2016届高考物理一轮复习10.2变压器、电能的输送课时强化作业

选修3-2 第十章 第2讲(时间：60分钟 满分：100分)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u0＝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 V C．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．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，、分别为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104V 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 ＝20×103380A ＝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 000A ＝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 ＝1000×103100V ＝1×104V ，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 ＝ρV t＝1×103×40 kg/s＝4×104kg/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。

变压器电能的输送一、选择题1．(多选)(2016·武汉调研)如图所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW.现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是( )选项型号千米电阻(Ω/km)A DYD30/C 1B DYD50/C 0.6C DYD100/C 0.3D DYD150/C 0.2【解析】由P＝UI得输电电流为20 A，输电线路上损耗的功率不超过P损＝200 kW×2%＝4 kW，由P损＝I2R解得R＝10 Ω，输电线长度为20 km，故可选择千米电阻0.5 Ω/km 以下的型号DYD100/C或DYD150/C，C、D正确．【答案】CD2．如图所示为重庆某中学教学区供电示意图，供电部门通过理想变压器原线圈A、B 端送电，虚线框内表示教学区内各教室的照明电路．已知变压器副线圈C、D两端距教学区输入端E、F距离较远，电路之间输电线电阻不能忽略，设定A、B端输入电压一定，则以下说法正确的是( )A．如果教学区同时使用的电灯减少，A、B端输入功率仍不变B．C、D端电压一定为220 VC．E、F端电压一定为220 VD．教学区内同时使用的电灯越多，E、F端输入电压越低【解析】使用的电灯减少时，输电线与照明电路的总电阻变大，副线圈两端电压U2不变，故P出＝U22R总变小，又P入＝P出，所以A、B端输出功率变小．A项错误；由于输电线电阻的分压，要保证教室内照明灯正常工作，则应有U CD>220 V；而U EF会因为使用的电灯数量不同而获得不同电压，B、C项错误；当使用的电灯越多时，输电线上损失的电压就越多，EF端输入的电压就越低，D项正确．【答案】D3．(2016·厦门质检)如图所示，a、b间接入正弦交流电，变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图，R2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是( )A．V1的示数不变，V2的示数减小B．V1的示数减小，V2的示数减小C．A1的示数增大，A2的示数增大D．A1的示数减小，A2的示数减小【解析】V1测量的是电源的电压，由电源本身决定，与负载无关，B项错；变压器的输出电压由输入电压及变压器的变压比决定，故是否出现火情，输出电压均不变；将输出电压等效为负载电路中电源的电动势，R 3等效为电源的内电阻．出现火情时，R 2所处位置温度升高，其电阻减小，故电路总电阻减小，因此电压表V 2示数减小，A 项正确；由欧姆定律可知，通过电阻R 1的电流减小，C 项错；电路总电流增大，变压器输出功率增大，故变压器输入功率也增大，由P ＝UI 可知，原线圈中电流增大，D 项错．【答案】 A4．(2016·唐山模拟)利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V ．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )A ．1 kWB ．1.6×103 kWC ．1.6 kWD ．10 kW【解析】 用电器的额定电流为：I ＝P U ＝40×103800A ＝50 A ，输电线上消耗的功率P 线＝I 2R ＝502×0.4 W ＝1 000 W ＝1 kW ，所以若采用超导电缆代替原来的输电线，线路上节约的电功率为1 kW .【答案】 A5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2＝51，电阻R 1＝R 2＝10 Ω，D 为理想二极管，原线圈接入如图乙所示的交流电源．则A ．R 2中交变电流的频率为50 HzB ．通过R 1的电流为1 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为30 W 【解析】 由题图乙可知，该交流电的周期为T ＝0.04 s ，所以频率为f ＝1T＝25 Hz ，变压器和二极管都不会改变交流电的频率，所以A 错误；根据变压公式U U 1＝n 1n 2得R 1两端的电压U 1＝10 2 V ，所以通过R 1的电流为 2 A ，B 错误；根据有效值的定义，设R 2两端的电压有效值为U 2，U 21R 2T 2＝U 22R 2T ，所以U 2＝10 V ，通过R 2的电流为1 A ，C 错；变压器的输入功率为P ＝I 21R 1＋I 22R 2＝30 W ，D 对．【答案】 D6．(多选)如图是自耦变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的变化．输电线的电阻用R 0表示，如果变压器上的能量损失可以忽略．以下说法正确的是( )A ．开关S 1接a ，闭合开关S ，电压表V 示数减小，电流表A 示数增大B ．开关S 1接a ，闭合开关S 后，原线圈输入功率减小C ．断开开关S ，开关S 1接a 时电流表的示数为I 1，开关S 1接b 时电流表的示数为I 2，则I 1>I 2D ．断开开关S ，开关S 1接a 时原线圈输入功率为P 1，开关S 1接b 时原线圈输入功率为P 2，则P 1<P 2【解析】 闭合开关S ，不影响变压器副线圈两端电压，副线圈所接负载的电阻变小，根据欧姆定律，电流表的读数变大，输电线上的电压变大，导致电压表的读数变小，选项A 正确；根据P ＝UI ，副线圈输出功率变大，理想变压器的输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率增大，选项B 错误；开关S 1从接a 变到接b ，理想变压器的原线圈的匝数变小，副线圈两端电压变大，电流表的读数变大，选项C 错误；根据P ＝UI ，副线圈输出功率变大，理想变压器的输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率增大，选项D 正确．【答案】 AD7.