2016年高考物理一轮复习 第11章 第2单元 变压器 电能的传输课时跟踪检测

课时跟踪检测(三十三) 变压器电能的传输高考常考题型：选择题＋计算题一、单项选择题1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校的变压器输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是( )A.U12RB.U1－U22RC．I2R D．I(U1－U2)2．如图1所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V。

若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( )图1A．220 V,220 V B．220 V,110 VC．110 V,110 V D．220 V,03.(2014·洛阳联考)如图2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( )图2A．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4．(2015·广东七校联考)如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1 ，原线圈输入的交流电如图乙所示，电阻R＝22 Ω，则( )图3A ．交流电的频率为100 HzB ．t ＝ 0.005 s 时电压表的读数为22 2 VC ．t ＝ 0.01 s 时电流表读数为1 AD ．该变压器原线圈的输入功率为22 W5.(2015·商州区一模)如图4所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50 Hz ，电压表示数为11 000 V ，灯泡L 1与L 2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝50∶1，电压表和电流表均为理想电表，则( )图4A ．原线圈输入的交流电的表达式为u ＝11000sin 50πt VB ．开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压为220 VC ．开关K 闭合后电流表的示数为通过灯泡L 1中电流的12D ．开关K 闭合后原线圈输入功率增大为原来的2倍 二、多项选择题6．某发电厂原来用11 kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV 输电，输送的电功率都是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )A ．据公式I ＝P /U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20B ．据公式I ＝U /R ，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C ．据公式P ＝I 2R ，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400 D ．据公式P ＝U 2/R ，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍7．某小型水电站的电能输送示意图如图5所示。

