專題30 交變電流與變壓器教師版-2025版高考物理熱點(diǎn)題型講義

專題30交變電流與變壓器目錄TOC\o"1-3"\h\u題型一交變電流的產(chǎn)生和描述 1類型1正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律 1類型2交變電流的有效值的求解 9類型3交變電流“四值”的理解和計算 15題型二變壓器及其應(yīng)用 23類型1實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系 23類型2變壓器基本物理量的分析與計算 30類型3原線圈接入負(fù)載電阻的變壓器問題分析 35類型4兩種特殊的變壓器模型 44類型4理想變壓器的動態(tài)分析 50題型三遠(yuǎn)距離輸電模型分析 61題型一交變電流的產(chǎn)生和描述【解題指導(dǎo)】1．交變電流的產(chǎn)生往往與交變電流圖像結(jié)合出題，要能將交變電流的圖像與線圈的轉(zhuǎn)動過程一一對應(yīng)起來，分析電流、電動勢、磁通量的變化規(guī)律.2.交流電氣設(shè)備上所標(biāo)的電壓值和電流值、交流電壓表和電流表的測量值都是交變電流的有效值，只有正弦式交變電流的峰值才是有效值的eq\r(2)倍．類型1正弦式交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律1．交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)規(guī)律物理量函數(shù)表達(dá)式圖像磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt電動勢e＝Emsinωt＝nωBSsinωt電壓u＝Umsinωt＝eq\f(REm,R＋r)sinωt電流i＝Imsinωt＝eq\f(Em,R＋r)sinωt2.書寫交變電流瞬時值表達(dá)式的步驟(1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖像讀出或由公式Em＝nωBS求出相應(yīng)峰值。(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。①線圈從中性面位置開始計時，則i－t圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為i＝Imsinωt。②線圈從垂直于中性面的位置開始計時，則i－t圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為i＝Imcosωt。1．如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線框共有匝，總電阻，。繞垂直于磁場方向的對稱軸以的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，給的電阻供電。線框所在勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其處于中性面時開始計時，則（）A．電阻R兩端的最大電壓為40VB．通過R的電流方向在內(nèi)改變1次C．在內(nèi)外力至少對系統(tǒng)做功πJD．在內(nèi)通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為【答案】D【詳解】A．線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值為根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電阻R兩端的最大電壓為故A錯誤；B．交變電流的周期為可知通過R的電流方向在內(nèi)改變2次。故B錯誤；C．線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的有效值為在內(nèi)外力對系統(tǒng)做功的最小值為整個電路消耗的電能，即故C錯誤；D．依題意，可得此時線圈平面與中性面夾角為60°，則在內(nèi)通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為故D正確。故選D。2．圖甲為交流發(fā)電機(jī)的示意圖，磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，線圈繞垂直于磁場的水平軸沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，電阻，線圈電阻，電流表內(nèi)阻不計。從圖示位置開始計時，P、Q間輸出的電壓u隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．電阻R中的電流方向每分鐘變化3000次B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為C．圖示位置為感應(yīng)電動勢最大的位置D．電流表示數(shù)為22A【答案】C【詳解】A．交流電的周期為T=0.02s，一個周期內(nèi)電流方向改變2次，則每秒鐘電流方向變化100次，則電阻R中的電流方向每分鐘變化6000次，選項(xiàng)A錯誤；B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為選項(xiàng)B錯誤；C．圖示位置線圈平面與中性面垂直，此時磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，選項(xiàng)C正確；D．電流表示數(shù)為選項(xiàng)D錯誤。故選C。3．如圖1所示，abcd為100匝的正方形閉合金屬線圈，邊長為L，線圈整體處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸勻速轉(zhuǎn)動。圖2是在勻速轉(zhuǎn)動過程中穿過該線圈的磁通量隨時間按正弦規(guī)律變化的圖像，則下列說法正確的是（）A．線圈產(chǎn)生的最大電動勢為B．若線圈邊長，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C．時感應(yīng)電動勢最小D．時線圈中的電流改變方向【答案】C【詳解】A．線圈產(chǎn)生的最大電動勢為故A錯誤；B．若線圈邊長，則由解得故B錯誤；C．時磁通量變化率最小，所以感應(yīng)電動勢最小。故C正確；D．時圖像斜率正負(fù)值不變，所以線圈中的電流不改變方向。故D錯誤。故選C。4．圖甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極之間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，金屬線圈ABCD繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，A為電流傳感器（與計算機(jī)相連），為定值電阻，線圈電阻為，其余電阻不計。圖乙為計算機(jī)上顯示的電流數(shù)據(jù)隨時間變化的圖像。下列說法中正確的是（）A．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢為0，對應(yīng)圖乙中或時刻B．金屬線圈恰好處于圖甲所示的位置時感應(yīng)電動勢最大，對應(yīng)圖乙中或時刻C．、時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大D．、時刻穿過線圈的磁通量的絕對值最小，磁通量的變化率最大【答案】D【詳解】AB．圖甲所示位置線圈平面與磁場垂直，即為中性面，此時的感應(yīng)電動勢為0，回路中的感應(yīng)電流為0，對應(yīng)圖乙中或時刻，故AB錯誤；C．結(jié)合上述，、時刻線圈處于中性面，穿過線圈的磁通量的絕對值最大，由于此時的感應(yīng)電動勢為0，則此時的磁通量的變化率最小，故C錯誤；D．根據(jù)圖乙可知，、時刻的感應(yīng)電流最大，即此時的感應(yīng)電動勢最大，則此時線圈平面與中性面垂直，即線圈平面平行于磁場方向，穿過線圈的磁通量的絕對值最小，由于此時感應(yīng)電動勢最大，則此時磁通量的變化率最大，故D正確。故選D。5．風(fēng)能是一種清潔無公害的可再生能源，我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，截至2023年6月底，中國風(fēng)電裝機(jī)容量約3.9億千瓦。某種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，發(fā)電機(jī)線圈固定，磁體在葉片的驅(qū)動下繞線圈對稱軸轉(zhuǎn)動。兩磁體間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，圖示時刻磁場和線圈平行。圖示時刻（

