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。

专题10.2 变压器电能的输送1．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P1和P2P1分别为 ( )A.PRkU ，1nB．(PkU)2R，1nC.PRkU ，1n2D．(PkU)2R，1n2答案：D解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2＝kU，此时输电线上的电流I＝PkU，线路损耗的功率P1＝I2R＝P2RkU2，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2＝P2RnkU2，则P2P 1＝1n2，D选项正确。

2.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所示，其副线圈匝数可调。

已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为 220V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2.0kW。

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，则U2和I1分别约为 ( )A．380V和5.3A B．380V和9.1AC．240V和5.3A D．240V和9.1A答案：B3.如图所示，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1A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则n1︰n2为 ( )A．1︰1 B．1︰2C．1︰3 D．1︰4答案：B4．如图所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是 ( )A．在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗B．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D．甲、乙两图中的电表均为交流电流表答案：C解析：甲图为电压互感器、乙图为电流互感器。

10.2 变压器电能的输送A组题组一理想变压器基本规律的应用1．(单选)如图10－2－21所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V，6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()．图10－2－21A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A解析副线圈电压U2＝12 V，由U1U2＝n1n2得U1＝240 V，副线圈中电流I2＝2P灯U灯＝2×612A＝1 A，由I1I2＝n2n1得I1＝0.05 A.答案 D2．(多选)在绕制变压器时，某人将两个线圈误绕在如图10－2－22所示的变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2∶1，在不接负载的情况下()．图10－2－22A．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 VB．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 VC．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 VD．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为110 V解析当线圈1接220 V的交流电压时，设穿过线圈1的磁通量为Φ，依题意则穿过线圈2的磁通量为Φ2，若线圈1的匝数为n，则线圈2的匝数为n2，根据法拉第电磁感应定律得U1＝n ΔΦΔt，U2＝12nΔΦΔt×12，整理得U2＝U14＝55V．当线圈2接110 V的交流电压时，设穿过线圈2的磁通量为Φ′，则穿过线圈1的磁通量为Φ′2，由法拉第电磁感应定律得：U2′＝n2·ΔΦ′Δt，U1′＝n×12×ΔΦ′Δt，整理得U1′＝U2′＝110 V，选项B、D正确．答案BD3．(单选)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10－2－23所示，则()．图10－2－23A．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(100 πt＋π2)A解析由题意知：U1＝220 V，U2＝110 V，所以n1n2＝U1U2＝2∶1，U2m＝110 2V，选项B、C均错误．由图象可知：I2m＝0.05 A，T＝0.02 s，则负载电流的表达式为i＝0.05 sin(100 πt)A，选项D错误．变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝0.052×110 W≈3.9 W，选项A正确．答案 A4．(单选)如图10－2－24所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小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＝100 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 V，60 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，下列说法正确的是()．图10－2－24A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大B．线框中产生电动势的有效值为250 2 VC．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22D．允许变压器输出的最大功率为1 000 W解析在图示位置线框和磁感线垂直，磁通量最大，线框中产生的感应电动势为零，选项A错误；线框中产生的感应电动势的最大值E m＝NBSω＝250 2V，其有效值E＝22E m＝250 V，选项B错误；灯泡能正常发光，则电压U2＝220 V，由U1U2＝n1n2，可知变压器原、副线圈匝数之比为25∶22，选项C正确；熔断器允许通过的最大电流为10 A，即I1＝10 A，P1＝U1I1＝250×10 W ＝2 500 W，因此变压器允许输出的最大功率为2 500 W，选项D错误．答案 C题组二理想变压器的动态分析5．(单选)如图10－2－25所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1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V2.下列说法中正确的是()．图10－2－25A．若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2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，V1、V2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，V2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，电压表V1示数不变，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V2的示数变小，C、D 错误．答案 B6．