取夺市安慰阳光实验学校第2节 变压器 电能的输送知识点1 理想变压器1．构造和原理(如图11­2­1所示)(1)构造： 图11­2­1变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． (2)原理：电磁感应的互感现象． 2．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 .知识点2 远距离输电1．输电过程(如图11­2­2所示)图11­2­22．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′ (2)ΔU ＝IR 3．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝ΔU 2R4．输送电流(1)I ＝P U (2)I ＝U －U ′R5．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R 线．由R 线＝ρL S知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．(2)减小输电导线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高输电电压．1．正误判断(1)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．(×)(2)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．(×)(3)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．(×)(4)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．(√)(5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．(√)(6)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．(√)2．[理想变压器原理的理解](多选)理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，则( )A ．原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2＝10∶1B ．原、副线圈两端电压之比为U 1∶U 2＝10∶1C ．原、副线圈内交变电流之比I 1∶I 2＝1∶10D ．变压器输入和输出功率之比P 1∶P 2＝10∶1BC [根据变压器的电压比U 1U 2＝n 1n 2和电流比I 1I 2＝n 2n 1可知选项B 、C 是正确的；对于理想变压器，不改变电流的频率，输入与输出的功率应相等，即P 1＝P 2，所以选项A 、D 是错误的．]3．[2017·庄河模拟](多选)在如图11­2­3所示的电路中，在ab 两端输入稳定的正弦交流电，变压器原线圈中的电流为I 1，电压为U 1，输入功率为P 1，副线圈中的电流为I 2，电压为U 2，输出功率为P 2，则在滑动变阻器滑片移动的过程中，下列图象关系正确的有(B 图中曲线为双曲线的一支，D 图中曲线为抛物线)图11­2­3A B C DAC [由原、副线圈的电压与匝数关系U 1U 2＝n 1n 2可知，U 1与U 2成正比，选项A正确；由原、副线圈的电流与匝数关系I 1I 2＝n 2n 1可知，I 1与I 2成正比，选项B 错误；由P 1＝P 2＝U 22R ＝n 22U 21n 21R，可知选项C 正确，D 错误；故选A 、C.]4．[远距离输电电损的特点](多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )【：92492389】A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比B ．输送电压越高，输电线路上损失的电压越大C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比AC [输电线路上损失电压ΔU ＝Ir ，在r 一定时，ΔU 和I 成正比，若U越高，I ＝P U ，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2r ，当P一定时，I ＝P U ，所以ΔP ＝(P U)2r ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比，故A 、C 正确．]理想变压器原理和基本关系1．(2016·全国乙卷)一含有理想变压器的电路如图11­2­4所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，○A 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11­2­4A．2 B．3 C．4 D．5B[设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2联立两式代入数据解得k＝3选项B正确．]2．(2017·黄冈模拟)如图11­2­5所示，一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V的正弦式交流电源上，两副线圈匝数分别为n2＝16，n3＝144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中不正确的是( )【：92492390】图11­2­5A．原线圈的匝数为880B．当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 2 VC．当开关接2时，灯泡消耗的功率约为18 WD．当开关接2时，灯泡消耗的功率约为11 WC[由n1n3＝U1U L得n1＝880，所以选项A正确；当开关接2时，有n1n2＋n3＝U1U，解得U＝40 V，设交流电的周期为T，由U2R·T2＝U′2RT，可得灯泡两端电压的有效值为U′＝20 2 V，灯泡电阻为R＝U2LP L＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P＝U′2R＝1009W≈11 W，即选项C 错误，B 、D 正确．]关于理想变压器的四点注意1．变压器不能改变直流电的电压．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U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．理想变压器的动态分析1(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．图11­2­6(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化．2．负载电阻不变的情况(如图11­2­7所示)图11­2­7(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．[多维探究]●考向1 匝数比不变、负载变化的情况1．(2015·安徽高考)如图11­2­8所示电路中，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( )图11­2­8A ．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D [电压表V 1的示数和a 、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V 1示数不变，选项A 错误；电压表V 2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V 2示数不变，V 3示数为V 2示数减去R 0两端电压，两线圈中电流增大，易知R 0两端电压升高，故V 3示数减小，选项B 错误；理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2＞ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，选项D正确．]●考向2 负载和匝数比都变化的情况2．(多选)(2017·杭州模拟)如图11­2­9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈中心的抽头，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u1＝2202sin 100πt V，则( )图11­2­9A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22 VB．当t＝1600s时，电压表V0的读数为220 VC．单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小BC[当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，副线圈输出电压为U2＝22 V，但电压表V1示数小于U2，故A错误；当t＝1600s时，电压表V0的读数为有效值220 V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于副线圈输出电压U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V1示数变大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为5∶1，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误．]理想变压器动态分析的方法1．分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约的关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析、判定．2．电压、电流、功率之间的制约关系(1)U1决定U2(2)I2决定I1(3)P2决定P13．可以把理想变压器的副线圈看做是给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．远距离输电1.图11­2­10在每个回路中，变压器的原线圈是电源回路的用电器，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．2．抓住两个联系(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n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是：U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(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n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是：U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.3．掌握一个守恒能量守恒关系式：P 1＝P 线损＋P 用户．[母题] (2014·浙江高考)如图11­2­11所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2.则( )图11­2­11A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U【自主思考】 (1)如何计算电阻r 两端的电压？ 提示：两种方法，ΔU ＝U －U 1或ΔU ＝I 1r . (2)如何计算输电过程中的电功率损失？提示：三种方法，ΔP ＝P 入－P 出或ΔP ＝I 1(U －U 1)或ΔP ＝I 21r .A [理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U 2，则有I 1U 1＝I 2U 2，U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降为ΔU ＝I 1r ，或者ΔU ＝U －U 1，选项B 错误；理想变压器的输入功率为P ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的电功率为ΔP ＝I 21r ，选项D 错误．][母题迁移](2017·保定模拟)如图11­2­12为远距离输电示意图，升压变压器T 1的原、副线圈匝数比为n 1∶n 2＝k ∶1，降压变压器T 2的原、副线圈匝数比为n 3∶n 4＝1∶k ，在T 1的原线圈两端接入一内阻为k 2r 、电动势e ＝E m sin ωt 的交流电源，两条输电线的总电阻为r ，假设用户处的总电阻为R ，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，则输电线上损失的电功率为( )【：92492391】 图11­2­12A.k 2E 2m r 2R ＋2k 2r2B ．k 2E 2m r2R ＋k 2r2C.k 2E 2m r2R ＋r ＋k 2r2D ．k 2E 2m rR ＋r ＋k 2r2A [由题意可知降压变压器原线圈有U 3I 3＝n 3n 4U 4n 4n 3I 4＝n 23n 24R ＝Rk2，同理，升压变压器原线圈有U 1I 1＝n 21n 22(R k2＋r )＝R ＋k 2r ，又U 1I 1＝22E m －I 1k 2r I 1＝22E m n 2n 1I 2－k 2r ，联立解得输电线上的电流I 2＝2kE m2R ＋2k 2r， 则输电线上损失的电功率P r ＝I 22r ＝k 2E 2m r 2R ＋2k 2r2，A 正确．]输电线路功率损失的计算方法1．P 损＝P －P ′，P 为输送的功率，P ′为用户所得功率． 2．P 损＝I 2线R 线，I 线为输电线路上的电流，R 线为线路电阻． 3．P 损＝ΔU2R 线，ΔU 为输电线路上损失的电压，R 线为线路电阻．4．P 损＝ΔUI 线．。