如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n 1，原线圈接正弦交流电，电压为u ＝U 0cos 100πt(V )，副线圈接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R ，当电键S 接通后，电流表读数为I ，电动机带动一电阻为r ，质量为m 、长为l 的金属杆在光滑的没有电阻的导轨上以速度v 匀速上升．下列判断正确的是( )A ．电动机两端电压为IR ，其消耗的电功率为I 2RB ．原线圈中的电流为nI ，变压器的输入功率为I 2R ＋mgv ，副线圈电流的频率为50 HzC ．变压器的输入功率为I 2R ＋mgv ＋B 2l 2v 2rD ．电动机的热功率为I 2R ，副线圈电压的有效值为U 0n【解析】 电动机两端电压大于IR ，IR 是电动机线圈电阻R 上的电压，用于发热，A错；原线圈中的电流为I n ，B 错；变压器的输入功率为I 2R ＋mgv ＋B 2l 2v 2r，即一部分在电动机线圈电阻R 上发热变成内能；另一部分用于对外做功，将其中一部分电能转化为金属杆的机械能，其余部分克服安培力做功，转化为电能，电流通过纯电阻电路转化为金属杆上的焦耳热，C 对；副线圈电压的有效值为U 02n，D 错． 【答案】 C8．(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 ．400C . 1 600D ．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】 B9．(多选)(2015·海南卷)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，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 5 R 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】 AD10.(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】 设加热管电阻为R ，对于副线圈，I 2＝220R ，I 2′＝110R，则调节前后I 2∶I 2′＝2∶1，A 错误．由P ＝U 2R可知，调节前后副线圈输出功率之比为4∶1，B 错误．原副线圈电压之比为匝数之比，电压减为原来一半，则副线圈匝数也减为原来的一半，C 正确．理想变压器副线圈功率等于原线圈功率，则原线圈输入功率之比为4∶1，D 错误．【答案】 C11．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3【解析】 当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP ＝I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 正确．根据输电线上的电流I ＝P U 2可知，也可以通过提高输电电压，减小输电电流，即提高n 2n 1，这样使线圈n 3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n 4n 3，C 正确． 【答案】 AC12．如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A 的保险丝L ，原线圈匝数n 1＝600匝，副线圈匝数n 2＝120匝．已知原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接( )A ．阻值为12 Ω的电阻B ．并联两盏“36 V 40 W ”的灯泡C ．工作频率为10 Hz 的用电设备D ．耐压值为36 V 的电容器 【解析】 根据题图乙可知，原线圈输入的交变电压的最大值U 1m ＝180 2 V ，有效值U 1＝180 V ，周期T 1＝0.02 s ，频率f 1＝1/T 1＝50 Hz ，又n 1n 2＝51，所以副线圈的输出电压的最大值为U 2m ＝36 2 V ，有效值U 2＝36 V ，周期T 2＝T 1＝0.02 s ，频率f 2＝f 1＝50 Hz .若副线圈两端接阻值为12 Ω的电阻，则I 2＝U 2/R ＝3 A ，I 1＝n 2I 2/n 1＝0.6 A >0.5 A ，即流过保险丝的电流超过了其熔断电流，选项A 错误；若并联两盏“36 V 40 W ”的灯泡，那么，灯泡两端电压刚好为其额定电压，此外，流过保险丝的电流I′1＝n 2I′2/n 1＝0.2I 2＝0.2×2×(40 W /36 V )＝49A <0.5 A ，显然，整个电路和用电器均能正常工作，所以选项B 正确；输出交流电的频率为50 Hz ，所以副线圈两端不可以接工作频率为10 Hz 的用电设备，选项C 错误；电容器的耐压值指的是允许承受的最大电压值，题中副线圈的输出电压的最大值为U 2m ＝36 2 V >36 V ，即超过了电容器的耐压值，所以选项D 错误．【答案】 B二、非选择题13．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 ＝0.05 m 2，线圈转动的频率为50 Hz ，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“220 V ，11 kW ”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，电路如图所示，求：(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？【解析】 (1)根据E m ＝NBSω＝1 100 2 V得输出电压的有效值为U 1＝E m 2＝1 100 V . (2)根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51.(3)根据P 入＝P 出＝2.2×104W ，再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A .【答案】 (1)1 100 V (2)5 1 (3)20 A14．某发电厂发电机的输出功率P ＝100 kW ，发电机端电压U ＝250 V ，向远处送电的输电线的总电阻R ＝8 Ω.要使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220 V ，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．【解析】 (1)只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示． (2)按题意，P 损＝5%P ＝0.05×100×103 W＝5×103 W .设输电线路中的电流为I ，P 损＝I 2R ，I ＝ P 损R ＝ 5×1038A ＝25 A . 输送电压U 2＝P I ＝100×10325V ＝4 000 V ， 对升压变压器n 1n 2＝U 1U 2＝2504 000＝116， 输电线路上损失电压U 损＝IR ＝25×8 V ＝200 V ，降压变压器原线圈n 3两端电压U 3＝U 2－U 损＝(4 000－200)V ＝3 800 V ，用户在副线圈n 4两端得到电压U 4＝220 V ，所以n 3n 4＝U 3U 4＝3 800220＝19011. 即升压变压器原、副线圈匝数比为116；降压变压器原、副线圈匝数比为19011.【答案】 见解析。