(多选)如图10－2－26甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10 Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()．图10－2－26A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB．当单刀双掷开关与a连接，且t＝0.01 s时，电流表示数为零C．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz解析原线圈输入电压的有效值为U1＝3112V＝220 V，当单刀双掷开关与a连接时，U2＝110U1＝22 V，A选项正确；当t＝0.01 s时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B 选项错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，U 2′＝15U 1＝44 V ，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C 选项正确，D 选项错误．答案 AC7． (单选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图10－2－27乙所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间输入交变电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压．图乙中两电表均为理想交流电表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器．现在CD 两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么( )．图10－2－27A ．由甲图可知CD 两端输入交流电压u 的表达式为u ＝362sin(100t )(V)B ．当滑动触头P 逆时针转动时，MN 之间输出交流电压的频率变大C ．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D ．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R 2消耗的电功率变小解析 由图甲可知u ＝362sin 100πt (V)，A 错误．M 、N 之间输出交流电压的频率由输入的交流电压的频率决定，B 错误．滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，R 3减小，由“串反并同”可知电压表读数减小，电流表读数增大，R 2消耗的电功率P 2＝U 2R 2减小，C 错误，D 正确． 答案 D8．(单选)如图10－2－28所示，电路中理想变压器原、副线圈接入电路的匝数可通过单刀双掷开关改变，为交流电流表．在变压器原线圈a 、b 两端加上一峰值不变的正弦交变电压，下列分析正确的是( )．图10－2－28A．只将S1从1拨向2时，电流表示数变小B．只将S2从3拨向4时，电流表示数变大C．只将R的滑片上移，R2的电功率变大D．只将R的滑片上移，R2的电功率减小解析只将S1从1拨向2时，输出电压升高，输出功率增大，电流表示数变大，选项A错误；只将S2从3拨向4时，输出电压降低，输出功率减小，电流表示数变小，选项B错误；只将R的滑片上移，R接入回路的电阻变大，R2中电流减小，R2的电功率变小，选项C错误，D正确．答案 D题组三远距离输电9．(多选)如图10－2－29所示，一交流发电机经升压变压器向远处用户输电，因某种原因发电机输出电压增大，设输电线的电阻和用户负载均不变(设用户负载为纯电阻)，电流表和电压表为理想交流电表，则()．图10－2－29A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．输电线上消耗的电功率减小D．输电线上消耗的电功率增大解析副线圈输出电压增大，输电线和用户负载为两电阻串联，电流增大，输电线电阻消耗功率增大，由理想变压器电流关系得，原线圈中电流增大，ABD选项正确．答案ABD10．(单选)如图10－2－30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( )．图10－2－30A ．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U 2不变，故P 出＝U 22R 总变小，又P 入＝P 出，所以A 、B 端输入功率变小，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 D11．(多选)如图10－2－31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( )．图10－2－31 选项型号 千米电阻(Ω/km) ADYD30/C 1 BDYD50/C 0.6 C DYD100/C0.3D DYD150/C0.2解析由P＝P线＝200 kW×2%＝4 kW，由P线＝I2R解得R＝10 Ω.由于输电线长度需要20 km，所以可以选择千米电阻0.5 Ω/km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D.答案CDB组12．(多选)如图10－2－32所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10，接线柱a、b接在电压为u＝222sin(100πt)V的交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100 Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器．下列说法中正确的是()．图10－2－32A．t＝1600s时，a、b两点间电压的瞬时值为11 VB．t＝1600s时，电压表的读数为220 VC．当R2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大D．在1分钟内电阻R1上产生的热量为2 904 J解析根据u＝222sin(100πt)V，知t＝1600s时，a、b两点间电压的瞬时值为112V，所以A错．根据n1n2＝U1U2可知，电压表示数U2＝n2n1·U max2＝220 V，所以B正确．在原副线圈匝数比不变时，变压器输入电压决定输出电压，知输出电压不变，温度升高，R2变小，R1、R2并联，总阻值也变小，输出电流变大，由n1n2＝I2I1可知输入电流也变大，C正确．电阻R1上在1分钟内产生的热量Q＝U22R1t＝29 040 J，所以D错．答案BC13．(多选)如图10－2－33甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，R1＝30 Ω，R2＝60 Ω，R3＝20 Ω，已知开关S闭合时，通过R1的正弦交流电如图乙所示，则开关S断开后()．图10－2－33A．原线圈输入交流电的频率为0.02 HzB．原线圈输入电压的最大值为300 2 VC．电流表示数为325 AD．R3消耗的功率为14.4 W解析根据理想变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02 s、频率为50 Hz，A错；当开关S闭合时，由图乙可知通过R1的电流最大值为I m＝1 A，根据欧姆定律可知，R1两端的最大电压为U m＝30 V，通过计算得副线圈两端的最大电压为60 V，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比，可知原线圈输入电压的最大值为300 V，B错；当开关S断开后，原、副线圈上的电压不变，故流过R1的电流的最大值为U m′R3＋R1＝1.2 A，而电流表测的是电流的有效值，故电流表示数为325A，C正确；由P3＝I2R3得R3消耗的功率为14.4 W，D正确．