）A．感應(yīng)電動勢最小 B．感應(yīng)電動勢最大C．電流方向由指向 D．電流方向由指向【答案】BD【詳解】AB．題圖示時刻磁場和線圈平行。穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤，B正確；CD．根據(jù)楞次定律可知，圖示時刻電流方向由指向，故C錯誤，D正確。故選BD。6．如圖是一手搖發(fā)電機(jī)，其原理可簡化為矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的中心軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生隨時間變化的感應(yīng)電動勢。已知矩形線圈abcd的匝數(shù)為N，邊長，。線圈所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。線圈的角速度為。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時，其平面與磁場方向平行。(1)求線圈轉(zhuǎn)動到如圖位置時ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小并判斷ab兩端電勢的高低；(2)從線圈處于如圖位置開始計時，t時刻線圈轉(zhuǎn)至截面圖中虛線所示位置，推導(dǎo)t時刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為；【答案】(1)，B端電勢高(2)【詳解】（1）ab邊切割磁感線產(chǎn)生的電動勢可得B端電勢高。（2）線圈勻速轉(zhuǎn)動過程中，ab，cd邊都切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，總電動勢為兩邊產(chǎn)生的電動勢之和，即，如圖經(jīng)過時間t，ab邊繞OO'轉(zhuǎn)過的角度此時ab邊的速度方向如圖中所示v與磁場方向的垂直分量根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在ab邊上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為又由此可得類型2交變電流的有效值的求解1．正弦交變電流的有效值的計算I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))，E＝eq\f(Em,\r(2))。2．非正弦交變電流的有效值的計算(1)根據(jù)電流的熱效應(yīng)，抓住“三同”：“相同時間”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，利用公式Q＝I2Rt和Q＝eq\f(U2,R)t可分別求得一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，即得電流和電壓的有效值。(2)若圖像部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的eq\f(1,4)周期(必須是從零至最大值或從最大值至零)和eq\f(1,2)周期部分可直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系I＝eq\f(Im,\r(2))、U＝eq\f(Um,\r(2))求解。1．如圖為一交變電流的圖像，圖中曲線是正弦曲線的一部分，該交變電流電動勢的有效值為（

）A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)交流電的有效值的定義可知解得即交變電流電動勢的有效值為，B正確。故選B。2．如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與紙面垂直，虛線表示勻強(qiáng)磁場的邊界，一半徑為r、圓心角為的扇形單匝線框圓心O在邊界線上。當(dāng)線框圍繞圓心O在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，線框中產(chǎn)生交變電動勢的有效值為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】設(shè)線框轉(zhuǎn)動周期為T，而線框轉(zhuǎn)動一周中只有進(jìn)、出磁場過程才產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因此一周之內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的時間此時感應(yīng)電動勢的大小為，根據(jù)有效值的定義有所以感應(yīng)電動勢的有效值為故選B。3．如圖是某交變電流的圖像，這一交變電流的電流有效值為（

）A． B．3A C． D．【答案】A【詳解】設(shè)這一交變電流的電流有效值為，根據(jù)有效值定義可得解得故選A。4．如圖甲所示，兩個完全相同的正方形線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的同一根軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸位于磁場邊界處。線圈P以一條邊為轉(zhuǎn)軸，線圈Q以中心線為轉(zhuǎn)軸，分別產(chǎn)生的電流隨時間變化的圖像如圖乙、丙所示，則兩線圈中電流的有效值之比為（

）A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可得解得由丙圖可知則兩線圈中電流的有效值之比故選B。5．如圖為某交流電電流隨時間變化的圖像，其有效值為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可得解得故選D。6.如圖，虛線MN左側(cè)空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B?。與MN共面的單匝金屬線框abcd以MN為軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度大小為ω。已知正方形線框邊長為L，回路阻值為R，ad邊與MN之間的距離為,，則線框回路中電流的有效值為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線框ad邊在磁場中運(yùn)動時，回路中的感應(yīng)電流最大為線框bc邊在磁場中運(yùn)動時，回路中的感應(yīng)電流最大為可得線框轉(zhuǎn)動過程中回路中的感應(yīng)電流隨時間變化如圖所示

設(shè)回路中電流的有效值為I，則有解得故選D。7．如圖所示，兩條相同的半圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，半圓弧的直徑為d，間距為L，兩半圓弧面豎直且平行，導(dǎo)軌最高點(diǎn)到水平桌面的距離等于半徑，最低點(diǎn)O、的連線與導(dǎo)軌所在豎直面垂直，整個空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻?，F(xiàn)使一電阻為r的金屬棒從導(dǎo)軌左端最高點(diǎn)，以恒定的速率沿導(dǎo)軌運(yùn)動到右端最高點(diǎn)，運(yùn)動過程中金屬棒始終與平行且與兩導(dǎo)軌接觸良好，則在金屬棒從左端最高點(diǎn)運(yùn)動到右端最高點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是（

）A．金屬棒中電流方向始終由N到MB．金屬棒中電流大小始終不變C．金屬棒所受安培力始終做負(fù)功D．回路中產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】ACD【詳解】AC．在金屬棒從左端最高點(diǎn)運(yùn)動到右端最高點(diǎn)的過程中，根據(jù)右手定則可知，金屬棒中電流方向始終由N到M，金屬棒所受安培力一直水平向左，金屬棒所受安培力始終做負(fù)功，故AC正確；BD．經(jīng)過時間，金屬棒在圓弧上轉(zhuǎn)過的角度為此時金屬棒產(chǎn)生的電動勢為回路中電流為可知金屬棒中電流大小發(fā)生變化，根據(jù)正弦式交流電可知，電流的有效值為則在金屬棒從左端最高點(diǎn)運(yùn)動到右端最高點(diǎn)的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為故B錯誤，D正確。故選ACD。類型3交變電流“四值”的理解和計算交變電流“四值”的比較物理量物理含義重要關(guān)系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計算線圈某時刻的受力情況峰值最大的瞬時值Em＝nωBSIm＝eq\f(Em,R＋r)討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值E＝eq\f(Em,\r(2))U＝eq\f(Um,\r(2))I＝eq\f(Im,\r(2))適用于正(余)弦式交變電流(1)交流電流表和電壓表的讀數(shù)(2)計算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等)(3)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的值(4)保險絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖像中圖線與時間軸所圍的面積與時間的比值eq\o(E,\s\up6(－))＝BLeq\o(v,\s\up6(－))eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)計算通過導(dǎo)線橫截面的電荷量1.交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示（為了方便觀察，只畫了其中一匝線圈，線圈電阻不計）。圖甲中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強(qiáng)磁場。矩形線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈ABCD通過金屬滑環(huán)及兩個導(dǎo)體電刷與外電路連接。從某時刻開始計時，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。下列判斷正確的是（）

