物理教案（新教材粵教版）第十三章第2講變壓器遠距離輸電實驗探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

第2講變壓器遠距離輸電實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系目標要求1.會用實驗探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，體會控制變量法，了解實驗誤差.2.知道變壓器的工作原理，掌握變壓器的特點，并能分析、解決實際問題.3.理解遠距離輸電的原理并會計算線路損失的電壓和功率．考點一實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系1．實驗原理(1)實驗電路圖(如圖所示)：(2)實驗方法采用控制變量法①n1、U1一定，研究n2和U2的關(guān)系．②n2、U1一定，研究n1和U2的關(guān)系．2．實驗器材學生電源(低壓交流電源，小于12V)1個、可拆變壓器1個、多用電表1個、導線若干．3．實驗過程(1)保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響．①估計被測電壓的大致范圍，選擇多用電表交流電壓擋適當量程，若不知道被測電壓的大致范圍，則應選擇交流電壓擋的最大量程進行測量．②組裝可拆變壓器：把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯，用交流電壓擋測量輸入、輸出電壓．(2)保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)對副線圈電壓的影響．重復(1)中步驟．4．數(shù)據(jù)處理由數(shù)據(jù)分析變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比與原、副線圈的匝數(shù)n1、n2之比的關(guān)系．5．注意事項(1)在改變學生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開電源開關(guān)，再進行操作．(2)為了人身安全，學生電源的電壓不能超過12V，通電時不能用手接觸裸露的導線和接線柱．(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量．例1在“探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，可拆變壓器如圖所示．(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實驗中需要運用的科學方法是；A．控制變量法B．等效替代法C．整體隔離法(2)為了減少渦流的影響，鐵芯應該選擇；A．整塊硅鋼鐵芯 B．整塊不銹鋼鐵芯C．絕緣的硅鋼片疊成 D．絕緣的銅片疊成(3)以下給出的器材中，本實驗需要用到的有哪些；(4)下列做法正確的是；A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測C．觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導線粗的線圈匝數(shù)多D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈(5)在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱上，用電表測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為V，則原線圈的輸入電壓可能為．(填選項前字母)A．V B．VC．V D．V答案(1)A(2)C(3)BD(4)B(5)D解析(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實驗中需要運用的科學方法是控制變量法，故選A.(2)變壓器鐵芯的材料要選擇磁性材料，為防止出現(xiàn)渦流，選擇用絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯，故C正確，A、B、D錯誤．(3)實驗中需要交流電源和交流電壓表，不需要干電池和直流電壓表，故選B、D.(4)變壓器改變的是交流電壓，因此為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不能超過12V，若用直流電源，變壓器不能工作，故A錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當?shù)膿跷贿M行測量，故B正確；觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，由變壓器工作原理知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，可知匝數(shù)少的電流大，則導線越粗，即導線粗的線圈匝數(shù)少，故C錯誤；變壓器的工作原理是電磁感應現(xiàn)象，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導電，傳輸電能，故D錯誤．(5)若是理想變壓器，則由變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，若變壓器的原線圈接“0”和“800”兩個接線柱，副線圈接“0”和“400”兩個接線柱，可知原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，副線圈的電壓為3V，則原線圈的電壓為U1＝2×3V＝6V，考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現(xiàn)象，則原線圈所接的電源電壓大于6V，可能為7V，故D正確．考點二理想變壓器的原理及應用1．構(gòu)造和原理(1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的．