答案CD14．(单选)如图10－2－34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＝U0cos 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()．图10－2－34A．电动机两端电压为IR，其消耗的电功率为I2RB．原线圈中的电流为nI，变压器的输入功率为I2R＋mg v，副线圈电流的频率为50 HzC．变压器的输入功率为I2R＋mg v＋B2l2v2 rD．电动机的热功率为I2R，副线圈电压的有效值为U0 n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In，B错；变压器的输入功率为I2R＋mg v＋B2l2v2r，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U02n，D错．答案 C。

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)[2012·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n1、n2，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52VC．实现点火的条件是n2n1＞1 000D．实现点火的条件是n2n1＜1 000解析：电压表示数为电压有效值，由题图乙可得U＝U m2＝52V，选项A错误，B正确；副线圈电压峰值为5 000 V时，n2n1＝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n2n1＞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．[2013·四川自贡一诊]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( )图35－8A ．滑动变阻器上消耗的功率为P ＝100I 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 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 ＝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：AD8．[2014·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R1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R2的负载相连，则()图35－9A．变压器原线圈两端的电压为Br2ω2B．若R1不变时，通过负载R2的电流强度为零C．若R1不变时，变压器的副线圈磁通量为零D．若R1变化时，通过负载R2的电流强度为通过R1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R1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R1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n1＝10匝和n2＝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＝0.4πm2.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＝B0sinωt，则ΔBΔt＝B0ωcosωt)()图35－10A．14.1 A B．0.14 AC．1.41 A D．2.00 A解析：U1＝ΔBΔt·S＝B0ωcosωt·0.4π，由图象中读出B0和ω，代入得U1＝20cosωt V，副线圈中U2的有效值为100 2 V，I2＝U2R＝0.1·2 A．根据I1I2＝n2n1得I1＝ 2 A.答案：C图35－1110．(多选题)[2013·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′＝I1R＝200×0.2 V＝40 V.用户得到的电压U′＝U1－U R′＝220 V－40 V＝180 V.用户得到的功率为P′＝I1U′＝200×180 W＝36 kW.答案：(1)如图35－11所示(2)219.6 V43.92 kW(3)36 kW180 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1.0×106km2，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＝1.82×107kW，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．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 ＝W t 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 1I 2＝0.05×4.5×106×103(9.0×103)2Ω＝2.78 Ω. 答案：(1)η＝W ρQgH 67.1% (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V1和V2的示数一定都变小B．交流电压表只有V2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。

第2讲 变压器 电能的输送一、单项选择题1．(2020年山东卷改编)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n 1∶n 2＝11∶32．(2020年广东深圳五校联考)一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝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n 1和n 2，所接负载4R 1＝R 2，当只闭合S 1时，电流表示数为1 A ，当S 1和S 2都闭合时，电流表示数为2 A ，则n 1∶n 2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n 1＝10匝和n 2＝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 ＝0.4πm 2．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 ＝B 0sinωt，则ΔB Δt ＝B 0ωcosωt)( )甲 乙图K10­2­4A ．14.1 AB ．0.14 AC ．1.41 AD ．2.00 A5．(2020年湖北孝感联考)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．(2020年河南焦作联考)如图K10­2­6所示，理想变压器原线圈的匝数n 1＝1100匝，副线圈的匝数n 2＝110匝，R 0、R 1、R 2均为定值电阻，且R 0＝R 1＝R 2，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，R 1＝5 Ω，R 2＝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203W D ．开关S 断开时，两电阻总的电功率为203W 8．