A．時刻，線圈處于中性面位置B．線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為C．線圈中交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次D．線圈從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，流經(jīng)電阻R的電荷量為【答案】C【詳解】A．由題圖乙可知，時刻，電流具有最大值，線圈處于與中性面垂直的位置，故A錯誤；B．由題圖乙知，線圈中產(chǎn)生正弦交變電流的最大值則電流的有效值故B錯誤；C．由題圖乙可知，正弦交流電的周期頻率由于在一個周期內(nèi)交變電流的方向改變兩次，所以交變電流方向在1s內(nèi)改變100次，故C正確；D．線圈從題圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，流經(jīng)電阻R的電荷量又其中聯(lián)立解得故D錯誤。故選C。2.如圖所示，矩形線圈面積為S、匝數(shù)為N，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法正確的是()A．圖示位置為中性面B．電壓表的示數(shù)NωBSC．電流表的示數(shù)為eq\f(NωBS,R)D．通過電阻R的電荷量為q＝eq\f(NBS,R＋r)【答案】AD【解析】圖示位置線圈平面與磁感線垂直，所以圖示位置為中性面，故A正確；線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em＝NωBS，電動勢的有效值為E＝eq\f(NωBS,\r(2))，電壓表測量的是電路的外電壓的有效值，所以電壓表的讀數(shù)為U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(NωBSR,\r(2)（R＋r）)，故B錯誤；電流表的示數(shù)I＝eq\f(E,r＋R)＝eq\f(NωBS,\r(2)（r＋R）)，故C錯誤；由eq\o(E,\s\up6(－))＝Neq\f(ΔΦ,Δt)，eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)，q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt，得通過電阻R的電荷量q＝eq\f(NBS,R＋r)，故D正確。3.圖（a）為一交流發(fā)電機(jī)示意圖，線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞固定軸OO'沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，圖（b）是該發(fā)電機(jī)的電動勢已隨時間t按余弦規(guī)律變化的圖像。已知線圈電阻為2.5Ω，定值電阻R=10Ω，電表均為理想交流電表。由此可以判定（）A．電流表讀數(shù)為0.8AB．電壓表讀數(shù)為10VC．t=0.1s時刻，穿過線圈的磁通量最大D．0~0.05s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.04C【答案】A【詳解】A．由圖b可知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為V，周期T=0.2s，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值V根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知A故A正確；B．電壓表的示數(shù)故B錯誤；C．t=0.1s時刻，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，此時線圈位于與中性面垂直位置，故穿過線圈的磁通量為零，故C錯誤；D．線圈轉(zhuǎn)動的角速度rad/s線圈產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢故＝Wb0～0.05s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為＝0.036C故D錯誤故選A。4.圖甲是一臺小型發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢e隨時間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈的電阻r＝1Ω，外接燈泡的電阻為5Ω。則（）A．圖甲中線圈所處位置的電動勢最大B．理想電壓表的示數(shù)為6VC．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50rad/sD．線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢的表達(dá)式（V）【答案】AD【詳解】A．由圖甲可知此時線圈位于中性面的垂面位置，線圈的電動勢最大，故A正確；B．感應(yīng)電動勢有效值為發(fā)電機(jī)線圈的電阻r＝1Ω，外接燈泡的電阻為5Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知理想電壓表的示數(shù)為5V，故B錯誤；C．根據(jù)圖乙可知周期線圈轉(zhuǎn)動的角速度為rad/s故C錯誤；D．線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電動勢的表達(dá)式（V）故D正確。故選AD。5.如圖1所示為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固定連接的永久磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連。在兩種不同風(fēng)速下，傳感器顯示的電壓隨時間變化的圖像分別如圖2中的圖線、所示，下列說法正確的是（）

A．、兩圖線對應(yīng)的磁鐵轉(zhuǎn)速之比為B．產(chǎn)生交流電的電壓最大值為C．產(chǎn)生交流電的電壓的瞬時值表達(dá)式為D．產(chǎn)生交流電可以直接加在擊穿電壓為的電容器上【答案】AC【詳解】A．由可知轉(zhuǎn)速與周期成反比，則故A正確；B．由可得可得生交流電的電壓最大值為故B錯誤；C．產(chǎn)生交流電的電壓的瞬時值表達(dá)式為代值可得故C正確；題型二變壓器及其應(yīng)用【解題指導(dǎo)】1.變壓器聯(lián)系著兩個電路：原線圈電路、副線圈電路．原線圈在原線圈電路中相當(dāng)于一用電器，副線圈在副線圈電路中相當(dāng)于電源.2.變壓器的輸入電壓決定輸出電壓，但輸入電流、功率卻由輸出電流、功率決定.類型1實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系裝置圖實(shí)驗(yàn)說明低壓交流電源，所用電壓不要超過12V①原理：采用控制變量法。n1、U1一定，研究n2和U2的關(guān)系；n2、U1一定，研究n1和U2的關(guān)系。②誤差：漏磁，原、副線圈中的焦耳熱損耗，鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流。③安全：使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋測試，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量1．某學(xué)習(xí)小組在探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用了可拆式變壓器，鐵芯B安裝在鐵芯A上形成閉合鐵芯，將原、副線圈套在鐵芯A的兩臂上，如圖所示：(1)下列說法正確的是（）A．為保證實(shí)驗(yàn)安全，原線圈應(yīng)接低壓直流電源B．變壓器中鐵芯是整塊硅鋼C．保持原線圈電壓及匝數(shù)不變，可改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈的匝數(shù)對輸出電壓的影響D．變壓器正常工作后，電能由原線圈通過鐵芯導(dǎo)電輸送到副線圈(2)實(shí)驗(yàn)過程中，變壓器的原、副線圈選擇不同的匝數(shù)，利用多用電表測量相應(yīng)電壓，記錄如下，由數(shù)據(jù)可知n1一定是（填“原”或“副”）線圈的匝數(shù)。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，可得出原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系。n1/匝100100200200n2/匝200400400800U1/V2.11.955.222.35U2/V4.288.0010.609.64(3)學(xué)習(xí)小組觀察實(shí)驗(yàn)室中一降壓變壓器的兩個線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線粗細(xì)不同，結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，應(yīng)將較細(xì)的線圈作為（填“原”或“副”）線圈?！敬鸢浮?1)C(2)副原、副線圈兩端電壓U與匝數(shù)n成正比(3)原【詳解】（1）A．變壓器改變的是交流電壓，因此原線圈不能接低壓直流電源，故A錯誤；B．因?yàn)樽儔浩鞯墓ぷ髟硎请姶鸥袘?yīng)，如果變壓器鐵芯是用整塊鐵芯，則在電磁的作用下，會產(chǎn)生很大的渦流發(fā)熱，當(dāng)熱量達(dá)到一定程度時，會損壞鐵芯和線圈，故不能用整塊硅鋼，故B錯誤；C．研究變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系，用到控制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，故C正確；D．變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)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，而不是靠鐵芯導(dǎo)電來傳輸電能，故D錯誤。故選C。（2）[1]為保證實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，故由數(shù)據(jù)可知n1一定是副線圈的匝數(shù)；[2]由表可知，原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)n成正比，則（3）[1]理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，因?yàn)槭墙祲鹤儔浩鳎愿本€圈的電壓小于原線圈的電壓，而功率又相等，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，為了減少功率損失，根據(jù)電阻定律可知副線圈應(yīng)用較粗的銅導(dǎo)線繞制，故應(yīng)將較細(xì)的線圈作為原線圈。2．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩個學(xué)習(xí)小組采用了如圖甲所示的可拆式變壓器進(jìn)行研究，原、副線圈的電壓由電壓傳感器獲得。（1）下列說法正確的是。A．變壓器工作時，通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈B．變壓器工作時在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化為電能C．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，沒有能量損失D．變壓器副線圈上不接負(fù)載時，原線圈兩端電壓為零（2）第一組同學(xué)將變壓器正確組裝好，如圖乙所示。連接到圖乙中的電源，閉合電源開關(guān)，發(fā)現(xiàn)原線圈兩端電壓傳感器有示數(shù)，但無論如何調(diào)節(jié)電源的電壓旋鈕，副線圈兩端電壓傳感器均無示數(shù)，經(jīng)檢查導(dǎo)線和各連接處均無斷路，則最可能的原因是。A．接入的電源電壓不夠大