(2)原理：電磁感應的互感現(xiàn)象．2．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入＝P出．(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(4)頻率關(guān)系：f出＝f入．1．變壓器只對交變電流起作用，對恒定電流不起作用．(√)2．變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率．(×)3．在任何情況下，理想變壓器均滿足eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)、eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)、P入＝P出．(×)1．理想變壓器的制約關(guān)系電壓原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2，U2＝eq\f(n2,n1)U1功率副線圈的輸出功率P出決定原線圈的輸入功率P入，P入＝P出電流副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1，I1＝eq\f(n2,n1)I22.含有多個副線圈的變壓器計算具有兩個或兩個以上副線圈的變壓器問題時，需注意三個關(guān)系：電壓關(guān)系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…＝eq\f(Un,nn)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋P4＋…＋Pn電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋n4I4＋…＋nnIn考向1變壓器基本物理量的分析與計算例2(2022·山東卷·4)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時間變化為u＝Umcos(100πt)．單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為V．將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時，功率為12W．下列說法正確的是()A．n1為1100匝，Um為220VB．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為AC．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100HzD．若將R接在AC兩端，流過R的電流為A，周期為s答案D解析變壓器的輸入電壓為220V，原線圈的交流電的電壓與時間成余弦函數(shù)關(guān)系，故輸入交流電壓的最大值為220eq\r(2)V，根據(jù)理想變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,1)＝eq\f(220V,V)，解得原線圈為2200匝，A錯誤；根據(jù)題圖可知，當原線圈輸入電壓為220V時，BC間的電壓為UBC＝eq\r(PR)＝12V，故BC間的線圈與單匝線圈匝數(shù)關(guān)系有eq\f(nBC,1)＝eq\f(12V,V)，則BC間的線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為IBC＝eq\f(P,UBC)＝eq\f(12W,12V)＝1A，B錯誤；若將R接在AB兩端，根據(jù)題圖可知，當原線圈輸入電壓為220V時，AB間的電壓應該為18V，根據(jù)交流電原線圈電壓的表達式可知，交流電的角速度為100πrad/s，故交流電的頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，C錯誤；若將R接在AC兩端，根據(jù)題圖可知，當原線圈輸入電壓為220V時，AC間的電壓應該為30V，根據(jù)歐姆定律可知，流過電阻R的電流為IAC＝eq\f(UAC,R)＝eq\f(30,12)A＝A，交流電的周期為T＝eq\f(2π,ω)＝s，D正確．例3(2022·北京卷·4)某理想變壓器的原線圈接在220V的正弦交流電源上，副線圈輸出電壓為22000V，輸出電流為300mA.該變壓器()A．原、副線圈的匝數(shù)之比為100∶1B．輸入電流為30AC．輸入電流的最大值為15eq\r(2)AD．原、副線圈交流電的頻率之比為1∶100答案B解析原、副線圈的匝數(shù)之比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,22000)＝eq\f(1,100)，故A錯誤；根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)可得輸入電流為I1＝eq\f(n2,n1)I2＝100×300×10－3A＝30A，故B正確；輸入電流的最大值為Im＝eq\r(2)I1＝30eq\r(2)A，故C錯誤；變壓器不會改變交流電的頻率，故原、副線圈交流電的頻率之比為1∶1，故D錯誤．考向2原線圈接入用電器的變壓器問題分析例4(多選)(2023·廣東潮州市模擬)如圖所示，變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈的輸入端接有正弦交變電流．已知L1、L2、L3是相同的電燈且燈絲的電阻不隨溫度變化，燈絲不會被燒斷．下列說法正確的是()A．L1、L2中的電流之比為1∶2B．L1、L2中的電流之比為1∶1C．L1兩端的電壓與原線圈兩端的電壓之比為2∶1D．L1兩端的電壓與原線圈兩端的電壓之比為1∶2答案BD解析原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，則原、副線圈中的電流之比為1∶2，由于L2與L3并聯(lián)，因此L1、L2中的電流之比I1∶I2＝1∶1，選項A錯誤，B正確；原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，則原、副線圈兩端的電壓之比為2∶1，設電燈的電阻為R，因此原線圈兩端的電壓U＝2I2R，L1兩端的電壓U1＝I1R，結(jié)合I1∶I2＝1∶1，解得eq\f(U1,U)＝eq\f(1,2)，選項C錯誤，D正確．