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，R 1为定值电阻．若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，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n 1、n 2.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1.0×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011 m3．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＝1.0×103 kg/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 2 A ．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0.05 A ，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 ＝115A ，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 2cd R 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′＝5280880 A ＝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′＝2640880 A ＝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 ＝WρQgH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 ＝4.5×106500 A ＝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＝0.05×4.5×106×1039.0×1032 Ω≈2.78 Ω.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

课时作业38 变压器 电能的输送时间：45分钟1．如图所示，志向变压器的原线圈接在u ＝2202sinπt (V)的沟通电源上，副线圈接在负载电阻R ＝5.5 Ω，原副线圈匝数之比为201，沟通电流表、电压表均为志向电表，下列说法正确的是( B )A ．沟通电压表的读数为15.6 VB ．沟通电流表的读数为0.1 AC ．副线圈输出交变电流的周期为50 sD ．原线圈的输入功率为22 2 W解析：由题意知，原线圈电压有效值为220 V ，原、副线圈匝数之比为201，由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝220×120 V ＝11 V ，电压表的读数为有效值，即U 2＝11 V ，故A 错误；副线圈的电流为I 2＝U 2R ＝115.5 A ＝2 A ，故I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝n 2n 1I 2＝120×2 A＝0.1 A ，故B 正确；由u ＝2202sinπt (V)，可知ω＝π，由ω＝2πT ，解得：T ＝2πω＝2 s ，志向变压器不变更周期，故C错误；原线圈中的输入功率为P 入＝U 1I 1＝220×0.1 W＝22 W ，故D 错误．2．一含有志向变压器的电路如图所示，变压器原副线圈匝数比n 1n 2＝21，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别是4 Ω、2 Ω和3 Ω，U 为有效值恒定的正弦沟通电源．当开关S 断开时，志向电流表的示数为I ，当S 闭合时，电流表的示数为( D )A.23IB.12IC.32I D ．2I解析：设S 闭合时，电流表示数为I 1，对志向变压器有P 入＝P 出，I 1I 2＝n 2n 1，则开关闭合时有I 1U －I 21R 1＝(2I 1)2R 2，开关断开时有IU －I 2R 1＝(2I )2(R 2＋R 3)，解得I 1＝2I ，故D 项正确．3．(多选)如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持志向变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( BD )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：对于志向变压器U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变则U 2不变，与调整P 无关，故B 正确．又U L ＝U 2，所以灯的亮度不变，A 错．P 向上滑动时R P 减小，则R 总减小，P 出＝U 22R 总增大，P 入＝P 出＝U 1I 1，所以I 1增大，可知C 错误，D 正确．4．如图所示，志向变压器原线圈接有沟通电源，当副线圈上的滑片P 处于图示位置时，灯泡能发光，若将滑片P 上移(电压表和电流表均为志向电表)，则( D )A ．电容器的容抗增大B ．电流表的示数减小C ．变压器的输入功率减小D ．灯泡L 变亮解析：本题考查变压器的动态变更，由副线圈的匝数变更引起．变压器不变更电流的频率，所以频率不变，电容器的容抗不变，故A 错误；滑片P 向上移，副线圈的匝数增加，依据电压与匝数成正比，知副线圈两端的电压变大，电压表的示数变大，电流表的示数变大，故B 错误；依据P ＝IU 可知，变压器的输出功率变大，则输入功率变大，故C 错误；因电容器的容抗不变，而灯泡和电容器两端电压之和变大，则灯泡的电流变大，灯泡变亮，选项D 正确．5．如图所示，志向变压器副线圈接有两个相同的灯泡L 1和L 2，R 为光敏电阻，受光照时其阻值减小．起先时开关S 断开，要减小变压器的输入功率，可采纳的方法是( A )A ．只增加原线圈的匝数B ．只增加副线圈的匝数C ．闭合开关SD ．用手电筒照耀电阻R解析：输入功率由输出功率确定，副线圈上的功率P 2＝U 22R .只增加原线圈匝数，U 2减小，P 2减小，P 1减小，故A 正确；只增加副线圈匝数，U 2增加，P 2增大，P 1增大，故B 错误；闭合S ，副线圈上的总电阻变小，P 2增大，P 1增大，故C 错误；用手电简照耀R ，光敏电阻阻值减小，副线圈上的总电阻R 变小，P 2增大，P 1增大，故D 错误．6．如图所示电路中，变压器为志向变压器，a 、b 接在电压有效值不变的沟通电源两端，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，视察到电流表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( D )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：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 0两端电压上升，故V 3示数减小，选项B 错误；志向变压器U 1I 1＝U 2I 2，则U 1ΔI 1＝U 2ΔI 2，ΔI 2>ΔI 1，故U 2<U 1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I 2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．7．