B．連接了電源ab間的直流電C．副線圈匝數(shù)太少（3）第二組同學(xué)正確組裝變壓器后，記錄數(shù)據(jù)如下：原線圈（匝）100100400400副線圈（匝）200800200800原線圈電壓（伏）1.961.504.062.80副線圈電壓（伏）3.9011.82.005.48（4）第二組同學(xué)繼續(xù)探究實(shí)驗(yàn)，把2.0V的學(xué)生電源cd接到原線圈“0”“100”接線柱，副線圈接到“200”“800”接線柱，則接在副線圈兩端的傳感器示數(shù)最有可能是。A．1.0V

B．2.0V

C．11.5V

D．15.8V【答案】BCBC【詳解】（1）[1]A．變壓器是通過互感工作，而不是通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈，故A錯誤；B．變壓器工作時在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化為電能，故B正確；C．理想變壓器忽略能量損失，原線圈輸入功率全部轉(zhuǎn)到副線圈輸出功率，故C正確；D．變壓器的原線圈兩端電壓由發(fā)電機(jī)提供，則副線圈上不接負(fù)載時，原線圈兩端電壓不變，不為0，故D錯誤。故選BC。（2）[2]由于原線圈有電壓，副線圈無電壓，且電路連接完好，最可能的是第一組同學(xué)在連接電源的時候連接的是間的直流電源。當(dāng)電路連接完好，原線圈接直流電壓時，副線圈的磁通量不變，無感應(yīng)電動勢。故選B。（4）[3]若為理想變壓器，則解得考慮到不是理想電壓器，有漏磁現(xiàn)象，則副線圈的電壓應(yīng)略小于12V，所以最有可能的是11.5V。故選C。3．某學(xué)習(xí)小組在探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用了可拆式變壓器，鐵芯B安裝在鐵芯A上形成閉合鐵芯，將原、副線圈套在鐵芯A的兩臂上，如圖所示。(1)除圖中的器材外，下列器材中還需要的是______（填儀器前的字母）；A．干電池 B．磁鐵 C．低壓交流電源D．多用電表 E．直流電壓表 F．直流電流表(2)下列說法正確的是______。A．為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．變壓器中的鐵芯都是由柱狀硅鋼塊制成C．變壓器正常工作后，電能由原線圈通過鐵芯導(dǎo)電輸送到副線圈D．保持原線圈電壓及匝數(shù)不變，可改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈的匝數(shù)對輸出電壓的影響(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原、副線圈匝數(shù)的比值與電壓之比有微小差別，出現(xiàn)這種情況的原因是?！敬鸢浮?1)CD(2)D(3)見解析【詳解】（1）變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，需要使用低壓交流電源，不需要磁鐵與干電池。實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的是交流電，測量電壓與電流需要用交流電表，即需要多用表，不需要直流電壓表與直流電流表。故選CD。（2）A．根據(jù)電壓匝數(shù)關(guān)系有可知，為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，即變壓器起到降壓作用，故A錯誤；B．為了減小渦流影響，變壓器中的鐵芯是由彼此絕緣的塊狀硅鋼片疊加制成，故B錯誤；C．變壓器正常工作后，電路中的能量并非由原線圈通過鐵芯導(dǎo)電輸送到副線圈，而是通過空間的電磁場，從導(dǎo)體的原線圈傳遞給副線圈，故C錯誤；D．根據(jù)電壓匝數(shù)的關(guān)系可知，保持原線圈電壓及匝數(shù)不變，可通過改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈的匝數(shù)對輸出電壓的影響，故D正確。故選D。（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原、副線圈匝數(shù)的比值與電壓之比有微小差別，出現(xiàn)這種情況的原因是變壓器工作時有能量損失，導(dǎo)致原、副線圈匝數(shù)的比值與電壓之比有微小差別。4．有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈、（內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同），線圈外部還可以繞線。(1)某同學(xué)用一多用電表的同一倍率歐姆擋先后測量了、線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的、位置，由此可推斷（選填“”或“”）線圈的匝數(shù)較多。(2)該實(shí)驗(yàn)中輸入端所接電源最適合的是_____。A．220V交流電源 B．220V直流電源C．12V以內(nèi)低壓直流電源 D．12V以內(nèi)低壓交流電源(3)如果把它看作理想變壓器，現(xiàn)要測量線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源。請完成實(shí)驗(yàn)步驟的填空：a．用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制匝線圈；b．將線圈與低壓交流電源相連接；c．用多用電表的擋分別測量線圈的輸入電壓和繞制線圈的輸出電壓；d．則線圈的匝數(shù)為（用題目中的物理符號表示）?！敬鸢浮?1)A(2)D(3)交流電壓【詳解】（1）根據(jù)電阻定律，電阻率和橫截面積相同時，導(dǎo)線越長，電阻越大，A線圈電阻比B的大，故A線圈匝數(shù)較多。（2）為保證學(xué)生安全，應(yīng)用12V以內(nèi)低壓交流電源，故選D。（3）[1]變壓器輸入輸出都是交流電，所以要用交流電壓擋測輸入和輸出電壓。[2]根據(jù)變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比解得類型2變壓器基本物理量的分析與計算1．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．2．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)I23.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＋…＋nnIn1.某燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的原理圖如圖甲所示。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交流電壓，并加在理想變壓器的原線圈上。變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k，電壓表為理想交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間弓發(fā)火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。下列說法正確的是（）