考點三理想變壓器的動態(tài)分析1．匝數(shù)比不變的分析思路(1)U1不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負載電阻R如何變化，U2不變．(2)當負載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化．(3)I2變化引起P2變化，而P1＝P2，故P1發(fā)生變化．2．負載電阻不變的分析思路(1)U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化時，U2變化．(2)R不變，U2變化時，I2發(fā)生變化．(3)根據(jù)P2＝eq\f(U22,R)，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1＝P2，故P1變化，P1＝U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化．1．變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之減小．(×)2．原線圈所加電壓恒定，當原線圈的匝數(shù)增加時，副線圈兩端電壓增大．(×)3．變壓器副線圈接入負載越多，原線圈的輸入電流越?。?×)考向1理想變壓器匝數(shù)不變問題的分析和計算例5(2021·湖北卷·6)如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入最大阻值為2R的滑動變阻器和阻值為R的定值電阻．在變阻器滑片從a端向b端緩慢移動的過程中()A．電流表A1示數(shù)減小B．電流表A2示數(shù)增大C．原線圈輸入功率先增大后減小D．定值電阻R消耗的功率先減小后增大答案A解析由于原線圈所接電壓恒定，匝數(shù)比恒定，故變壓器副線圈的輸出電壓恒定，滑動變阻器的滑片從a端向b端緩慢移動的過程中，由數(shù)學知識可知，變壓器副線圈所接的電阻值逐漸增大，則由歐姆定律得I2＝eq\f(U2,R副)，可知副線圈的電流逐漸減小，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)，可知變壓器原線圈的電流I1也逐漸減小，故A正確，B錯誤；原線圈的輸入功率為P入＝U1I1，由于I1逐漸減小，則原線圈的輸入功率逐漸減小，故C錯誤；滑片從a端向b端滑動時，副線圈干路電流減小，滑動變阻器右半部分和R并聯(lián)總電阻減小，則并聯(lián)部分分壓減小，由PR＝eq\f(U2,R)知，定值電阻R消耗的功率減小，故D錯誤．考向2理想變壓器負載不變問題的分析和計算例6(2023·廣東省八校聯(lián)考)如圖所示，原、副線圈匝數(shù)比為100∶1的理想變壓器，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝310sin314t(V)，則()A．當單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為VB．副線圈兩端的電壓頻率為50HzC．當單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，原線圈輸入功率變小D．當單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表和電流表的示數(shù)均變小答案B解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得U2＝eq\f(U1n2,n1)，因U1＝eq\f(310,\r(2))V，所以U2＝eq\f(310,\r(2))×eq\f(1,100)V≈2.2V，A錯誤；由瞬時值表達式可得ω＝314rad/s，則頻率f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(314,2π)Hz＝50Hz，B正確；當單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，n1減小，則U2增大，電壓表示數(shù)變大，I2＝eq\f(U2,R)增大，副線圈的輸出功率P出＝U2I2增大，原線圈的輸入功率增大，C、D錯誤．考點四遠距離輸電如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P′，用戶端的電壓為U′，輸電電流為I，輸電線總電阻為R.1．輸電電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(U－U′,R).2．電壓損失(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝IR.3．功率損失(1)ΔP＝P－P′＝ΔU·I；(2)ΔP＝I2R＝(eq\f(P,U))2R4．降低輸電損耗的兩個途徑(1)減小輸電線的電阻R.由R＝ρeq\f(l,S)知，可加大導線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導線．(2)減小輸電導線中的電流．在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P＝UI，要減小電流，必須提高輸電電壓．1．增大輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失．(√)2．高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的熱損耗．(√)3．若發(fā)電站輸出功率為P，輸電電壓為U，輸電線總電阻為R，如圖所示，則輸電線上損失的功率為P損＝eq\f(U2,R).(×)1．