如图是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的志向变压器，原线圈通过单刀双掷开关S 1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S 2与定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2可以变更原、副线圈的匝数．现在原线圈上加一电压有效值为U 的正弦沟通电，当S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I ，下列说法正确的是( C )A ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流为2IB ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流为I2C ．当S 1接b ，S 2接c 时，电流为4ID ．当S 1接b ，S 2接d 时，电流为I2解析：设S 1、S 2分别接a 、c 时，匝数比为n 1n 2，则输出电压U 2＝n 2n 1U ，功率P ＝UI ＝U 22R 0；在S 1、S 2分别接a 、d 时，输出电压U 2′＝n 2U 2n 1，功率P ′＝UI ′＝U ′22R 0，解得I ′＝14I ，所以A 、B 项均错误，同理可知，C 项正确，D 项错误．8．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变更的图象，则( D )A ．用户用电器上沟通电的频率是100 HzB ．发电机输出沟通电的电压有效值是500 VC ．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比确定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析：由图乙知，沟通电的周期为0.02 s ，所以频率f ＝1T＝50 Hz ，A 错误．发电机输出沟通电的电压最大值为U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，B 错误．输电线电流I 线＝P 入－P 用R 线，可见I 线与R 线及用户电路有关，C 错误．当用户用电器总电阻增大时，P 用减小，I 用减小，I 线减小，输电线上损失的电功率P 损＝I 2线R 线减小，D 正确．9．(2024·河南郑州检测)如图所示的电路中，R 为光敏电阻(增大照耀光的强度电阻会减小)、C 为电容器，灯泡L 的额定电压为50 V ，志向变压器原、副线圈的匝数之比为2 1.闭合开关S ，在a 、b 两端输入正弦式交变电流u ＝1002sin10πt (V)，则下列说法正确的是( C )A ．灯泡会正常发光B ．光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等C ．增大照耀光的强度照耀光敏电阻，灯泡会变亮D ．断开开关S ，灯泡会熄灭解析：由题可知，志向变压器原、副线圈的匝数之比为21，原线圈两端的电压的有效值为100 V ，依据U 1U 2＝n 1n 2，可知副线圈两端的电压的有效值为50 V ，由于电容器和光敏电阻都会阻碍交变电流的通过，因此灯泡两端的电压小于50 V ，不会正常发光，A 错误；由于电容器能通沟通，因此光敏电阻R 中的电流小于灯泡中的电流，B 错误；增大照耀光的强度照耀光敏电阻，光敏电阻的阻值减小，因此灯泡中的电流增大，灯泡会变亮，C 正确；断开开关S ，由于电容器能通沟通，因此灯泡不会熄灭，D 错误．10．(2024·江西上饶六校一联)如图所示，一正弦沟通电瞬时值表达式为e ＝220sin100πt (V)，通过一个志向电流表，接在一个志向变压器两端，变压器起到降压作用，开关S 闭合前后，A 、B 两端输出的电功率相等，以下说法正确的是( D )A ．流过r 的电流方向每秒钟变更50次B ．变压器原线圈匝数小于副线圈匝数C ．开关从断开到闭合时，电流表示数变小D ．R ＝2r解析：由正弦沟通电瞬时值表达式知沟通电的频率f ＝100π2πHz ＝50 Hz ，因变压器不变更沟通电的频率，所以流过r 的电流方向每秒钟变更100次，A 错误；降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，B 错误；开关从断开到闭合时，副线圈回路总电阻减小，副线圈两端电压不变，所以副线圈回路中电流增大，再依据I 1U 1＝I 2U 2知原线圈电流即电流表示数变大，C 错误；开关闭合前，A 、B 两端输出的电功率为P AB ＝⎝⎛⎭⎪⎫U 2R ＋r 2R ，开关闭合后，A 、B 两端输出的电功率为P AB ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫U 2r ＋R 22R 2＝U 22R ＋2r 2·2R ，又开关闭合前后，A 、B 两端输出功率相等，则有P AB ＝P AB ′，解得R ＝2r ，D 正确．11．(2024·山东潍坊检测)如图为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为志向变压器，R 为输电线的等效电阻．保持沟通发电机输出电压不变，若电压表示数变小，下列推断正确的是( D )A ．电流表示数变小B ．降压变压器原副线圈两端的电压之比变小C ．升压变压器输出电压变小D ．输电线损失的功率变大解析：电压表示数变小，说明降压变压器的次级电压减小，则初级电压减小，因保持沟通发电机输出电压不变，则升压变压器的初级电压不变，次级电压不变，可知导线上的电压损失变大，即导线上的电流变大，输电线损失的功率变大，电流表的示数变大，A 错误，D 正确；降压变压器原副线圈两端的电压之比等于匝数之比，则降压变压器原副线圈两端的电压之比不变，B 错误；升压变压器输出电压由匝数比和输入电压确定，则升压变压器输出电压不变，C 错误．12．(2024·山东济宁一模)(多选)如图甲所示，志向变压器的原、副线圈共接有四个规格完全相同的小灯泡，在原线圈所在电路的A 、B 端输入的交变电流的电压如图乙所示，四个灯泡均正常发光．下列说法正确的是( BD )A ．原、副线圈的匝数比为4 1B ．灯泡的额定电压为55 VC ．原线圈两端的电压为220 VD ．若副线圈再并联一规格相同的灯泡，灯泡L 1有可能被烧坏解析：设每只灯的额定电流为I ，额定电压为U ，因并联在副线圈两端的三只小灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为3I ，原副线圈电流之比为13，所以原、副线圈的匝数之比为31，所以原线圈电压为3U ，而灯泡L 1的电压也为U ，所以电源的电压为4U ＝220 V ，而副线圈电压为U ＝55 V ，原线圈电压为3U ＝165 V ，故A 、C 错误，B 正确；若副线圈再并联一规格相同的灯泡，则有220 V －I 1·R I 2·R ＝n 1n 2＝31，I 1I 2＝n 2n 1＝31，解得灯泡L 1两端电压为U L ′＝I 1′R ＝110 V>55 V ，故灯泡L 1有可能被烧坏，故D 正确．13．(2024·福建龙岩质检)(多选)如图所示，有一个“口口”形铁芯上绕有两个线圈，铁芯的三个竖直部分截面积相同，当线圈通电时产生的磁场都不能穿出铁芯，并且在分支处分成完全相等的两部分，现在给线圈1加电压为U 0的正弦式沟通电，2接一负载电阻，此时线圈1中的电流为I 0，线圈2中的电流为12I 0，则线圈1、2的匝数比k 及线圈2两端的电压U 为(忽视线圈的电阻及铁芯中由于涡流而造成的电能损失)( AC )A ．U ＝2U 0B ．U ＝4U 0C ．k ＝14D ．k ＝12解析：依据法拉第电磁感应定律可得U 0＝n 1ΔΦΔt ，由于穿过2线圈的磁通量为1线圈磁通量的一半，则U ＝n 2Δ12ΦΔt ＝12n 2ΔΦΔt ，所以U 0U ＝2n 1n 2，依据功率相等可得UI ＝U 0I 0，所以U 0U ＝2n 1n 2＝I I 0＝12，所以U ＝2U 0，k ＝n 1n 2＝14，故B 、D 错误，A 、C 正确． 