A．副線圈輸出電壓一個周期內(nèi)鋼針只能點(diǎn)火一次B．時，交流電壓表示數(shù)為零C．當(dāng)k小于時，點(diǎn)火裝置才能點(diǎn)火D．轉(zhuǎn)換器輸出的交流電壓頻率為100Hz【答案】C【詳解】A．副線圈輸出電壓一個周期內(nèi)電壓的瞬時值兩次大于5000V，即鋼針點(diǎn)火兩次，選項(xiàng)A錯誤；B．交流電壓表測量電壓的有效值，則時，示數(shù)不為零，選項(xiàng)B錯誤；C．因?yàn)閯t即當(dāng)k小于時，點(diǎn)火裝置才能點(diǎn)火，選項(xiàng)C正確；D．轉(zhuǎn)換器輸出的交流電壓頻率為選項(xiàng)D錯誤。故選C。2.如圖所示為一含有理想變壓器的交流電路，，理想電流表的示數(shù)為1A，兩個標(biāo)有“5V，10W”的燈泡正常發(fā)光，則下列說法正確的是（）

A．流過電阻R的電流為2A B．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:4C．原線圈兩端的電壓峰值為 D．原線圈的輸入功率為60W【答案】D【詳解】A．燈泡的額定電流為兩燈泡并聯(lián)，則流過電阻R的電流為A錯誤；B．根據(jù)B錯誤；C．副線圈電壓為根據(jù)解得則原線圈兩端的電壓峰值為，C錯誤；D．原線圈的輸入功率為D正確。故選D。3.如圖所示，理想變壓器輸入端、所接電壓隨時間的變化關(guān)系，燈泡上標(biāo)有“”的字樣。定值電阻，。閉合開關(guān)后，燈泡正常發(fā)光，則理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為（）

A． B． C． D．【答案】A【詳解】原線圈電壓燈泡正常發(fā)光，流過燈泡的電流副線圈電壓理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為故選A。4.電動汽車充電站變壓器如圖所示，輸入電壓為10kV，輸出電壓為220V，每個充電樁輸入電流16A，設(shè)原副線圈匝數(shù)分別為、，輸入正弦交流的頻率為50Hz，則下列說法正確的是（）A．交流電的周期為50sB．原副線圈匝數(shù)比C．輸出的最大電壓為220VD．若10臺充電樁同時使用，輸入功率為160kW【答案】B【詳解】A．交流電的周期為故A錯誤；B．根據(jù)理想變壓器原副線圈的電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可得，原副線圈匝數(shù)比為故B正確；C．輸出的最大電壓為故C錯誤；D．若10臺充電樁同時使用，輸出功率為變壓器不改變功率，故輸入功率為故D錯誤。故選B。類型3原線圈接入負(fù)載電阻的變壓器問題分析1.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，原線圈一側(cè)接入的交流電壓的瞬時值表達(dá)式為，定值電阻，電阻箱初始阻值為，燈泡阻值恒為。不計電流表內(nèi)阻，下列說法正確的是（

）A．電流表的示數(shù)為B．逐漸增大的阻值，兩端電壓變大C．當(dāng)時，變壓器的輸出功率最大D．若將換為理想二極管，則燈泡兩端電壓的有效值為【答案】C【詳解】A．初始時，和燈泡L并聯(lián)后的電阻為變壓器以及次級線圈負(fù)值的等效電阻為則原線圈電流為副線圈電流為由于電阻箱與燈泡電阻相等，所以電流表的示數(shù)為2.75A，故A錯誤；B．逐漸增大的阻值，則等效電阻變大，則原線圈電流減小，兩端電壓變小，故B錯誤；C．將等效為電源內(nèi)阻，則當(dāng)時，變壓器的輸出功率最大，即解得故C正確；D．若將換為導(dǎo)線，根據(jù)解得將換為理想二極管，由于二極管有單向?qū)щ娦?，則燈泡L兩端電壓的有效值將減小，小于，故D錯誤。故選C。2.如圖所示的理想變壓器電路中，電流表、電壓表均為理想交流電表，在a、b兩端輸入正弦交流電壓，三個定值電阻、、的阻值相等，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3：2，則下列說法正確的是（