理清輸電電路圖的三個回路(如圖)(1)在電源回路中，P發(fā)電機＝U1I1＝P1.(2)在輸送回路中，I2＝I線＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R線，ΔP＝I22R線．(3)在用戶回路中，P4＝U4I4＝P用戶．2．抓住兩組關(guān)聯(lián)式(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，P1＝P2.(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，P3＝P4.3．掌握一個守恒觀念功率關(guān)系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔU·I線＝I線2R線＝eq\f(ΔU2,R線).例7如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖．發(fā)電廠的輸出電壓為U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1，在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2，則()A．用戶端的電壓為eq\f(I1U1,I2)B．輸電線上損失的電壓為UC．理想變壓器的輸入功率為I12rD．輸電線路上損失的電功率為I1U答案A解析因為P入＝P出，所以U1I1＝U2I2，即U2＝eq\f(U1I1,I2)，選項A正確；輸電線上損失的電壓為U線＝U－U1，選項B錯誤；理想變壓器的輸入功率P入＝I1U1，輸電線路上損失的電功率P損＝I12r＝I1(U－U1)，選項C、D錯誤．例8(2023·廣東汕頭市潮陽區(qū)階段檢測)如圖為遠距離輸電示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，R為輸電線的等效電阻．保持交流發(fā)電機輸出電壓不變，若電壓表示數(shù)變小，下列判斷正確的是()A．電流表示數(shù)變小B．降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓之比變小C．升壓變壓器輸出電壓變小D．輸電線損失的功率變大答案D解析電壓表示數(shù)變小，說明降壓變壓器的副線圈電壓減小，則原線圈電壓減小，因保持交流發(fā)電機輸出電壓不變，則升壓變壓器的原線圈電壓不變，副線圈電壓不變，可知導線上的電壓損失變大，即導線上的電流變大，輸電線損失的功率變大，電流表的示數(shù)變大，選項A錯誤，D正確；降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓之比等于匝數(shù)之比，則降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓之比不變，選項B錯誤；升壓變壓器輸出電壓由匝數(shù)比和輸入電壓決定，則升壓變壓器輸出電壓不變，選項C錯誤．課時精練1．(2020·江蘇卷·2)電流互感器是一種測量電路中電流的變壓器，工作原理如圖所示．其原線圈匝數(shù)較少，串聯(lián)在電路中，副線圈匝數(shù)較多，兩端接在電流表上．則電流互感器()A．是一種降壓變壓器B．能測量直流電路的電流C．原、副線圈電流的頻率不同D．副線圈的電流小于原線圈的電流答案D解析電流互感器原線圈匝數(shù)少，副線圈匝數(shù)多，是一種升壓變壓器，故A錯誤；變壓器的原理是電磁感應，故它不能測量直流電路的電流，故B錯誤；變壓器不改變交變電流的頻率，故C錯誤；變壓器的電流與匝數(shù)成反比，因此副線圈的電流小于原線圈的電流，故D正確．2．(多選)(2020·全國卷Ⅱ·19)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低．我國已成功掌握并實際應用了特高壓輸電技術(shù)．假設從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達B處時電壓下降了ΔU.在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電．輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣′，到達B處時電壓下降了ΔU′.不考慮其他因素的影響，則()A．ΔP′＝eq\f(1,4)ΔP B．ΔP′＝eq\f(1,2)ΔPC．ΔU′＝eq\f(1,4)ΔU D．ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU答案AD解析由輸電電流I＝eq\f(P,U)知，輸送的電功率不變，輸電電壓加倍，輸電電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，損耗的電功率ΔP＝I2r，故輸電電壓加倍，損耗的電功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，即ΔP′＝eq\f(1,4)ΔP；輸電線上損失電壓為ΔU＝Ir，則輸電電壓加倍，損失電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU.故A、D正確．3．(2021·廣東卷·7)某同學設計了一個充電裝置，如圖所示，假設永磁鐵的往復運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為s，電壓最大值為V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說法正確的是()A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率答案B解析周期為T＝s，頻率為f＝eq\f(1,T)＝5Hz，故A錯誤；由理想變壓器原理可知eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得副線圈兩端的最大電壓為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝3V，故B正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場越強，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大，變壓器的輸入電壓會越大，故C錯誤；由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤．4．(多選)(2023·廣東惠州市模擬)如圖所示為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，電壓表和電流表均為理想電表，原線圈接圖乙所示的正弦交流電，圖甲中Rt為熱敏電阻(其阻值隨溫度的升高而變小)，R為定值電阻．下列說法正確的是()A．交流電壓u的表達式為u＝36eq\r(2)sin100πt(V)B．若Rt處的溫度升高，則電流表的示數(shù)變大C．若Rt處的溫度升高，則變壓器的輸入功率變大D．變壓器原、副線圈中的磁通量隨時間的變化率之比為3∶1答案BC解析由題圖乙可知交流電壓最大值Um＝36eq\r(2)V，周期T＝s，則ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，則可得交流電壓u的表達式u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，故A錯誤；電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)不變則電壓不變；因Rt處溫度升高時，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，根據(jù)P出＝U2I2，可知輸出功率增大，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，可知輸入功率增大，故B、C正確；變壓器原、副線圈中的磁通量隨時間的變化率之比為1∶1，故D錯誤．5．(2023·廣東深圳市質(zhì)檢)理想變壓器的輸入電壓如圖甲所示，輸出端并聯(lián)2個相同的小燈泡L1、L2，如圖乙所示，燈泡的額定電壓為20V，額定功率為10W，電路連接了2個理想電流表A1、A2，導線電阻不計，開始開關(guān)S斷開，L1恰好正常發(fā)光，則()A．原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝3eq\r(2)∶1B．流過燈L1的電流方向每秒改變5次C．開關(guān)S閉合后，燈L1變暗D．開關(guān)S閉合后，電流表A1的讀數(shù)變大，A1與A2的比值不變答案D解析由題圖甲知電壓有效值為60V，電壓與匝數(shù)成正比，故原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝60∶20＝3∶1，A錯誤；由題圖甲知交流電的頻率為5Hz，所以流過燈L1的電流方向每秒改變10次，B錯誤；閉合開關(guān)S，兩燈泡并聯(lián)，副線圈負載總電阻變小，副線圈電壓不變，燈L1亮度不變，C錯誤；閉合開關(guān)S，由歐姆定律可知，副線圈電流變大，線圈匝數(shù)比不變，則原線圈電流變大，兩電流表讀數(shù)都變大，比值仍等于匝數(shù)的反比，不變，D正確．6．某同學在實驗室進行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的實驗．他準備了可拆變壓器、多用電表、開關(guān)和導線若干．(1)實驗需要以下哪種電源；A．低壓直流電源 B．高壓直流電源C．低壓交流電源 D．高壓交流電源(2)該同學認真檢查電路無誤后，先保證原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)；再保證副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈匝數(shù)．分別測出相應的原、副線圈電壓值．由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實際上測量的是電壓的值(填“有效”或“最大”)．其中一次多用電表讀數(shù)如圖所示，此時電壓表讀數(shù)為；(3)理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數(shù)成(選填“正比”或“反比”)，實驗中由于變壓器的銅損和鐵損，導致原線圈與副線圈的電壓之比一般(選填“大于”“小于”或“等于”)原線圈與副線圈的匝數(shù)之比；(4)實驗中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別．原因不可能為．(填字母代號)A．原、副線圈上通過的電流發(fā)熱B．鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱C．變壓器鐵芯漏磁D．原線圈輸入電壓發(fā)生變化答案(1)C(2)有效V(3)正比大于(4)D解析(1)探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系，應選擇低壓交流電源，故選C.(2)多用電表測量的交流電壓為有效值，不是最大值；多用電表選用的擋位是交流電壓的10V擋位，所以應該在0～10V擋位讀數(shù)，所以讀數(shù)應該是V.(3)根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數(shù)成正比．實驗中由于變壓器的銅損和鐵損，變壓器的鐵芯損失一部分的磁通量，所以導致副線圈電壓的實際值一般略小于理論值，所以導致eq\f(U1,U2)＞eq\f(n1,n2).(4)原、副線圈上通過的電流發(fā)熱，鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱，都會使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導致電壓比與匝數(shù)比有差別；變壓器鐵芯漏磁，也會導致電壓比與匝數(shù)比有差別；原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會影響電壓比和匝數(shù)比，故選D.7.