第十一章 交流电 传感器第二讲 变压器 电能的输送课时跟踪练 A 组 基础巩固1．(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改为110 V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200解析：根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2，可求副线圈匝数为400，所以选项B 正确．答案：B2.(2015·广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ．调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：通过调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，输出电压减少为原来的一半，根据欧姆定律I ＝UR ，在电阻不变时，调节前后副线圈输出电流之比为I 2前∶I 2后＝U 2前∶U 2后＝2∶1，选项A 错误；根据理想变压器原理U 1∶U 2＝n 1∶n 2，在原线圈电压和匝数不变的情况下，副线圈接入匝数也应该变为原来的一半，接入匝数比n 2前∶n 2后＝U 2前∶U 2后＝2∶1，选项C 正确；根据功率P ＝UI ，得到调节前后副线圈输出功率之比P 2前∶P 2后＝U 2前I 2前∶U 2后I 2后＝4∶1，选项B 错误；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以原线圈的输入功率之比P 1前∶P 1后＝P 2前∶P 2后＝4∶1，选项D 错误．答案：C3．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P 用，则下列关系式中正确的是( )A ．P ′＝U 2SρlB ．P ′＝P 2ρlU 2SC ．P 用＝P －U 2SρlD ．P 用＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－P ρl U 2S解析：输电线电阻R ＝ρl S ，输电电流I ＝P U ，故输电线上损失的电功率为P′＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2ρl S ＝P 2ρl U 2S ，用户得到的电功率为P 用＝P －P′＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－P ρl U 2S ，故选项B 、D 正确． 答案：BD4．(2018·九江模拟)如图所示，半径为L ＝1 m 的金属圆环，其半径Oa 是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中．从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n 1∶n 2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为( )A ．40 VB ．20 VC ．80 VD ．0解析：由于Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D 正确．答案：D5．远距离输电线路的示意图如图所示．若发电机的输电电压不变，则下列叙述中正确的是( )A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析：变压器中电流、功率由副线圈决定，故A 、B 错误；当用户用电器的总电阻减小时，导致电流增大，输电线上损失的功率增大，故C 正确；由于输电线上有电压损失，故D 错误．答案：C6．(2018·潍坊模拟)如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB 端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R 0＝11 Ω，电容器C 的击穿电压为22 V ，移动滑片P 使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是( )A ．电压表的示数为220 VB ．原、副线圈的匝数比为10∶1C ．电流表的示数等于通过电阻R 0的电流D ．原线圈AB 端输入电压的变化规律为u ＝311sin πt (V)解析：由题图乙知电压的有效值即电压表的示数为220 V ，选项A 正确；电容器的耐压值为交流最大值，有效值为222V ＝11 2 V ，所以原、副线圈的匝数比为102∶1，选项B 错误；电容器通交流电，所以电流表的示数大于通过电阻R 0的电流，选项C 错误；由题图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以角速度为100π rad/s ，原线圈AB 端输入电压的变化规律为u ＝311sin 100πt (V)，选项D 错误．答案：A7．(2018·咸阳模拟)如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50 Hz ，电压表示数为11 000 V ，灯泡L 1与L 2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝50∶1，电压表和电流表均为理想电表，则( )A ．原线圈输入的交流电的表达式为u ＝11 000sin 50πt (V)B ．开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压为220 VC ．开关K 闭合后电流表的示数为通过灯泡L 1中电流的12D ．