）A．電流表A1與A2的示數(shù)之比為2：3B．電壓表V1與V2的示數(shù)之比為4：3C．電阻與消耗的功率之比為16：9D．a(chǎn)、b端的輸入功率與副線圈的輸出功率之比為3：2【答案】BC【詳解】A．副線圈端、并聯(lián)可得由變壓器電流和匝數(shù)的關(guān)系可得聯(lián)立可得電流表A1與A2的示數(shù)之比為故A錯誤；B．電壓表V1的示數(shù)為電壓表V2的示數(shù)為三個定值電阻、、的阻值相等，可得故B正確；C．電阻消耗的功率電阻消耗的功率可得故C正確；D．電阻消耗的功率a、b端的輸入功率與副線圈的輸出功率之比為故D錯誤。故選BC。3．理想變壓器原、副線圈所接的電路如圖甲所示，原、副線圈的匝數(shù)比為，其中定值電阻，兩電表為理想交流電表，原線圈兩端接有如圖乙所示的交流電。當(dāng)時，原線圈的瞬時電壓為。斷開，電源消耗的電功率為；閉合，電源消耗的電功率為。則下列說法正確的是（）A．閉合、斷開，電壓表的示數(shù)為55VB．閉合，電流表的示數(shù)為4.0AC．?dāng)嚅_，電流表的示數(shù)為0.04AD．【答案】AD【詳解】A．由題圖乙可知，交流電的周期，則有角速度可得交流電的瞬時值表達(dá)式為當(dāng)時，原線圈的瞬時電壓為，代入上式可得則有變壓器原線圈的電壓為由原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系可得由解得閉合、斷開，可知兩端電壓為，即電壓表的示數(shù)為，A正確；B．閉合，由歐姆定律可得副線圈中電流由變壓器原、副線圈的電流比與匝數(shù)成反比可得解得則有電流表的示數(shù)為，B錯誤；C．?dāng)嚅_，由歐姆定律可得副線圈中電流則電流表的示數(shù)為C錯誤；D．?dāng)嚅_，電源消耗的電功率為閉合，電源消耗的電功率為可得D正確。故選AD。4.如圖所示為某變壓器的工作示意圖，額定電壓為的燈泡正常發(fā)光，電阻R的阻值跟燈泡正常發(fā)光時的阻值一樣，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為，則輸入電壓U為（）

A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)原、副線圈電壓表等于匝數(shù)比可得根據(jù)原、副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系可得原線圈電流為則電阻上的電壓為則輸入電壓為故選B。5.理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為，原線圈上有一電阻，副線圈上電阻箱的阻值調(diào)整范圍是，使原線圈接在一交流電源上，若使的功率最大，則的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為（

）

A．0.5R B．R C．1.5R D．2R【答案】D【詳解】設(shè)交流電源的輸出電壓為，原線圈電流為，原線圈電壓為，副線圈電流為，副線圈電壓為，則有，，，聯(lián)立可得解得可得的功率為根據(jù)基本不等式可知，當(dāng)即的功率最大；但的阻值調(diào)整范圍是，故要使的功率最大，則的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為。故選D。6.4個阻值相同的電阻R1、R2、R3和R4及理想變壓器按如圖所示連接，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2，則以下說法正確的是（）A．R1和R2消耗的電功率之比為9∶4 B．R1和R3消耗的電功率之比為4∶1C．R2和R3消耗的電功率之比為1∶1 D．R2和R4消耗的電功率之比為1∶4【答案】C【詳解】A．設(shè)通過R2的電流為I，變壓器原、副線圈兩端電壓分U1、U2，通過原、副線圈的電流分別為I1、I2，則有，根據(jù)歐姆定律，可得，則通過R1的電流為3I。由功率可知R1和R2消耗的電功率之比為故A錯誤；B．由功率可知R1和R3消耗的電功率之比為故B錯誤；C．由功率可知R2和R3消耗的電功率之比為故C正確；D．由功率可知R2和R4消耗的電功率之比為故D錯誤。故選C。類型4兩種特殊的變壓器模型1．自耦變壓器：它只有一個線圈，其中的一部分作為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時，它可以升壓也可以降壓。2．互感器電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓絜q\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n21.如圖為可調(diào)壓式自耦變壓器，在電壓保持不變的情況下，滑片P順時針轉(zhuǎn)過適當(dāng)角度，滑片向上移動適當(dāng)距離，則（）

A．將增大B．將不變C．定值電阻的熱功率減小D．流經(jīng)定值電阻的電流不變【答案】C【詳解】AB．由題意可知，滑片P順時針轉(zhuǎn)過適當(dāng)角度，則副線圈的匝數(shù)n2減小，由，可知副線圈輸出電壓減小，副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓及匝數(shù)比有關(guān)，與副線圈電路的總電阻的大小無關(guān)，AB錯誤；CD．副線圈兩端電壓減小，滑片向上移動適當(dāng)距離，可知滑動變阻器接入電路的電阻增大，則副線圈回路的總電阻增大，副線圈回路中電流減小，流經(jīng)定值電阻的電流減小，由可知，定值電阻的熱功率減小，C正確，D錯誤。故選C。2.互感器又稱為儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱，用于測量或保護(hù)系統(tǒng)。如圖，P1、P2是測量交流高壓輸電參數(shù)的互感器（均視為理想變壓器），則P1、P2分別為（）

A．電壓互感器，電流互感器B．電流互感器，電壓互感器C．電流互感器，電流互感器D．電壓互感器，電壓互感器【答案】B【詳解】P1串聯(lián)在電路中，是電流互感器，P2并聯(lián)在電路中，是電壓互感器。故選B。3.如圖所示，電流互感器是一種測量大電流的儀器，將待測通電導(dǎo)線繞過鐵芯作為原線圈，副線圈兩端接在電流表上，則該電流互感器（