开卷速查规范特训课时作业实效精练开卷速查(三十五) 变压器电能的输送A组基础巩固1．(多选题)如图35－1所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路．若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即由c经电流表至d)，则可以判断出线圈M两端的电势差u ab随时间t的变化情况可能是图35－2中的( )图35－1A B C D图35－2解析：对A图u ab不变，A表中无电流，对B图u ab均匀增大，由安培定则知，M中有向上增强的磁场，P中有向下增加的磁通量，又由楞次定律和安培定则知，A表中电流方向由d经电流表至c，故A、B错，同理分析得C、D正确．答案：CD2．(多选题)图35－3为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是( )图35－3A ．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，输电线的电阻减小，则能够减小输电线上的功率损耗，A 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，输电电流越小，则功率损耗越小，B 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 错误；在输电过程中，输电电压越高，对于安全和技术的要求越高，因此并不是输电电压越高越好，D 正确．答案：ABD3．(多选题)[2018·山东卷]图35－4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35－4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( )甲 乙图35－4A ．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＜1 000解析：电压表示数为电压有效值，由题图乙可得U ＝U m 2＝52V ，选项A 错误，B 正确；副线圈电压峰值为5000 V 时，n 2n 1＝U m2U m1＝1 000，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5 000 V ，故n 2n 1＞1 000，选项C 正确，D 错误．答案：BC图35－54．(多选题)如图35－5所示，当导线MN沿无电阻的导轨做切割磁感线的运动时，电容器C被充电，上极板电势高，MN的电阻为R，其他电阻不计，由此可推知导体MN的运动情况是( )A．向右匀速B．向右加速C．向右减速D．向左加速解析：当MN向右匀速运动时，产生恒定电流，穿过左边线圈的磁通量不变，不会产生感应电动势，电容器C不会被充电．若MN向右减速，产生变弱的电流，由右手定则知，电流方向为M→N，由安培定则知，在右边线圈中有向下方向的磁场，在左边线圈中有向上的磁通量且减弱，由楞次定律知，在左边线圈中产生感应电动势，使C上极板带正电，所以C项正确，同理B项错，D项对．答案：CD5．如图35－6所示为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220 V40 W”．当灯泡所消耗的功率都调至20 W时，哪种台灯消耗的功率最小( )A BC D图35－6解析：台灯的消耗功率是指包含灯泡和其他辅助器件的总功率．由A、B、C、D四选项分析可知：C选项中理想变压器功率损耗为零，电源输出的总功率(台灯消耗功率)只有灯泡的功率20 W，而其他选项中，不论滑动变阻器是分压接法还是限流接法，滑动变阻器上总有功率损耗，台灯的消耗功率都大于20 W．故C选项正确．答案：C图35－76．[2018·四川自贡一诊]如图35－7所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接一正弦交变电源，电压u＝311sin100πt V．变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(电阻随温度升高而减小)，R1为一定值电阻．下列说法正确的是( ) A．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变小B．当R2所在处出现火警时，电压表V2的示数变大C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变小D．电压表V1示数为22 V解析：当R2所在处出现火警时，阻值减小，变压器输出电流增大，输出功率增大，电阻R1两端电压增大，电阻R1的功率变大，电压表V2的示数变小，选项A、B错误；由输入功率等于输出功率可知，当R2所在处出现火警时，电流表A的示数变大，选项C错误；由变压器变压公式，变压器输出电压为22 V，电压表V1示数为22 V，选项D正确．答案：DB组能力提升7．(多选题)如图35－8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、半径相等的金属圆环上，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.匀强磁场的磁感应强度为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，则( )图35－8A ．滑动变阻器上消耗的功率为P ＝100I 2R B ．变压器原线圈两端的电压U 1＝10IRC ．取ab 在环的最低端时t ＝0，则导体棒ab 中感应电流的表达式是i ＝2Isin ωtD ．ab 沿环转动过程中受到的最大安培力F ＝2BIl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 正确；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，则导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i ＝2Icosωt ，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：AD8．[2018·湖南高三联考]如图35－9所示，水平铜盘半径为r ，置于磁感应强度为B ，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R 1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n ∶1，变压器的副线圈与电阻为R 2的负载相连，则( )图35－9A ．变压器原线圈两端的电压为Br 2ω2B ．若R 1不变时，通过负载R 2的电流强度为零C ．若R 1不变时，变压器的副线圈磁通量为零D ．