开关K 闭合后原线圈输入功率增大为原来的 2 倍解析：原线圈的电压最大值U m ＝11 000 2 V ，角速度ω＝2πf ＝100π rad/s ，所以原线圈输入的交流电的表达式为u ＝11 0002sin 100πt (V)，故A 错误；开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压即为副线圈电压，则U 1U 2＝n 1n 2＝501，则开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压U 2＝220 V ，故B 正确；开关K 闭合后，L 1与L 2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L 1中电流相等，故C 错误；开关K 闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D 错误．答案：B8．(2018·开封模拟)如图所示，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 ＝P U ＝124 A ，副线圈总电流I 2＝24I ＝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＝13 A(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 WB 组 能力提升9.(2017·广州一模)如图，在AB 间接入U 1＝311sin 314t (V)的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理想二极管D 1、D 2给阻值R ＝20 Ω 的纯电阻供电，变压器原线圈n 1＝1 100匝，副线圈n 2＝200匝，Q 为副线圈正中央抽头．为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U 0，设电阻R 上消耗的电功率为P ，则( )A ．U 0＝56.6 V ，P ＝20 WB ．U 0＝28.3 V ，P ＝20 WC ．U 0＝40 V ，P ＝80 WD ．U 0＝80 V ，P ＝80 W解析：由于在AB 间接入的是正弦交流电，副线圈二极管D 1、D 2轮流导通．从题意可知，副线圈的二分之一匝数被接入，即电阻R 两端的电压为半个副线圈两端的电压，由于二极管的特点，该电路中，电阻在交流电的整个周期都有电流流入，整个周期线圈都对电阻做功，因此该电阻电路等效为原副线圈匝数比为n 11∶n 22＝1 100∶100＝11∶1的理想变压器，所以由n 11∶n 22＝U 11∶U 22，原线圈电压的有效值U 11＝3112V＝220 V ，则副线圈的电阻两端的有效值U 22＝20 V ，纯电阻的功率P ＝U 222R ＝20220 W ＝20 W ．导通二极管两端的电压可以忽略不计，不导通二极管两端的电压为整个副线圈两端的电压，此时n 2′＝n 2＝200，由n 1∶n 2＝11∶2得二极管两端的电压有效值为U 2＝40 V ，所以二极管的反向耐压值至少为U 0＝2U 2＝40 2 V ≈56.6 V ，故A 项正确．答案：A10．(多选)一自耦调压变压器(可看作理想变压器)的电路如图甲所示，移动滑动触头P 可改变副线圈匝数．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在如图乙所示的交流电源上，电压表为理想电表．则( )A ．交流电源电压瞬时值的表达式为u ＝220sin 100πt (V)B ．P 向上移动时，电压表的最大示数为380 VC ．P 向下移动时，原、副线圈的电流之比减小D ．P 向下移动时，变压器的输入功率变大解析：由图乙结合交流瞬时值表达式U ＝U m sin ωt 可得交流电源电压瞬时值的表达式U ＝2202sin 100πt (V)，故选项A 错误；滑动触头P 向上移动时，当副线圈匝数为1 900匝时，副线圈的输出电压为最大，电压表的示数为有效值，由n 1n 2＝U 1U 2，U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，故选项B 正确；P 向下移动时，副线圈匝数减小，由n 2n 1＝I 1I 2可知当n 2减小时I 1I 2减小，选项C 正确；由P ＝U2R 可知，副线圈匝数减小，变压器输出电压减小，副线圈的输出功率减小，故原线圈的输入功率减小，选项D 错误．答案：BC11．(多选)(2018·徐州质检)如图所示，理想变压器原线圈匝数n 1＝1 210，副线圈匝数n 2＝121，原线圈电压u ＝311sin 100 πt (V)，负载电阻R ＝44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )A ．A 1读数为0.05 AB ．V 1读数为311 VC ．A 2读数为0.5 AD ．V 2读数为31.1 V解析：各表的读数均为有效值，故V 1的读数U 1＝220 V ；由U 2＝n 2n 1U 1知，V 2的读数为22 V ；由I 2＝U 2R 知，A 2的读数为0.5 A ；I 1＝n 2n 1I 2知，A 1的读数为0.05 A ，选项A 、C 正确．答案：AC12.(2018·青岛模拟)1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用着费用高昂的直流电．而尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P＝100 kW，输出电压为U1＝250 V，用户需要的电压为U2＝220 V，输电线电阻为R＝10 Ω，若输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比；(3)求降压变压器的最大输出电流I2(结果保留整数)．解析：(1)电路示意图如图所示．(2)输电过程中损失的功率P损＝ηP，通过R的电流I2＝P损R，发电机的输出电流I1＝PU1，升压变压器的原、副线圈匝数比n1 n2＝I2I1＝ηPR·U1P＝250100×103×100×103×0.0410＝120.(3)用户得到的最大功率为P用＝P(1－η)，降压变压器的输出最大电流I2＝P用U2＝P（1－η）U2＝100×103×（1－0.04）220A≈436 A.答案：(1)见解析图(2)1∶20 (3)436 A。