14．(2024·云南师大附中月考)(多选)如图所示为模拟远距离输电的试验电路图．两志向变压器的匝数n 1＝n 4<n 2＝n 3，模拟输电线上的四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的志向沟通电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L >2R ，忽视灯丝电阻随温度的变更．在A 、B 端接入输出电压为U 的低压沟通电源，下列说法正确的是( BD )A ．A 1的示数I 1＝U2R ＋R LB ．灯泡L 1比灯泡L 2亮C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压 解析：依据U U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4＝n 2n 1，U 2－U 32R U 4R L ＝n 4n 3，联立解得L 1两端电压U L1＝U 4＝Un 21n 22·2RR L ＋1，A 1的示数为I 1＝U 2－U 32R ＝n 2U －U 42n 1R，将U 4代入可知A 错误；L 2所在回路中，由欧姆定律可知电流I ′＝U2R ＋R L ，L 2两端电压U L2＝I ′R L ＝U 2R R L＋1<U L1，由P ＝U 2R可得灯泡L 1比灯泡L 2亮，B 正确；电阻消耗功率P ＝I 2R ，由过程分析知I <I ′，所以P 1<P 3，C 错误；因I <I ′，又依据欧姆定律U ＝IR 得，R 2两端的电压小于R 4两端的电压，D 正确．。

拾躲市安息阳光实验学校【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 ＝0.05sin(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＝I21R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 12R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P kU 2R ，P 2＝I 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 22R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P nkU 2R ，P 2P 1＝1n 2，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,0.5HzC ．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 ＝50Hz ；由题u －t 图象还可看出，该交变电压的最大值U m ＝311V ，故其有效值U ＝U m2＝3112V≈220V ，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210 AD ．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 ＝100πrad/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＝I2r×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·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n1、n2.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．n2<1414n1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f1和f2，则f1∶f2＝n1∶n2解析：电压表的示数为U1＝52＝522V，选项A错误，选项B正确，变压器副线圈两端电压U2≥50002V＝500022 V，n1n2＝U1U2≤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：B8．(2013·山东高三一模)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，R0是定值电阻，保持交变电压U1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n1和n2，副线圈两端的电压为U2，因为变压器是理想变压器故有U1U2＝n1n2，S由a合到b处，n1减小则U2增大，又负载电阻不变，故变压器输出电流I2和输出功率P2都增大，输入功率P1＝U1I1也增大，所以I1增大，即电流表的示数增大．电压表的示数U＝I2R因I2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·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·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 20rU 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＝5A ．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＝1.0×103 kg/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＝WW ′＝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)925027.8 Ω。

变压器电能的输送[基础题组]一、单项选择题1．如图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( )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，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．(2019·江西萍乡模拟)如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是( )A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压C．变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数解析：汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12 V 的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C 错误；由U 1U 2＝n 1n 2可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以D 错误．故选A.答案：A3．(2019·湖南长沙长郡中学模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈各接一个电阻R 1和R 2，原线圈中接有220 V 交流电源，此时两只电阻上的电压都是10 V ，设变压器原、副线圈的匝数比为n ∶1，电阻R 1和R 2消耗的功率之比为k ∶1，则( )A ．n ＝21，k ＝121B ．n ＝21，k ＝1576C ．n ＝441，k ＝124D ．