若R 1变化时，通过负载R 2的电流强度为通过R 1电流的1n解析：水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源．当R 1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量一定，磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知A 、C 错，B 对；当R 1变化时，原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D 错．答案：B9．理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1＝10匝和n 2＝100匝，副线圈接有1 000 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 ＝0.4πm 2.在该圆形区域内有如图35－10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 ＝B 0sin ωt ，则ΔBΔt＝B 0ωcos ωt)( )图35－10A ．14.1 AB ．0.14 AC ．1.41 AD ．2.00 A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· 2 A ．根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝ 2 A.答案：C图35－1110．(多选题)[2018·江苏常州模拟]如图35－11所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是10∶1，原线圈输入交变电压u ＝1002sin50πt(V)，在副线圈中串接有理想电流表和定值电阻R ，电容器并联在电阻R 两端，电阻阻值R ＝10 Ω，关于电路分析，下列说法中正确的是( )A ．电流表示数是1 AB ．电流表示数是 2 AC ．电阻R 消耗的电功率为10 WD ．电容器的耐压值至少是10 2 V解析：由变压公式，副线圈输出电压为10 V ，由于交变电流可以通过并联在电阻R 两端的电容器，所以不能应用欧姆定律计算电流表示数，选项A 、B 错误；电阻R 消耗的电功率为P ＝100/10 W ＝10 W ，选项C 正确；副线圈输出电压最大值为10 2 V ，电容器的耐压值至少是10 2 V ，选项D 正确．答案：CD11．发电机的端电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．(1)画出全过程的线路示意图； (2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压． 解析：(1)线路图如图35－12所示．图35－12(2)升压变压器副线圈的输出电压为 U 2＝n 2n 1U 1＝101×220 V＝2 200 V.升压变压器副线圈输出电流为I 2＝n 1n 2I 1，升压变压器原线圈输入电流由P ＝I 1U 1， 得I 1＝P U 1＝44×103220A ＝200 A ，所以I 2＝n 1n 2I 1＝20 A.输电线路上的电压损失和功率损失分别为 U R ＝I 2R ＝20×0.2 V＝4 V ，P R ＝I 22R ＝202×0.2 W＝80 W ＝0.08 kW.加到降压变压器的原线圈上的输入电流和电压为 I 3＝I 2＝20 A ，U 3＝U 2－U R ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V. 降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为 U 4＝n 4U 3n 3＝110×2 196 V＝219.6 V ， I 4＝n 3n 4I 3＝10×20 A＝200 A ，用户得到的功率P 4＝U 4I 4＝43.92 kW. (3)若不采用高压输电，线路损失电压为 U R ′＝I 1R ＝200×0.2 V＝40 V. 用户得到的电压U′＝U 1－U R ′＝220 V －40 V ＝180 V.用户得到的功率为P′＝I 1U′＝200×180 W＝36 kW. 答案：(1)如图35－11所示 (2)219.6 V 43.92 kW (3)36 kW 180 V12．三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1.0×106km 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时的总发电功率)为P ＝1.82×107kW ，年平均发电量约为W ＝8.40×1010kW·h.该工程已于2009年全部竣工，成为“西电东送”的中部通道，主要向华中、华东电供电，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/m 3，g 取10 m/s 2)：(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P 1＝4.5×106kW ，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U 0＝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．解析：(1)电站将水流的势能转化为电能的效率η的表达式：η＝E 电E 重力＝W 年发电M 年gH ＝W ρQgH代入数据，得η＝8.40×1010×103×3 6001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈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＝50%P 1＝I 2R 线 输电线路的总电阻R 线＝0.05 P 1I2＝0.05×4.5×106×10332Ω＝2.78 Ω. 答案：(1)η＝WρQgH67.1% (2)192.3天 (3)9∶250 2.78 ΩC 组 难点突破13．如图35－13所示，T 为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S 闭合时( )图35－13A ．交流电压表V 1和V 2的示数一定都变小B ．交流电压表只有V 2的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大D．只有A1的示数变大解析：闭合S时，输出电路电阻减小，副线圈中电流增大，V1示数不变，A2示数变大，则A1示数也变大，由于V1示数不变，A2示数变大，则V2示数变小，A3示数变小．答案：B。