第2课时 变压器 电能的输送一、理想变压器 1．构造和原理(1)构造：如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

[注意] 必须是交流电,否则没有互感现象,变压器不起变压作用。

(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。

由能量守恒推出有多个副线圈时,U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。

[注意] 副线圈与用电器断开时,无电流通过副线圈,但副线圈两端存在电压。

变压器不能改变交变电流的频率。

二、远距离输电1．功率关系：P 1＝P 2,P 3＝P 4,P 2＝ΔP ＋P 3。

2．电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1,U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3,U 2＝ΔU ＋U 3,I 2＝I 线＝I 3。

3．输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线。

4．电压损失：ΔU ＝U 2－U 3＝I 2R 线。

5．功率损失：ΔP ＝P 2－P 3＝I 22R 线＝ΔU2R 线。

[注意] 在输电功率一定的情况下,输电电压越大,输电电流越小。

[基础自查]1．判断正误(1)理想变压器的基本关系式中,电压和电流均为有效值。

(√) (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)高压输电是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。

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。

关闭Word文档返回原板块。

跟踪演练·强化提升【课堂达标检测】1.(2016·江苏高考)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。

通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。

在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。

在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低D.U2<U1,U2升高【解析】选C。

从题图中看到,原线圈匝数对应整个部分,而副线圈匝数对应的是一部分,所以该变压器为降压变压器。

根据理想变压器电压和匝数的关系=,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,副线圈的匝数变少,U2降低。

2.理想变压器上接有三个完全相同的灯泡,其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源,另外两个并联后接在副线圈两端。

已知三个灯泡均正常发光。

该变压器原、副线圈的匝数之比为( )A.1∶2B.2∶1C.2∶3D.3∶2【解析】选B。

设灯泡正常发光时的电流为I,由题意可知,通过原线圈的电流I1=I,通过副线圈的电流I2=2I,根据变压器的电流关系==。

3.(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合电键S,下列说法正确的是( )A.P向下滑动时,灯L变亮B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大【解析】选B、D。

理想变压器的输出电压由输入电压决定,与用电器无关,故无论P怎样滑动,变压器的输出电压不变,灯L的亮度不变,A项错误、B项正确;理想变压器的输入电流和功率由用电器决定,P向上滑动时,用电器的功率变大,变压器的输出功率和输入电流都变大,C项错误、D项正确。