n ＝441，k ＝1576解析：原线圈接220 V 的电压，而R 1两端的电压为10 V ，所以理想变压器输入端的电压为U 1＝210 V ，输出端的电压为U 2＝10 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得n ＝21，电阻R 1和R 2消耗的功率之比为k ∶1，即U R 1I 1U R 2I 2＝k 1，因为U R 1U R 2＝1，I 1I 2＝n 2n 1，故k ＝121，A 正确． 答案：A4．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶1，原线圈接u 1＝2202·sin 100πt (V)的交变电流，电阻R ＝10 Ω，电流表、电压表均为理想电表，则( )A ．电压表的读数为10 2 VB ．电流表的读数为22 AC ．电阻R 消耗的功率为10 2 WD ．变压器的输出功率为10 W 解析：输入电压的有效值为U 1＝E m2＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝10 V ，故选项A 错误；电流表的示数为I 2＝U 2R＝1 A ，故选项B 错误；电阻消耗的功率为P 2＝U 2I 2＝10 W ，故选项C 错误；理想变压器的输入电功率等于副线圈回路负载消耗功率，故选项D 正确．答案：D5．(2019·福建泉州质检)如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时( )A ．输电线上损耗的功率减小B ．电压表V 1的示数减小，电流表A 1增大C ．电压表V 2的示数增大，电流表A 2减小D ．用户功率与发电厂输出功率的比值减小解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A 2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A 错误；电流表A 1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V 1的示数不变，选项B 错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V 2的示数减小，选项C 错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例P －P 损P ＝1－I 2R U 1I ＝1－ΔUU 1，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U 1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D 正确．答案：D 二、多项选择题6．(2019·黑龙江牡丹江一中检测)如图所示，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 ＝1002·sin 50πt (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：由题意知原线圈输入电压有效值为100 V ，所以副线圈电压为10 V ，由于电容器通交流，所以电流表示数大于1 A ，不一定是 2 A ，故A 、B 错误；电阻R 消耗的电功率为P ＝U 2R ＝10210W ＝10 W ，故C 正确；副线圈电压最大值为10 2 V ，电容器的耐压值至少是10 2V ，所以D 正确．答案：CD7．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b ，当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )A ．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 和b 的电功率之比为1∶9解析：设灯泡的额定电压为U 0，两灯均能正常发光，所以原线圈输入端电压为U 1＝9U 0，副线圈两端电压为U 2＝U 0，故U 1U 2＝91，根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝91，选项A 正确，B 错误；根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得，I 1I 2＝19，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P ＝UI 可得，灯泡a 和b 的电功率之比为1∶9，选项C 错误，D 正确．答案：AD8．图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝5∶1.原线圈接入如图甲所示的正弦交流电．电路中电表均为理想电表，定值电阻R 1＝R 2＝4 Ω，D 为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则( )A ．电阻R 2两端的电压频率为50 HzB ．电流表的示数为5 AC ．原线圈的输入功率为150 WD ．将R 1摘掉，电压表的示数不变解析：由题图甲可知，交流电的周期为0.02 s ，故频率为50 Hz ，而变压器及二极管均不会改变交流电的频率，故电阻R 2两端的电压频率为50 Hz ，故A 正确；经变压器后，输出电压为100 V 5＝20 V ，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在R 2两端，则由有效值的定义可得U ＝10 2 V ，则电流表的示数为2.5 2 A ，故B 错误；原线圈输入功率等于副线圈输出的功率，输出功率P ＝2024 W ＋(2.52)2×4 W＝150 W ，故C 正确；因输出电压由输入电压决定，故将R 1摘掉，电压表的示数不变，故D 正确．答案：ACD[能力题组]一、选择题9．(2019·四川南充高级中学高三模拟)如图所示，10匝矩形线圈，在磁感应强度为0.4 T 的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO ′以角速度100 rad/s 匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5 m 2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L 1和L 2.已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，开关断开时L 1正常发光，且电流表示数为0.01 A ，则( )A ．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为200sin 100t VB ．若开关S 闭合，电流表示数将增大C ．若开关S 闭合，灯泡L 1将更亮D ．灯泡L 1的额定功率为2 W解析：变压器的输入电压的最大值为U m ＝NBS ω＝10×0.4×0.5×100 V＝200 V ，从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为u ＝U m cos ωt ＝200·cos 100t V ，故A 错误；若开关S 闭合，输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增加，故输入电流也增加，电流表示数将增大，故B 正确；若开关S 闭合，输出电压不变，故灯泡L 1亮度不变，故C 错误；变压器输入电压的有效值为U 1＝U m2＝2002V ＝100 2 V ，开关断开时L 1正常发光，且电流表示数为0.01 A ，灯泡L 1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为P ＝U 1I 1＝1002×0.01 W＝ 2 W ，故D 错误．