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练变压器电能的输送1、如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是( )A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sin ωt B．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1C．电压表V示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小解析：选C 从图示位置开始计时，e＝E m cos ωt＝NBL2ωcos ωt，A错误；变压器的输入功率等于输出功率，B错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL2ω，电压表的示数是R两端电压的有效值，设为U，2NBL2ω22 R ·T2＝U2R·T，解得U＝NBL2ω，C正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D错误．]2、理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为u＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻。

若U0＝220 2 V，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是( )A．副线圈中电压表的读数为55 2 VB．副线圈中输出交流电的周期1100πsC．原线圈中电流表的读数为0.5 AD．原线圈中的输入功率为110 2 W解析：选 C 由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220 2 V，所以原线圈的电压的有效值为22022V＝220 V，在根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55 V，即为电压表的读数为55 V，副线圈中的电流为5527.5A＝2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为0.5 A，故A错误，C正确；变压器不会改变电流的周期，电流的周期为T ＝2πω＝2π100π＝150 s ，故B 错误；变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为P ＝55227.5W＝110 W ，所以原线圈中的输入功率也为110 W ，故D 错误。

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，。

权掇市安稳阳光实验学校课时作业（三十三）变压器电能的输送[基础小题练]1．如图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( )A．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，副线圈输出直流电压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【解析】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、选项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，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误．【答案】B2．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n1∶n2＝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 V B．20 VC.80 V D．0 V【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，变压器原线圈两端的电压恒定不变，因此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零，选项D正确．【答案】D3．如图，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是( )A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小【解析】交流电表的示数表示交流电的有效值，A、B两项错误；滑片P 向下滑动过程中，原、副线圈的匝数n1、n2不变，U1不变，则U2＝U1n2n1不变；R连入电路的电阻变小，则流过副线圈的电流I 2＝U 2R ＋R 0变大，根据U 1I 1＝U 2I 2，可知I 1变大，C 项正确，D 项错误．【答案】 C4．如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比n 1∶n 2＝3∶1，在原副线圈中电路分别接有阻值相同的电阻R 1，R 2.交变电压的大小为U ，则下列说法正确的是( )A ．电阻R 1，R 2两端的电压之比为3∶1B ．电阻R 1，R 2上消耗的电功率之比为1∶1C ．电阻R 1，R 2两端的电压均为U3D ．电阻R 1，R 2上消耗的电功率之比为1∶9【解析】 由变压器电压、电流、功率的比例关系可知：通过R 1、R 2的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶3，故两电阻上电压之比U 1∶U 2＝I 1R ∶I 2R ＝1∶3；两电阻消耗的电功率之比P 1∶P 2＝I 21R ∶I 22R ＝1∶9.选项D 正确．【答案】 D5.如图，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、n 3＝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 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，则下列说法中正确的是( )A ．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，原线圈的输入功率约为18 WD ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为11 W【解析】 由n 1n 3＝U 1U L 得n 1＝880，选项A 正确；当开关接2时，有n 1n 2＋n 3＝U 1U ，解得U ＝40 V ，设交流电周期为T ，U 2R ·T 2＝U ′2RT ，U ′＝20 2 V ，选项B 正确；灯泡电阻为R ＝U 2LP L ＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P ＝U ′2R ＝1009W≈11 W，选项C 错误，D 正确．【答案】 ABD6．如图甲所示的远距离输电示意图中，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V 显示加在器上的电压(器未画出)．未出现火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法正确的是( )A ．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB ．输电线中的电流为60 AC ．输电线路损耗功率为90 kWD ．