自耦變壓器在高鐵技術(shù)中被廣泛應用．如圖所示，一理想自耦變壓器接在u＝Umsin100πt的正弦交流電壓上，P為滑動觸頭，初始位置位于線圈CD的中點G，A1和A2為理想交流電表，R為定值電阻，下列說法正確的是()A．將P向下滑動，A1的示數(shù)將變小B．將P向上滑動，A2的示數(shù)將變大C．將P下滑到GD的中點，電阻R的功率將變?yōu)樵瓉淼?倍D．將P上滑到CG的中點，電阻R的功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)答案C解析將P下滑時，電阻R兩端電壓變大，A1示數(shù)將變大，同理，將P向上滑動，電阻R兩端電壓變小，A2的示數(shù)將變小，A、B錯誤；若將P向下滑動到GD的中點，原、副線圈的電壓比將由1∶2變?yōu)?∶4，電阻R兩端的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍，由P＝eq\f(U2,R)可知，功率將變?yōu)樵瓉淼?倍，C正確；若將P向上滑動到CG的中點，原、副線圈的電壓比將從1∶2變?yōu)?∶4，電阻R兩端的電壓將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(2,3)，電阻R的功率將變?yōu)樵瓉淼膃q\f(4,9)，D錯誤．8．(多選)(2023·福建省模擬)20年來福建電網(wǎng)實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電壓等級、電力技術(shù)“三大跨越”．如圖所示是遠距離輸電示意圖，現(xiàn)將輸送電壓U2由220kV升級為1000kV高壓，輸送的總電功率變?yōu)樵瓉淼?倍，保持發(fā)電機輸出電壓U1及用戶得到的電壓U4均不變，輸電線的電阻不變，變壓器均為理想變壓器，則()A.eq\f(n2,n1)變?yōu)樵瓉淼膃q\f(50,11)倍B．輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(11,25)C．輸電線損失的功率變?yōu)樵瓉淼?eq\f(11,25))2D．降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比值變小答案ABC解析由理想變壓器基本關(guān)系知eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,U1)，U1不變，U2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(50,11)倍，所以eq\f(n2,n1)變?yōu)樵瓉淼膃q\f(50,11)倍，A正確；根據(jù)P送＝U2I2可知，因P送變?yōu)樵瓉淼?倍，U2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(50,11)倍，則輸電線上電流I2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(11,25)，B正確；根據(jù)P損＝I22R線，可知P損變?yōu)樵瓉淼?eq\f(11,25))2，C正確；總功率變大，損失的功率變小，則用戶端功率變大，因用戶端電壓不變，則I4變大，又I2變小，I2＝I3，則eq\f(n3,n4)＝eq\f(I4,I3)變大，D錯誤．9.(2023·廣東茂名市第一中學模擬)如圖所示，理想變壓器的原線圈串聯(lián)一個電阻R0，并接入電壓有效值不變的正弦交流電源；兩個副線圈分別接電阻R1和電阻R2，圖中電流表為理想電流表．開始時開關(guān)S斷開，則開關(guān)S閉合后()A．電流表的示數(shù)變大B．電流表的示數(shù)變小C．原線圈兩端的電壓變大D．原線圈兩端的電壓不變答案B解析開關(guān)S閉合后，假設電流表的示數(shù)不變或變大，由理想變壓器功率關(guān)系和電壓關(guān)系可得U0I0＝U1I1＋U2I2，U0∶U1∶U2＝n0∶n1∶n2，得n0I0＝n1I1＋n2I2，可知通過原線圈的電流I0變大，原線圈兩端的電壓U0＝U－I0R0減小，由eq\f(U0,n0)＝eq\f(U1,n1)可知電阻R1兩端的電壓變小，通過電阻R1的電流變小，假設不成立，選項A錯誤，B正確；由于通過電阻R1的電流變小，因此電阻R1兩端的電壓變小，原線圈兩端的電壓減小，選項C、D錯誤．10．(多選)(2023·廣東韶關(guān)市調(diào)研)“壓敏電阻”是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，是一種限壓型保護器件；其有這樣的特點：只有加在它兩端的電壓大于某值時，才會有電流通過．如圖所示的電路中，R為壓敏電阻，R1、R2、R3為定值電阻，A為理想交流電流表，理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1，副線圈匝數(shù)n2可以通過滑片P調(diào)節(jié)．當副線圈滑片在圖中位置時，原線圈加某一交變電壓u＝NBSωsinωt，小燈泡出現(xiàn)周期性發(fā)光，當閉合開關(guān)K后，小燈泡熄滅不再發(fā)光．下列說法正確的是()A．閉合開關(guān)K，R2兩端電壓增大B．閉合開關(guān)K后，僅增大交流電頻率，可能使燈泡繼續(xù)周期性發(fā)光C．閉合開關(guān)K后，僅讓滑片P向上滑動，可能使燈泡繼續(xù)周期性發(fā)光，發(fā)光頻率不變D．閉合開關(guān)K后，僅讓滑片P向下滑動，理想變壓器的輸入功率變小答案BCD解析閉合K，副線圈回路電阻變小，副線圈電壓U不變，回路電流變大，R1兩端電壓U1變大，由U1＋U2＝U，所以R2兩端電壓U2變小，故A錯誤；閉合K，僅增大交流電頻率，由原線圈電壓u＝NBSωsinωt知