）A．電流表示數(shù)為電流的瞬時值 B．能測量直流輸電電路的電流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【詳解】A．電流表示數(shù)為電流的有效值，故A錯誤；B．電流互感器不能測量直流輸電電路的電流，故B錯誤；C．原、副線圈電流的頻率相同，故C錯誤；D．根據(jù)變壓器原副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系可得由于原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，可知副線圈的電流小于原線圈的電流，故D正確。故選D。4.如圖所示，一理想自耦變壓器線圈AB繞在一個圓環(huán)形閉合鐵芯上，左端輸入正弦交流電壓，、為相同的燈泡，其電阻均為且恒定不變，定值電阻的阻值為燈泡阻值的。當(dāng)滑片P處于如圖所示位置時，AB端與PB端匝數(shù)比為，、閉合時，兩燈泡均正常發(fā)光。下列說法正確的是（）A．燈泡正常發(fā)光的電流為B．燈泡正常發(fā)光的電功率為C．、均閉合時，將P沿順時針方向轉(zhuǎn)動，一定變暗D．?dāng)嚅_，閉合，將P沿逆時針方向轉(zhuǎn)動（燈泡一直沒有損壞），定值電阻消耗的電功率一定變大【答案】C【詳解】A．S1、S2閉合時，副線圈電路的阻值則AB的等效電阻那么此時流過燈泡的電流故A錯誤；B．燈泡正常發(fā)光的功率為故B錯誤；C．P順時針轉(zhuǎn)動，減少，則變大，變大，則流過燈泡的電流變小，燈泡一定變暗，故C正確；D．?dāng)嚅_，閉合，則有P逆時針轉(zhuǎn)動，增多，則變小，由可減小到，討論的功率變化時，可將燈泡的電阻R看做電源的“等效內(nèi)阻”，當(dāng)時，的電功率最大，故D錯誤。故選C。5.如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則高壓輸電線的送電功率為（）A．2.2×103W B．2.2×10-2W C．2.2×108W D．2.2×104W【答案】C【詳解】對互感器甲，高壓輸電線的送電電壓為對互感器乙，送電電流為所以高壓輸電線的送電功率為故選C。6.如圖所示的自耦變壓器為理想變壓器，R為定值電阻，在ab兩端輸入正弦交流電，將滑片P向下移動，使原線圈的匝數(shù)減少為原來的80%，則變壓器副線圈輸出電壓將會是原來的（）A．1.2倍 B．1.25倍 C．0.8倍 D．0.75倍【答案】B【詳解】由知所以當(dāng)時，變壓器副線圈輸出電壓即變壓器副線圈輸出電壓將會是原來的1.25倍。故選B。類型4理想變壓器的動態(tài)分析1．匝數(shù)比不變、負(fù)載變化的情況(如圖)(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(fù)載電阻R如何變化，U2不變。(2)當(dāng)負(fù)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，P1＝P2，故P1發(fā)生變化。2．負(fù)載電阻不變、匝數(shù)比變化的情況(如圖11)(1)U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化，故U2變化。(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化。(3)根據(jù)P2＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),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.如圖甲的理想變壓器原線圈接在一正弦交流電源上，電源電壓如圖乙所示，副線圈匝數(shù)可通過滑片P來調(diào)節(jié)。當(dāng)滑片P處于圖示位置時，原、副線圈的匝數(shù)比，此時一額定功率為44W，額定電壓為220V的燈泡，發(fā)現(xiàn)其亮度低于正常亮度。燈泡電阻恒定，下列說法正確的是（

）A．該交流電源的頻率為100HzB．此時通過燈泡電流的有效值為0.2AC．燈泡兩端電壓表達(dá)式為D．將滑片P向下滑動，燈泡變亮【答案】C【詳解】A．由圖可知，得交流電的頻率為則角速度為故A錯誤；C．故原線圈電壓瞬時值有效值則副線圈電壓有效值燈泡兩端電壓表達(dá)式為故C正確；B．根據(jù)則故B錯誤；D．根據(jù)將滑片P向下滑動，燈泡變暗，故D錯誤。故選C。2．如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R，電表均為理想交流電表，a、b接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關(guān)S后（）A．R的發(fā)熱功率不變B．電壓表的示數(shù)變大C．電流表A1的示數(shù)變大D．電流表A2的示數(shù)變小【答案】C【詳解】AC．閉合開關(guān)S后，負(fù)載電阻減小，匝數(shù)為n4的線圈輸出功率變大，匝數(shù)為n1的線圈輸入功率也變大，a、b兩端電壓有效值不變，由可知電流表A1的示數(shù)變大，根據(jù)因比值不變，I1變大，I2變大，所以R的發(fā)熱功率變大，故A錯誤，C正確；B．根據(jù)理想變壓器電壓比等于匝數(shù)比可知輸出電壓U2不變，電壓表的示數(shù)不變，故B錯誤；D．根據(jù)理想變壓器電流與匝數(shù)關(guān)系可得由于匝數(shù)均保持不變，I1增大，所以I2、I4增大，故電流表A2的示數(shù)變大，故D錯誤。故選C。3．如圖所示，理想變壓器原線圈與定值阻值。串聯(lián)后接在輸出電壓恒定的正弦交流電源a、b兩副線圈電路中接有電阻箱R和定值電阻，電流表、和電壓表、均為理想電表，增大電阻箱R的阻值，下列說法正確的是（）A．的示數(shù)增加 B．的示數(shù)增加C．的示數(shù)增加 D．的示數(shù)不變【答案】C【詳解】將變壓器的副線圈電阻等效在原線圈電路上，有則對原線圈電路由閉合電路的歐姆定律有A．增大電阻箱R的阻值，則變大，可知變小，即的示數(shù)變小，故A錯誤；D．電壓表所測電壓為因變小，則變大，即電壓表的示數(shù)變大，故D錯誤；B．由理想變壓器兩端的電流與匝數(shù)關(guān)系有因變小，則因變小，即的示數(shù)變小，故B錯誤；C．根據(jù)理想變壓器兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系有因變大，則變大，即的示數(shù)增加，故C正確。故選C。4.如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，，的最大值為2R，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(dá)式為u1=220sin100πt（V），則（）

A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為110VB．單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動變阻器觸頭P在正中間時，消耗的功率最大C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，當(dāng)滑動變阻器觸頭P從正中間向下移動的過程中，消耗的功率增大D．單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小【答案】C【詳解】A．變壓器輸入電壓的最大值為V，故有效值為根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓關(guān)系有根據(jù)變壓器電路有解得可知電壓表的示數(shù)小于110V，A錯誤；B．單刀雙擲開關(guān)與a連接時，設(shè)原線圈電壓為，電流為，副線圈電壓為，電流為，消耗的功率為，則有又由于則有所以又由于解得，則有可知當(dāng)時，消耗的功率為最大，B錯誤；C．刀雙擲開關(guān)由a扳向b，原副線圈匝數(shù)相等，則有消耗的功率為又由于所以又由于則有所以當(dāng)滑動變阻器觸頭從正中間向下移動的過程中，從R減小到0，則P一直增大，C正確；D．單刀雙擲開關(guān)與a連接，滑動變阻器觸頭向上移，滑動變阻器接入電路的電阻變大，根據(jù)上述可知副線圈的電流減小，由原、副線圈匝數(shù)比和電流決定關(guān)系知，原線圈電流減小，電流表示數(shù)變小。同時上的電壓減小，則原線圈電壓增大，故副線圈電壓增大，則電壓表的示數(shù)增大，D錯誤。故選C。5.如圖所示，理想變壓器原線圈接的交流電，原、副線圈匝數(shù)比，已知定值電阻，，R是滑動變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是（