当传感器R 2所在处出现火情时，电压表V 的示数变大【解析】 由图乙知交变电流的周期T ＝0.02 s ，所以降压变压器副线圈输出的交变电流频率为f ＝50 Hz ，选项A 正确；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V ，根据电压与匝数成正比知，副线圈电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝PU＝30 A ，选项B 错误；输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝ΔUI ＝90 kW ，选项C 正确；当出现火情时，传感器R 2阻值减小，降压变压器副线圈两端电压看作不变，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V 的示数变小，选项D 错误．【答案】 AC [创新导向练]7．科技应用——变压器原理在医疗器械中及应用心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其部分电路可简化为大电阻R 1与交流电源串联，该电源输出的电压恒为U 0，如图所示．心电图仪与一个理想变压器的初级线圈相连，一个扬声器(可等效为一个定值电阻R 2)与该变压器的次级线圈相连．若R 2从变压器得到的功率此时最大，下列说法错误的是( )A ．大电阻R 1两端电压为U 02B ．理想变压器初级线圈与次级线圈的匝数比值为R 1R 2C ．交流电源的输出功率为U 202R 1D ．通过扬声器的电流为U 021R 1R 2【解析】 设理想变压器初级线圈和次级线圈的匝数分别为n 1、n 2，初级线圈和次级线圈中的电流分别为I 1、I 2，根据理想变压器的初级和次级线圈的电流和电压关系可得I 1n 1＝I 2n 2，U 0－I 1R 1n 1＝I 2R 2n 2，设R 2的功率为P ，联立则有P＝I 22R 2＝－I 21R 1＋I 1U 0，由于扬声器有最大功率，则I 1＝U 02R 1、I 2＝U 021R 1R 2，选项D 正确；大电阻R 1两端电压I 1R 1＝U 02，选项A 正确；理想变压器的初级和次级线圈的匝数比值为n 1n 2＝I 2I 1＝R 1R 2，选项B 错误；交流电源的输出功率为I 1U 0＝U 202R 1，选项C 正确．故本题选B.【答案】 B8．负载电阻含热敏(光敏)电阻元件的理想变压器的动态分析问题 如图甲所示的电路中，S 为单刀双掷开关，电表为理想电表，R t 为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接图乙所示的正弦交流电．则( )A ．变压器原线圈中交流电压u 的表达式u ＝1102sin 100πt (V)B ．S 接在a 端，R t 温度升高时，变压器的输入功率变小C ．S 接在a 端，R t 温度升高时，电压表和电流表的示数均变大D ．S 由a 切换到b ，R t 消耗的功率变大【解析】 由题图乙可知，电压的最大值为110 2 V ，周期为0.02 s ，所以ω＝100π rad/s ，A 项正确；副线圈的输出电压由变压器的变压比和输入电压决定，故电压表的示数不变，C 项错误；温度升高时，R t 的阻值减小，由P＝U 2R 可知，变压器的输出功率增大，故其输入功率也随之增大，B 项错误；S 由a 切换到b ，副线圈匝数减少，故输出电压减小，R t 电阻不变，由P ＝U 2R知，R t消耗的功率减小，D 项错误．【答案】 A9．变压器的实际应用——电子灭虫器的工作原理电子灭虫器由两种主要部件组成：诱虫的黑光灯和杀虫的电网．黑光灯发出的紫外线能够引诱害虫飞近黑光灯，然后再利用黑光灯周围的交流高压电网将其“击毙”．如图所示是电网的工作电路示意图，理想变压器将有效值为220 V 的交变电压变压，输送到电网，电网相邻两平行板电极间距为0.5 cm ，空气在常温下被击穿的临界电场强度为6 220 V/cm.为防止两极间空气击穿而造成短路，理想变压器的原、副线圈的匝数应满足一定条件，则下列说法正确的是( )A ．变压器的原、副线圈的匝数比：n 1n 2＞10B ．变压器的副、原线圈的匝数比：n 2n 1<10C ．此变压器为降压变压器D ．此变压器为升压变压器【解析】 电网相邻两电极间的最高电压为：U 2＝Ed ＝6 220×0.5 V＝3 110V ．理想变压器输入电压的最大值为：U 1＝220× 2 V ＝311 V ，故n 2n 1应满足的条件是：n 2n 1<U 2U 1＝3 110311＝101，此变压器为升压器，选项B 、D 正确．【答案】 BD10．综合应用——考查交变电路中含电容器的问题如图所示，矩形线圈abcd 与理想变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc 边匀速转动，磁场只分布在bc 边的左侧，磁感应强度大小为B ，线圈面积为S ，转动角速度为ω，匝数为N ，线圈电阻不计．下列说法正确的是( )A ．将原线圈抽头P 向上滑动时，灯泡变暗B ．电容器的电容C 变大时，灯泡变暗C ．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D ．若线圈abcd 转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω【解析】 矩形线圈abcd 中产生交变电流，将原线圈抽头P 向上滑动时，原线圈匝数变大，根据变压比公式U 1U 2＝n 1n 2，输出电压减小，故灯泡变暗，A 正确；电容器电容变大时，容抗减小电流变大，灯泡变亮，B 错误；图示位置时，线圈中的瞬时感应电动势为零，C 错误；若线圈转动角速度加倍 ，则变压器原线圈电压有效值也加倍，E m ＝NBS ·2ω＝1R 2·⎝⎛⎭⎪⎪⎫E m 22×T 2＝E 2R2×T ，得E ＝NBSω，故D 正确．【答案】 AD [综合提升练]11．如图所示的理想变压器原线圈Ⅰ接到220 V 的交流电源上，副线圈有两个，副线圈Ⅱ的匝数n 2＝30匝，与一个标有“12 V,12 W”的灯泡L 组成闭合电路，且灯L 正常发光，副线圈Ⅲ的输出电压U 3＝110 V ，与电阻R 组成闭合回路，通过电阻R 的电流强度为0.4 A ，则副线圈Ⅲ的匝数n 3是多少？原线圈Ⅰ中的电流强度I 1是多大？【解析】 由于n 2的匝数是30匝，电压为12 V ，n 3的电压是110 V ，根据电压与匝数成正比可得U 2U 3＝n 2n 3，所以匝数n 3＝n 2U 3U 2＝275匝；根据变压器的输入的功率和输出的功率相等可得，U 1I 1＝P 2＋P 3，即220I 1＝12＋100×0.4，所以I 1＝0.26 A.【答案】 275 0.2612．1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布(如右图)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(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)．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U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝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I 2.(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：I 2＝P 损R发电机的输出电流：I 1＝PU 1升压变压器的原、副线圈匝数比：n 1n 2＝I 2I 1＝ηP R ·U 1P ＝250100×103× 100×103×0.0410＝120.(3)用户得到的最大功率：P 用＝P (1－η)，降压变压器的输出最大电流I 2′＝P 用U 2＝P 1－ηU 2＝100×103×1－0.04220A≈436 A.【答案】 (1)见解析 (2)1∶20 (3)436 A。