答案：B10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b 是原线圈的中心接头，电压表V 和电流表A 均为理想电表，除滑动变阻器电阻R 、定值电阻R 0以外的其余电阻不计，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1＝2202sin 100πt V ．下列说法中正确的是( )A ．t ＝1600s 时刻，c 、d 两点间的电压瞬时值为110 V B ．当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22 2 VC ．单刀双掷开关与a 连接，在滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表和电流表的示数均变大解析：由c 、d 两点间的电压瞬时值表达式u 1＝2202sin 100πt V 可知，当t ＝1600 s时，u 1＝2202sin π6 V ＝110 2 V ，选项A 错误．由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝U 1n 2n 1＝220×110 V ＝22 V ，故电压表示数小于22 V ，选项B 错误．单刀双掷开关与a 连接，滑片P 向上移动时，电流表示数变小，电压表示数变大，选项C 错误．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，原、副线圈匝数比由10∶1变成5∶1，且原线圈两端电压不变，可知输出电压增大，两电表示数均变大，选项D 正确．答案：D11．如图甲、乙所示，两种情况下灯泡L 2、L 3的功率均为P ，且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，匝数比n 1∶n 2＝3∶1，则图甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为( )A ．P 、PB ．9P 、4P9C.4P9、9P D.4P 9、P 解析：由题意可知，n 2＝n 3，两种情况下变压器输出功率均为2P ，设灯泡L 2、L 3的电压为U ，电流为I ，电阻为R ，两种情况下变压器输入电压为3U ，变压器输入电流为23I ；题图甲中L 1的功率为P 1＝U 2R＝9P ；题图乙中L 1的功率为P 2＝(23I )2R ＝4P9，选项B 正确．答案：B12．(多选)如图甲为远距离输电示意图，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报警系统原理图，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．电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有( )A ．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 HzB ．远距离输电线路损耗功率为180 kWC ．当传感器R 2所在处出现火警时，电压表的示数变大D ．当传感器R 2所在处出现火警时，输电线上的电流变大解析：由题图乙知交流电的周期0.02 s ，所以频率为50 Hz ，A 正确；由题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，升压变压器副线圈电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝PU＝30 A ，输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，远距离输电线路损耗功率为ΔP ＝ΔUI ＝90 kW ，B 错误；当传感器R 2所在处出现火警时其阻值减小，相当于副线圈中用电器增加，副线圈中电流增大，输电线上电流增大，输电线上损失电压增大，副线圈两端电压减小，定值电阻的分压增大，所以电压表的示数变小，C 错误，D 正确．答案：AD13．(多选)(2019·湖北恩施一中模拟)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NBS ω 解析：在题图中将原线圈抽头P 向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A 正确；电容器的电容C 变大时，电容对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B 错误；图示位置时，线圈的面积与磁感线方向垂直，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C 错误；若线圈abcd 转动的角速度变为2ω，且线圈转动一周只有半周产生感应电压，在这半周中，电压的最大值是2NBS ω，设变压器原线圈电压的有效值为U ，则2NBS ω2Rt ＝U 2R×2t ，即U ＝NBS ω，选项D 正确．答案：AD 二、非选择题14．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW ，输出电压为500 V ，输电线的总电阻为10 Ω，线路损耗的功率为输出功率的4%.求：(1)村民和村办小企业需要220 V 电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？ 解析：(1)输电电路图如图所示，由ΔP ＝4%P 输出和ΔP ＝I 22R 得I 2＝ 4%P 输出R＝6 A则U 送＝P 输出I 2＝1 500 V 升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 0U 送＝5001 500＝13输电线上电压损失ΔU ＝I 2R ＝60 V 故降压变压器输入电压U 1＝U 送－ΔU ＝1 440 V故降压变压器原、副线圈匝数比n 1′n 2′＝U 1U 2＝1 440220＝7211(2)若不用变压器，则输电电流I ＝P 输出U 0＝18 AU ＝U 0－IR ＝320 V ，P ＝P 输出－I 2R ＝5 760 W答案：(1)1∶3 72∶11(2)320 V 5 760 W。

拾躲市安息阳光实验学校第2讲变压器电能的输送A组2014—模拟·基础题组时间:30分钟分值:36分选择题(每题6分,共36分)1.(2015湖南十三校第一次联考)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原线圈加正弦交变电压U1,以下说法正确的是( )A.S断开时,MN两端的电压最大,ON两端的电压为零B.S断开时,MN两端的电压为零,ON两端的电压为U1C.S闭合且滑动触头向下滑动时,变压器的输出功率不变D.S闭合且滑动触头向上滑动时,通过原线圈的电流变小,原线圈的输入功率变小2.(2015福建上杭一中检测)如图所示,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处的电流增大3.(2015江苏南京二模)(多选)如图所示,理想变压器原线圈匝数n1=1 210,副线圈匝数n2=121,原线圈两端电压u=311 sin 100πt 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.读数为0.05 A B.读数为311 VC.读数为0.5 AD.读数为31.1 V4.(2014陕西西安长安一中一模)如图,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( )A.U=110 V,I=0.05 AB.U=110 V,I=0.2 AC.U=110 V,I=0.2 AD.U=110 V,I=0.2 A5.(2014江西师范大学附中月考)如图所示,匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 m2,线框电阻不计。