）A．時，理想變壓器的輸出功率最大B．理想變壓器的最大輸出功率為C．理想變壓器的輸出功率最大時，電流表的示數(shù)為D．時，滑動變阻器消耗的功率最大【答案】AD【詳解】AB．根據(jù)題意，電源電動勢有效值如圖：假設(shè)原線圈中的電壓為，電流為，可認(rèn)為虛線框中為等效電阻又，，求得①則電路可看成是由r和組成的電路，若使變壓器輸出功率最大，則的功率最大，根據(jù)根據(jù)基本不等式，當(dāng)時，的輸出功率最大，此時由①式可得輸出的最大功率A正確，B錯誤；C．理想變壓器的輸出功率等于負(fù)載電阻總功率，則有可得故C錯誤；D．要使滑動變阻器上的功率最大，把r按照上述規(guī)則等效到副線圈中，有求得如圖所示：把虛線框看成是電源，內(nèi)阻當(dāng)時，滑動變阻器輸出功率最大，此時D正確。故選AD。6．如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，圖中電表均為理想電表，R、L和D分別是光敏電阻（其阻值隨光強(qiáng)增大而減?。?、電感線圈和燈泡．原線圈接入如圖乙所示的正弦式交流電，電壓為，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為31VC．有光照射R時，電流表的示數(shù)變大D．抽出L中的鐵芯，燈泡D變亮【答案】ACD【詳解】A．由題圖乙可知，所以頻率故A項(xiàng)正確；B．電壓表測副線圈兩端電壓，原線圈接入電壓的最大值是，所以原線圈接入電壓的有效值理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，所以有解得副線圈兩端電壓的有效值為22V，即電壓表的示數(shù)為22V，故B項(xiàng)錯誤；C．有光照射R時，R的阻值減小副線圈所在電路電流增大，由于理想變壓器所以電流表的示數(shù)變大，故C項(xiàng)正確；D．抽出L中的鐵芯，電感線圈的自感系數(shù)減小，電感線圈對交變電流的阻礙減小，所以燈泡D變亮，故D項(xiàng)正確。故選ACD。題型三遠(yuǎn)距離輸電模型分析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(jī)＝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).1．我國的特高壓輸電技術(shù)居世界第一，如圖所示，發(fā)電站輸出穩(wěn)定的電壓，經(jīng)升壓變壓器升至特高壓進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，再經(jīng)過降壓變壓器降壓后供用戶端使用，用戶端電阻可分為持續(xù)用電用戶電阻（設(shè)為定值電阻）和靈活用電用戶電阻（設(shè)為可變電阻），輸電線電阻不可忽略，下列說法正確的是（）A．用電高峰期時，相當(dāng)于變大B．用電高峰期時，兩端電壓變大C．在不改變輸送電能總功率的前提下，對比普通的高壓輸電，使用特高壓輸電可以使兩端電壓更大D．在不改變輸送電能總功率的前提下，對比普通的高壓輸電，使用特高壓輸電會使輸電線上電能損耗升高【答案】C【詳解】A．因用電器都是并聯(lián)使用，因此在用電高峰時，用電器增加，相當(dāng)于變小，故A錯誤；B．用電高峰期時，相當(dāng)于變小，降壓變壓器副線圈的電流增大，由變壓器原理可知，降壓變壓器原線圈的電流增大，導(dǎo)致輸電線上的電壓降增大，發(fā)電站輸出電壓穩(wěn)定，則有降壓變壓器的原線圈兩端電壓減小，副線圈輸出電壓減小，使兩端電壓變小，故B錯誤；CD．在不改變輸送電能總功率的前提下，由可知，使用特高壓輸電，輸電線上的電流大幅度減小，輸電線上的電壓降減小，則降壓變壓器原線圈兩端的電壓比普通的高壓輸電時高，則兩端電壓更大；輸電線上的電能損耗，因輸電線上電流減小，可知輸電線上電能損耗降低，故C正確，D錯誤。故選C。2．我國在電力輸送領(lǐng)域是世界上首屈一指的科技霸主，目前已研制成功了全套關(guān)鍵設(shè)備，建成了世界電壓等級最高、輸電能力最強(qiáng)的交直流輸電網(wǎng)絡(luò)。如圖為遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)簡化情景圖，已知發(fā)電廠輸出的交流電壓為，理想升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為，理想降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為，高壓輸電線的總阻值為。設(shè)用戶(負(fù)載)是純電阻，且阻值為，則輸電效率為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳解】設(shè)降壓變壓器副線圈的端電壓為，由歐姆定律可得用戶的電流為對降壓變壓器，由理想變壓器的原理可得，結(jié)合綜合可得由能量守恒定律可得輸電效率為故選A。3．如圖為輸電線為用戶輸電的情景，電路中升壓變壓器和降壓變壓器都認(rèn)為是理想變壓器，中間輸電電路電阻為R，下列說法正確的有（）A．輸出電壓與輸入電壓相等B．輸出功率大于輸入功率C．若用戶接入的用電器增多，則R功率降低D．若用戶接入的用電器增多，則輸出電壓降低【答案】BD【詳解】A．輸出電壓等于輸入電壓與電阻R上損失的電壓之和，A錯誤；B．輸出功率等于輸入功率與電阻R上損失的功率之和，所以輸出功率大于輸入功率，B正確；CD．若用戶接入的用電器增多，則用戶端的等效電阻減小，用戶端電流增大，根據(jù)降壓變壓器電流與匝數(shù)成反比，可知，通過電阻R的電流增大，根據(jù)可知，R功率增大，C錯誤；輸入電壓不變，所以輸出電壓不變，根據(jù)可知，R上損失的電壓增大，輸入電壓減小，根據(jù)降壓變壓器電壓與匝數(shù)成正比，可得，輸出電壓降低，D正確。故選BD。4．如圖為高鐵供電流程的簡化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為U1的高壓電進(jìn)行降壓；動力車廂內(nèi)的理想變壓器再把電壓降至U4，為動力系統(tǒng)供電，此時動力系統(tǒng)的電流為I4，發(fā)電廠的輸出電流為I1；若變壓器的匝數(shù)n2=n3，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．【答案】AD【詳解】AB．由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，兩變壓器則有，可得，由題意可知，由于輸電線上有電壓降，因此則有，又有，可得故A正確，B錯誤；CD．由理