《金版新学案》高考物理一轮复习 第10章第2讲变压器 电能的输送课下作业 新人教版必修1(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题1.如右图所示，理想变压器的a 、b 端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c 、d 端所接灯泡L 恰好正常发光 .此时滑动变阻器的滑片P 位于图示位置．现将滑片下移(导线电阻不计)，则以下说法中正确的是( )A ．灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小B ．灯不能正常发光，原线圈输入功率变大C ．灯不能正常发光，原线圈输入电压变大D ．灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变解析： 因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光．当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，且输入的功率变小，A 正确．答案： A2.如图所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是( )A ．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少电路的发热损耗的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： 根据P ＝I 2R 可知，在电流I 一定的情况下，减小电阻R 可以减少电路上的电能损失，而R ＝ρL S，所以增大输电线横截面积S 有利于减少输电过程中的电能损失，A 对；由公式P ＝I 2R 可得，若设输送的电功率为P ′，则P ＝P ′2U 2R ，可见，在输送电压U 一定时，输送的电功率P ′越大，输电过程中的电能损失越大，C 错误．答案： ABD3.如右图所示为理想变压器原线圈所接交流电压的波形，原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A ，下列说法中错误的是( )A ．副线圈交流电的表达式u ＝2002sin(100πt )B ．变压器的输出功率为200 WC ．变压器输出端的交流电的频率为50 HzD ．穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为202n 2Wb/s 解析： 由图象可知，A 是原线圈中的电压的表达式，A 错；原线圈中电压的有效值为200 V ，电流表示数为1 A ，则变压器的输入功率为P ＝UI ＝200 W ，由能量守恒知B 对；图象中的周期为0.02 s ，则交流电的频率为50 Hz ，C 对；由E ＝n ΔΦΔt 可推出ΔΦΔt ＝U m1n 1(或U m2n 2)，D 对． 答案： A4.(2011·东北三省四市联考)一理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R ，触头P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )A ．若通过电路中A 、C 两处的电流分别为I A 、I C 则I A >I CB ．若仅将触头P 向A 端滑动，则电阻R 消耗的电功率增大C ．若仅使电阻R 增大，则原线圈的输入电功率增大D ．若在使电阻R 增大的同时，将触头P 向A 端滑动，则通过A 处的电流一定增大解析： 自耦变压器是指它的绕组是初级和次级在同一绕组上的变压器．通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈两端电压，实现电压的变换．原、副线圈两端电压与其匝数成正比．理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，若仅将触头P 向A 端滑动，电阻R 两端的电压增大，则电阻R 消耗的电功率增大，选项B 正确．答案： B5．(2011·临沂模考)随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U 1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P 0，用户的用电器正常工作的电压为U 2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是( )A ．输电线上损耗的功率为P 02R U 22 B ．输电线上损耗的功率为P 02R U 12 C ．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D ．采用更高的电压输电会降低输电的效率解析： 设发电厂输出功率为P ，则输电线上损耗的功率ΔP ＝P －P 0，ΔP ＝I 2R ＝P 2R U 12，A 、B 项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C 项正确人；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则发电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D 项错误．答案： C6.(2011·湖南衡阳高三联考)如右图所示，水平铜盘半径为r ，置于磁感应强度为B ，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R 1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n ∶1，变压器的副线圈与电阻为R 2的负载相连，则( )A ．变压器原线圈两端的电压为Br 2ω/2B ．若R 1不变时，通过负载R 2的电流强度为0C ．若R 1不变时，变压器的副线圈磁通量为0D ．若R 1变化时，通过负载R 2的电流强度为通过R 1电流的1n解析： 水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源．当R 1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量一定，磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知A 、C 错，B 对；当R 1变化时，原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D 错 .答案： B7.(2010·海南卷)如右图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源，副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( )A ．若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB ．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C ．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来2倍D ．若保持负载电阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍 解析： 因为电压表的读数为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 不对；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，故P 1＝P 2＝U 2I 2，所以输入功率也减小，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．答案： AD8．(2011·山东三市四县学习诊断)正弦交流电源与变压器的原线圈相连，变压器的原、副线圈匝数比为22∶1，变压器副线圈与电阻R 、交流电压表按如图甲所示的方式连接，R ＝10 Ω，交流电压表的示数是10 V ．图乙是电阻R 两端电压u 随时间t 变化的图象，则( )A ．图乙中U 0＝10 2 VB ．R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R ＝52cos 50πt VC ．交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝2202sin 100πt VD ．变压器原线圈中电流i 随时间t 变化的规律是i ＝22cos 50πt A解析： 交流电压表的示数是10 V ，最大值为102，图乙中U 0＝10 2 V ，所以选项A 正确，B 错误；原线圈电压为220 V ，交变电源的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝2202sin100πt V ，选项C 正确；副线圈电流为1 A ，则原线圈电流为122 A ，最大值为222A ，选项D错误．答案： AC9．“5·12”汶川大地震发生后，山东省某公司向灾区北川捐赠一批柴油发电机．该柴油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，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，该型导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω/m.安置区家用电器的总功率为44 kW ，当这些家用电器都正常工作时，下列说法中正确的是( ) 型号 AED6500S 最大输出功率 60 kW 输出电压范围220 V ～300 V A.B ．输电线路损失的电功率为8 000 WC ．发电机实际输出电压是300 VD ．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是300 V 解析： I 线＝I 0＝P 0U 0＝4.4×104220 A ＝200 A ；线路损失功率P 线＝I 线2R 线＝8 000 W ，线路两端电压U ＝I 线R 线＝40 V ，所以发电机输出电压为260 V ；如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是260 2 V.答案： B10.图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连．P 为滑动头．现令P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L 两端的电压等于其额定电压为止．用I 1表示流过原线圈的电流，I 2表示流过灯泡的电流，U 2表示灯泡两端的电压，P 2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )解析： 当滑动头P 匀速上滑时，副线圈匝数均匀增大，由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝n 2n 1U 1，U 2随时间均匀增大，C 项正确；由于灯泡的电阻随温度的升高而增大，所以当电压均匀增加时，由欧姆定律I ＝U R 知灯泡中电流并非均匀增加，而是增加的越来越慢，其I 2－t 图线的斜率逐渐减小，B 项正确；灯泡消耗的功率N 2＝U 2I 2，N 2随时间并不是均匀增加的D 项错误；变压器的输入功率与输出功率相等，当灯泡功率增大时，输入功率也在增大，原线圈中电流增大，A 项错误．答案： BC11.如右图所示，导体棒ab 两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线c 、d 相接．c 、d 两个端点接在匝数比n 1∶n 2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R 0.匀强磁场的磁感应强度为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 ，则( )A ．滑动变阻器上消耗的功率为P ＝10I 2RB ．变压器原线圈两端的电压U 1＝10IRC ．取ab 在环的最低端时t ＝0，则导体棒ab 中感应电流的表达式是i ＝2I sin ωtD ．ab 沿环转动过程中受到的最大安培力F ＝2BIl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，则导体棒中感应电流的瞬时值的表达式为i ＝2I cos ωt ，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二、非选择题12．某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失， 这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？解析： 用500 V 电压送电时示意图如右图所示，50 kW 的电功率在输电线上的电流 I 0＝P /U 0＝50×103/500 A ＝100 A.用户获得电压U 1＝U 0－I 0R ＝(500－100×3)V＝200 V ，用户获得的功率P 1＝I 0U 1＝2×104W.改用高压输送时，示意图如下图所示，要求P 损＝0.6%P ，即P 损＝50×103×0.6% W＝300 W.输电电流I ＝P 损/R ＝300/3 A ＝10 A.发电站升压后输电电压U ＝P I ＝50×10310V ＝5 000 V ， 升压变压器匝数比n 1/n 2＝U 0/U ＝500/5 000＝1/10，输电线上损失的电压U ′＝I ·R ＝10×3 V＝30 V.到达用户输入变压器电压U 2＝U －U ′＝(5 000－30)V ＝4 970 V ，降压变压器的匝数比n 3n 4＝U 2U 3＝4 970220＝49722. 答案： 220 V 2×104 W 1∶10 497∶22。