《全程复习》202X届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）变压器电能的输送40分钟 100分一、选择题本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分1202X·泰州模拟原、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12的阻值的阻值2如图所示是一台家用台灯亮度调节原理图，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表、向上移动，则的示数变大B变压器的输出功率变大的示数变小的示数变大3202X·山东高考为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，1不变，变化的曲线如图乙所示以下正确的是A 2u 1902sin(50t) V =πB 2u 1902sin(100t) V =πC 为使用户电压稳定在220 V ，应将200 2 V10 AA.2.20.20 A1.0 A0.4A500 km105A0.3 A0.114A 1122n U n U =22U P P R ==入出1122n U n U =190 2 V 2u 1902sin(100t)V =π1122u nu n =1R 1=20 V,由1122U n U n =可知，原线圈电压的最大值U 1=200V,2并联，222U ()2P 6.67 W 30=≈,故C 正确；因电容器接交流电有充放电电流，故D 错5【解析】选B 在理想变压器中，因为U 不变，故V 2示数不变；闭合S 时，负载电阻变小，副线圈中电流I 2增大，A 2示数增大，由P 入=P 出,即I 1U 1=I 2U 2可知A 1示数增大，因为ab 和cd 导线的电阻不可忽略，V 3改测R 2两端电压，故V 3示数变小R 1两端电压减小，故流过R 1处的电流I 3变小，A 3示数变小，故B 正确 【总结提升】理想变压器动态分析的两种类型1匝数比不变，原、副线圈的电压U 1、U 2不变，电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随负载电阻的变化而变化2负载电阻不变，原线圈的电压U 1不变，副线圈两端的电压U 2、电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随匝数比的变化而变化【变式备选】202X ·海口模拟如图所示，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 202sin100t V =π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 HB 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】选A 、B 由于副线圈电压由原线圈决定，则不论负载如何变化，电压表的读数不变，始终为有效值100 V ，B 正确，C 错误；交流电每个周期内氖泡发光两次，每秒发光100次，则氖泡发光频率为100 H ，A 正确；开关断开后，负载电阻增大、电流减小，则变压器的输出功率减小，D 错误 6【解析】选C 根据11122221U n n I ,U n n I ==得，U 1=×105 V ，I 1=1 000 A ，所以输电线的输送功率P=U 1I 1=×108W ，C 正确7【解析】选B 、C 对于理想变压器，P 1=U 1I 1=220× W=44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2=P 1=44W ，据222U P R =，得22U P R 4444 V 44 V ==⨯=，则1122n U 2205n U 44===,故B 正确，A 错误；A 2的读数22U 44I A 1 A R 44===，故C 正确，D 错误 8【解析】=3×106W ，输电电压U=500 V ，则输电线上输送的电流大小3PI 610 A U==⨯，所以A 错；输电线上由电阻造成的电压损失U Ir 15 kV ∆==，所以B 正确；输电线上损失的功率22P P UI r U∆=∆=，所以D 错误；若损失功率为ΔP=9×108W 时，ΔP 远大于输出功率，不符合实际，故C 错误9【解析】线圈Ⅱ两端的电压为：()2211n 35U U 220 6.36V n 1 210==⨯=3分线圈Ⅲ两端的电压为：()3311n 1 925U U 220350V n 1 210==⨯=3分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 2P 3,I 1U 1=I 2U 2I 3U 33分()112233I U I U I 0.066 2A U -==3分答案： 2 A350 V10【解析】1输送功率P=500 W,一昼夜输送电能E=Pt=12 000 W ·h1分 输电线上损失的电能ΔE=4 800 W ·h1分终点得到的电能E ′=E-ΔE=7 200 W ·h, 1分 所以输电效率E 60%E'η==1分输电线上的电流PI 100 A U==2分输电线损耗功率P r =I 2r,2分其中r EP 200 kW t∆==1分得r=20 Ω2分2输电线上损耗功率2r 2P 1P ()r U U=∝ 2分原来P r =200 W,现在要求P r ′=10 W, 1分 解得输电电压应调节为U ′= V2分答案：160% 20 Ω 2 V。

第十一章 第2讲 理想变压器 电能的输送1．(2017·北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是导学号 21992746( B )A ．原线圈的输入功率为2202WB ．电流表的读数为1AC ．电压表的读数为110 2 VD ．副线圈输出交流电的周期为50s[解析] 由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为2202V ，故有效值为U 1＝220V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故副线圈电压的有效值U 2＝110V ，故输出功率P 2＝U 22R＝220W ，再由输入功率等于输出功率知，P 1＝P 2＝220W ，A 错误；根据欧姆定律知，I 2＝U 2R ＝2A ，I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝1A ，故电流表读数为1A ，所以B 正确；电压表的读数为有效值，即U 2＝110V ，C 错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π(rad/s)，又T ＝2πω，解得T ＝0.02s ，所以D 错误。

