电压等于输电线上损失的电压【解析】 远距离输电先升压，再降压，选项A 正确而B 错误；由于电线有电压损失，故a 的输出电压等于b 的输入电压与损失的电压之和，选项C 、D 均错．【答案】 A5.图10－2－23(2013·天津河东二模)如图10－2－23所示，理想变压器原线圈匝数为n 1＝1 000匝，副线圈匝数为n 2＝200匝，将原线圈接在u ＝2002sin120πt (V)的交流电源上，已知电阻R ＝100 Ω，电流表A 为理想交流电表．则下列说法正确的是( )A ．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2 Wb/sB ．交流电的频率为50 HzC ．电流表的示数为0.4 2 AD ．变压器的输入功率是16 W【解析】 接入电压u ＝2002sin120πt (V)可知：U 1＝200 V ，T ＝2πω＝2π120πs ＝160s ，所以f ＝1T ＝60 Hz ，故B 错误；根据E m ＝n ΔΦΔt 得：ΔΦΔt ＝E m n ＝20021000Wb/s ＝25Wb/s ，故A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2＝5得：U 2＝40 V ，所以I ＝U 2R ＝40100A ＝0.4 A ，故C 错误；副线圈的输出功率P 2＝U 2I 2＝40×0.4 W＝16 W ，而变压器的输入功率P 1＝P 2＝16 W ，故D 正确．故选D.【答案】 D☆6.(2011·福建高考)图10－2－24甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1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10－2－24乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )甲 乙图10－2－24A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W【解析】 由图乙知周期为0.02 s ，因此输入电压的表达式u ＝202sin(100πt ) V ，A 错；只断开S 2，L 1、L 2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B 错；只断开S 2，负载电阻变大，功率变小，C 错；S 1换接到2后，据P ＝U 2出R 和U 入U 出＝n 1n 2得R 消耗的功率为0.8 W ，故选D.【答案】 D7．(2014·山东省济南市调研)如图10－2－25甲所示，理想变压器的原线圈匝数n 1＝350匝，副线圈匝数n 2＝70匝，电阻R ＝20 Ω，是交流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电，则下列说法正确的是( )图10－2－25A ．加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为u ＝202sin (5πt ) VB ．原线圈电流的有效值为0.04 AC ．在t ＝0.01s 时，电压表的示数为0D ．电阻R 上消耗的电功率为0.8 W【解析】 由图乙可知，加在原线圈上交流电压瞬时值的表达式为u ＝202sin (100πt ) V ，选项A 错误．由变压器变压公式，电压表读数为4 V ，选项C 错误．电阻R 上电流i ＝0.2 A ，消耗的电功率为0.8 W ，选项D 正确．由输入功率等于输出功率可得原线圈电流的有效值为0.04 A ，选项B 正确．【答案】 BD8．用电高峰期，电灯往往会变暗，我们可将这一现象简化为如下问题进行研究：如图10－2－26所示，原线圈输入有效值恒定的交变电压，在理想变压器的副线圈上，通过等效电阻为R 的输电线连接两只灯泡L 1和L 2.当开关S 闭合时，下列说法正确的是( )图10－2－26A ．副线圈中的电流增大B ．原线圈中的电流减小C ．加在R 两端的电压增大D ．加在L 1两端的电压减小【解析】 当开关S 闭合时，副线圈中的电流增大，加在R 两端的电压增大，加在L 1两端的电压减小，选项A 、C 、D 正确，B 错误．【答案】 ACD9．(2014·昆明一中模拟)如图10－2－27所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220 V ，负载电阻R ＝44 Ω，电流表A 1的示数为0.20 A ．下列判断中正确的是( )图10－2－27A ．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B ．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C ．电流表A 2的示数为1.0 AD ．电流表A 2的示数为0.4 A【解析】 对于理想变压器，P 1＝U 1I 1＝220×0.20 W＝44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2＝P 1＝44 W ，据P 2＝U 22R ，得U 2＝P 2R ＝44×44 V ＝44 V ，则n 1n 2＝U 1U 2＝22044＝5，故B 正确，A 错误；A 2的读数I 2＝U 2R ＝4444A ＝1 A ，故C 正确，D 错误． 【答案】 BC10．(2014·浙江部分学校联考)如图10－2－28所示的电路中变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是( )图10－2－28A ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B ．保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小C ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大D ．保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小【解析】 设理想变压器的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，根据理想变压器的原、副线圈的电压比等于匝数比，可得：U 1n 1＝U 2n 2.保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，n 2变大，U 2变大，由欧姆定律可知I 2变大，R 上消耗的功率变大，I 1变大，A 错误，C 正确；同理，保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，I 2变小，B 正确；保持U 1不变，S 接在b 端，则U 2不变，P 向上滑动，R 变小，由欧姆定律可知I 2变大，则I 1也变大，D 错误．【答案】 BC二、非选择题(本题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．) 11.图10－2－29(14分)如图10－2－29所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V 0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器原、副线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．【解析】 (1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝124 A ，副线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A. 变压器输入功率等于U 1I 1＝U 2I 2＝6 W变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝U 2I 2I 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1， 代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3 A 应舍去，根据题意是降压变压器，应I 1<I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机的输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W.【答案】 (1)3∶1 (2)6.67 W☆12.(16分)(2013·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？【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 ＝4 800 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×100%＝60% 输电线上的电流I ＝P U＝100 A 输电线损耗功率P r ＝I 2r ，其中P r ＝ΔE t＝200 kW 得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P r ＝(P U )2r ∝1U2 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。