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.。

（人教版-第一轮）拔高习题及答案102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)1(2012·泰州模拟)原、副线圈的匝均可调节，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1B只减少副线圈的匝2只减少负载电阻R的阻值D只增大负载电阻R的阻值2如图所示是一台家用台灯亮度调节原图，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表、电压表分别为想交流电流表和想交流电压表若将调压端的滑动触头P向上移动，则( )A电压表V的示变大B变压器的输出功率变大电流表A 的示变小 D 电流表A 的示变大3(2011·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，图甲为调压变压器示意图保持输入电压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2随时间变的曲线如图乙所示以下正确的是( )A 2u t) V =πB 2u t) V =π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4如图甲所示，想变压器原、副线圈的匝比为10∶1，R 1=20 Ω，R 2=30 Ω，为电容器已知通过R 1的正弦式交流电如图乙所示，则( )[]A 交流电的频率为002 HzB 原线圈输入电压的最大值为 电阻R 2的电功率约为667 W D 通过R 3的电流始终为零5如图所示，T 为想变压器，副线圈回路中的输电线b 和cd 的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S 闭合时( )A 交流电压表V 2和V 3的示一定都变小B 交流电压表V 3的示变小交流电流表A 1、A 2和A 3的示一定变大 D 只有A 1的示变大6(2012·中山模拟)如图所示，L 1和L 2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器若已知变压比为1 000∶1,变流比为100∶1，并且知道电压表示为220 V ，电流表示为10 A ，则输电线的输送功率为( ) A22×103 W B22×10-2 W 22×108 WD22×104 W7如图所示，想变压器初级线圈的匝为1，次级线圈的匝为2，初级线圈的两端、b 接正弦交流电，电压表V 的示为220 V,负载电阻R=44 Ω，电流表A 1的示为020 A 下列判断中正确的是( )A 初级线圈和次级线圈的匝比为2∶1B 初级线圈和次级线圈的匝比为5∶1 电流表A 2的示为10 AD电流表A的示为04 A28某水电站，用总电阻为25 Ω的输电线输电给500 外的用户，其输出电功率是3×106 W现用500 V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2×105 AB输电线上由电阻造成的损失电压为15 V若改用5 V电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 WD输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻二、计算题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有值计算的要注明单位)=220 V的交流电上，变9(12分)收音机的变压器的初级线圈有1 210匝，接在U1压器有两个次级线圈次级线圈Ⅱ的匝为35匝，次级线圈Ⅲ的匝是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03 A时，初级线=0114 A求线圈Ⅲ中电流和输出电压(电流的计算结果保留3位有效圈的电流I1字)10(2012·东莞模拟)(16分)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 W,当使用U=5 V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相差4 800 W·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？[**]答案解析1【解析】选由1122n U n U =知,当1增大时，U 2减小，当减小2时，U 2也减小，又根据22U P P R==入出知，A 、B 、D 均错误，正确2【解析】选A 、B 、D 当滑动触头P 向上移动时，自耦变压器“副线圈”匝增大，由1122n U n U =可知“副线圈”两端电压增大，台灯的功率变大，A 、B 正确；由于想变压器输入功率与输出功率相等，且输入电压不变，故电流表示变大，错误、D 正确3【解题指南】解答本题应注意以下三点： (1)根据图象找出最大值、周期，写出瞬时值表达式 (2)变压器原、副线圈的电压均为有效值 (3)根据变压器中电压关系确定如何改变原线圈匝【解析】选B 、D由图象可知，正弦式交变电压的最大值为，其周期为002 ,可得其表达式为2u 00t)V =π，B 选项正确，又在1、2不变的前提下通过改变1使2增大，由1122u n u n =可得应使1减小，故应将P 适当上移，D 选项正确4【解析】选由图乙可知交流电频率为50 Hz ，所以A 错副线圈电压最大值U 2=I 1R 1=20 V,由1122U n U n =可知，原线圈电压的最大值U 1=200 V,B 错R 1和R 2并联，2P 6.67 W =≈,故正确；因电容器接交流电有充放电电流，故D 错5【解析】选B 在想变压器中，因为U 不变，故V 2示不变；闭合S 时，负载电阻变小，副线圈中电流I 2增大，A 2示增大，由P 入=P 出,即I 1U 1=I 2U 2可知A 1示增大，因为b 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示变小，故B 正确 【总结提升】想变压器动态分析的两种类型(1)匝比不变，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随负载电阻的变而变(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随匝比的变而变【变式备选】(2012·海口模拟)如图所示，想变压器的原、副线圈匝比为1∶5,原线圈两端的交变电压为()u t 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 HzB 开关接通后，电压表的示为100 V 开关断开后，电压表的示变大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，电压表的读不变，始终为有效值100 V ，B 正确，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 Hz ，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[___X_X_K]6【解析】选根据11122221U n n I ,U n n I ==得，U 1=22×105 V ，I 1=1 000 A ，所以输电线的输送功率P=U 1I 1=22×108 W ，正确7【解析】选B 、对于想变压器，P 1=U 1I 1=220×020 W=44 W ，则负载电阻消耗的功率P 2=P 1=44 W ，据222U P R =，得2U 44 V ===，则1122n U 2205n U 44===,故B 正确，A 错误；A 2的读22U 44I A 1 A R 44===，故正确，D 错误8【解析】选B 输出电功率P=3×106 W ，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=9×108 W 时，ΔP 远大于输出功率，不符合实际，故错误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，由能量转和守恒定律 P 1=P 2+P 3,I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3(3分)()112233I U I U I 0.066 2A U -==(3分)答案：0066 2 A350 V[,,]10【解析】(1)输送功率P=500 W,一昼夜输送电能E=P=12 000 W ·(1分) 输电线上损失的电能ΔE=4 800 W ·(1分) 终点得到的电能E ′=E-ΔE=7 200 W ·, (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 Ω(2分)(2)输电线上损耗功率2r 2P 1P ()r U U=∝(2分)原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 ′=224 V(2分)答案：(1)60% 20 Ω(2)224 V。

第2课时变压器远距离输电基本技能练1．如图1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n1∶n2＝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( )图1A．40 V B．20 V C．80 V D．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 D2．(多选)如图2所示是通过变压器降压给用户供电的示意图。

输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。

两条输电线总电阻用R0表示。

当负载增加时，则( )图2A．电压表V1、V2的读数几乎不变B．电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小C．电压表V3的读数增大，电流表A2的读数增大D．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变解析由变压器的变压规律知电压表V1、V2的读数几乎不变，A对；负载增加时，副线圈所连接的总电阻减小，电流表A2的读数增大，R0两端电压增大，由变压器的电流变化规律知电流表A 1的读数也增大，B 错；电压表V 3的读数减小，C 错；电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值为R 0不变，D 对。

答案 AD3．(多选)现用电压为380 V 的正弦式交流电给额定电压为220 V 的电灯供电，以下电路中可能使电灯正常发光的有( )解析 由图可知，A 、B 选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C 选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D 选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380 V ，不可行。

答案 ABC4．随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要。