2．(2016·四川理综)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则导学号 21992747( B )A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变[解析] 设原、副线圈减少的匝数均为n ，则根据变压比有，U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 2′＝n 1－n n 2－n ，由于U 2′＝n 2－n n 1－n U 1，U 2＝n 2n 1U 1，因此U 2′小于U 2，即副线圈两端的电压变小，小灯泡变暗，A错误，B正确；由于匝数比变化，因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线圈电流的比值均发生变化，C、D错误。

第2讲 变压器 电能的输送板块一 主干梳理·夯实基础1．构造：如图所示。

变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。

(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

(2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫次级线圈。

2．工作原理：电磁感应的互感现象。

3．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出。

(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器。

(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1；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(也叫调压变压器)。

(2)互感器①电压互感器，可以把高电压降为低电压； ②电流互感器，可以把强电流降为弱电流。

【知识点2】 远距离输电 Ⅰ1．输电过程(如图所示)2．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′。

(2)ΔU ＝IR 。

3．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′。

(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝ΔU 2R 。

4．输送电流(1)I ＝PU 。

(2)I ＝U －U ′R。

板块二 考点细研·悟法培优考点1理想变压器的工作原理和基本量的关系[深化理解]1．基本关系(1)无漏磁，故原、副线圈中的Φ、ΔΦΔt 相同。

(2)线圈无电阻，因此无电压降，U ＝E ＝n ΔΦΔt。

(3)根据U n ＝ΔΦΔt 得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…。

(4)无电能损失，因此P 入＝P 出，无论副线圈一个还是多个，总有U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…，将电压关系代入可得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…。

(5)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。

【全优课堂】2016高考物理总复习 第11章 第2课时 变压器 电能的输送分组训练A 组 理想变压器根本规律的应用1.如图13所示，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．假设用U 和I 分别表示此时电压表和电流表的读数，如此( )图13A ．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【答案】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． 2．(2014·杭州模拟)如图14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 ，电阻R ＝44 Ω ，电压表、电流表均为理想电表，如此如下说法错误的答案是( )图14A ．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【答案】C【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 项正确；I 2＝U 2R ＝1 A ，故C 项错误；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 项正确．综上所述，说法错误的答案是C 项．B 组 理想变压器的动态分析3．如图15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 ，如此( )图15A ．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【答案】D【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．4．如图16所示是街头变压器给用户供电的示意图．变压器的输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，输出电压通过输电线输送给用户．输电线的电阻用R 0表示，变阻器R 表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P 向下移动时，如下说法不正确的答案是( )图16A ．相当于在增加用电器的数目B．A1表的示数随A2表的示数的增大而增大C．V1表的示数随V2表的示数的增大而增大D．变压器的输入功率增大【答案】C【解析】当滑动变阻器触头P向下移动时，用电器的总电阻减小，相当于并联的用电器数目增加，同时变压器的输入功率增大，A、D对；输出电流增大如此输入电流增大，B正确；变压器的输出电压由输入电压决定，当输入电压和变压器的匝数比一定时，输出电压一定，C错．C组远距离输电问题5．图17为某小型水电站的电能输送示意图，A为升压变压器，其输入功率为P1，输出功率为P2，输出电压为U2；B为降压变压器，其输入功率为P3，输入电压为U3.A、B均为理想变压器，输电线的总电阻为r，如此如下关系式正确的答案是( )图17A．P1>P2B．P2＝P3C．U2>U3D．U2＝U3【答案】C【解析】由变压器原理知，P1＝P2＝P3＋P损＝P4＋P损，U2＝U3＋U损，选C.6．远距离输送交流电一般采用高压输电，采用高压输电的优点是( )A．可节省输电线的原材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减少输电线上的电能损失D．可提高输电线上的电流【答案】AC【解析】输送的功率一定，根据P＝UI，知输电电压越高，输电电流越小，根据P损＝I2R，知输电线上损耗的能量就小．这样电阻不需要太小，从而能节省输电线的材料．高压输电不会改变交流电的频率．故A、C正确，B、D错误．。