高考一輪復(fù)習(xí)備考資料之物理人教版講義第十一章第2講變壓器電能的輸送

第2講變壓器、電能的輸送一、理想變壓器1.構(gòu)造如圖1所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的.圖1(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈.(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈.2.原理電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng).3.理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失(繞線無電阻、鐵芯無渦流)(2)沒有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)基本關(guān)系功率關(guān)系根據(jù)能量守恒可得：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓之比等于其匝數(shù)之比，公式：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，與負(fù)載、副線圈的個(gè)數(shù)無關(guān)電流關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)(2)有多個(gè)副線圈時(shí)：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…＋I(xiàn)nUn或I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交變電流的頻率)

4.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器，如圖2甲(降壓作用)、乙(升壓作用)所示.圖2(2)互感器eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電壓互感器n1>n2：把高電壓變成低電壓，,如圖丙所示.,電流互感器n1<n2：把大電流變成小電流，,如圖丁所示.))自測(cè)1關(guān)于理想變壓器，下列說法正確的是()A.變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用B.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C.正常工作的變壓器，當(dāng)副線圈與用電器斷開時(shí)，副線圈兩端無電壓D.變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，原線圈輸入的電流隨之減小答案A二、電能的輸送如圖3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′，用戶的電壓為U′，輸電線總電阻為R.圖31.輸出電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(P′,U′)＝eq\f(U－U′,R).2.電壓損失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR3.功率損失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(eq\f(P,U))2R4.減少輸電線上電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻R.由R＝ρeq\f(l,S)知，可加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線.(2)減小輸電線中的電流.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.自測(cè)2教材P50第3題改編從發(fā)電站輸出的功率為220kW，輸電線的總電阻為0.05Ω，用110V和11kV兩種電壓輸電.兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為()A.100∶1B.1∶100C.1∶10D.10∶1答案A解析由題意知輸電線上的電流I＝eq\f(P,U)，則輸電線的總電阻造成的電壓損失ΔU＝Ir＝eq\f(Pr,U)，故eq\f(ΔU1,ΔU2)＝eq\f(U2,U1)＝eq\f(11×103,110)＝eq\f(100,1)，故選A.命題點(diǎn)一理想變壓器原理的應(yīng)用例1(2016·全國(guó)卷Ⅰ·16)一含有理想變壓器的電路如圖4所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()圖4A.2B.3C.4D.5答案B解析開關(guān)斷開時(shí)，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比eq\f(I,I2)＝eq\f(n2,n1)，通過R2的電流I2＝eq\f(In1,n2)，副線圈的輸出電壓U2＝I2(R2＋R3)＝eq\f(5In1,n2)，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端的電壓U1＝5Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2，則U＝U1＋I(xiàn)R1＝5Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2＋3I；開關(guān)閉合時(shí)，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比eq\f(4I,I2′)＝eq\f(n2,n1)，通過R2的電流I2′＝eq\f(4In1,n2)，副線圈的輸出電壓U2′＝I2′R2＝eq\f(4In1,n2)，由eq\f(U1′,U2′)＝eq\f(n1,n2)可得原線圈兩端的電壓U1′＝4Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2，則U＝U1′＋4IR1＝4Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2＋12I，聯(lián)立解得eq\f(n1,n2)＝3，選項(xiàng)B正確.變式1(多選)(2016·全國(guó)卷Ⅲ·19)如圖5所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說法正確的是()圖5A.原、副線圈匝數(shù)比為9∶1B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶9C.此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1D.此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9答案AD解析設(shè)燈泡的額定電壓為U0，兩燈泡均能正常發(fā)光，所以原線圈輸出端電壓為U1＝9U0，副線圈兩端電壓為U2＝U0，故eq\f(U1,U2)＝eq\f(9,1)，eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(9,1)，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可得，eq\f(I1,I2)＝eq\f(1,9)，由于小燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式P＝UI可得，燈泡a和b的電功率之比為1∶9，C錯(cuò)誤，D正確.命題點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析1.匝數(shù)比不變的情況(如圖6)圖6(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(shí)，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)載電阻不變的情況(如圖7)圖7(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(U\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.例2(多選)(2017·山東濰坊中學(xué)一模)如圖8所示，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈通過導(dǎo)線與兩個(gè)相同的燈泡L2和L3相連，開始時(shí)開關(guān)S處于斷開狀態(tài).當(dāng)S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光.下列說法中正確的是()圖8A.燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等B.燈泡L2兩端的電壓變小C.燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變D.變壓器原線圈的輸入功率不變答案AB解析當(dāng)S閉合后，根據(jù)I1n1＝I2n2可知，因?yàn)槭墙祲鹤儔浩?，n1>n2，則I1<I2，I1等于燈泡L1的電流，I2是燈泡L2和L3的電流之和，則燈泡L1、L2中的電流有效值可能相等，故A正確；當(dāng)S閉合后，副線圈回路總電阻變小，輸出功率變大，輸出電流變大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率變大，輸入電流變大，燈泡L1分擔(dān)的電壓變大，燈泡L1變亮，則原線圈兩端電壓減小，又原、副線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端電壓變小，燈泡L2兩端的電壓變小，L2變暗，故B正確，C、D錯(cuò)誤.例3如圖9是原、副線圈都有中心抽頭(匝數(shù)一半處)的理想變壓器，原線圈通過單刀雙擲開關(guān)S1與電流表連接，副線圈通過另一單刀雙擲開關(guān)S2與定值電阻R0相連接，通過S1、S2可以改變?cè)?、副線圈的匝數(shù).現(xiàn)在原線圈加一電壓有效值為U的正弦交流電，當(dāng)S1接a，S2接c時(shí)，電流表的示數(shù)為I，下列說法正確的是()圖9A.當(dāng)S1接a，S2接d時(shí)，電流為2IB.當(dāng)S1接a，S2接d時(shí)，電流為eq\f(I,2)C.當(dāng)S1接b，S2接c時(shí)，電流為4ID.當(dāng)S1接b，S2接d時(shí)，電流為eq\f(I,2)答案C解析設(shè)S1、S2分別接a、c時(shí)，原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，則輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U，功率P＝UI＝eq\f(U\o\al(

2,2),R0)；在S1、S2分別接a、d時(shí)，輸出電壓U2′＝eq\f(n2U,2n1)，功率P′＝UI′＝eq\f(U2′2,R0)，聯(lián)立得I′＝eq\f(1,4)I，A、B項(xiàng)均錯(cuò)，同理可知，C項(xiàng)對(duì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤.變式2(多選)如圖10所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是()圖10A.P向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮B.P向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變C.P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小D.P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大答案BD解析P向上或向下滑動(dòng)時(shí)，由變壓器的電壓特點(diǎn)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，U2不變，燈L的亮度也不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值減小，副線圈電路總電阻減小，由P＝eq\f(U2,R)可知，變壓器的輸出功率P2變大，又理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，則輸入功率P1也變大，由P1＝U1I1及U1不變可知，變壓器的輸入電流變大，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確.拓展點(diǎn)含二極管的電路動(dòng)態(tài)分析例4(2017·河南六市一聯(lián))如圖11甲所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，副線圈與二極管(正向電阻為零，相當(dāng)于導(dǎo)線；反向電阻為無窮大，相當(dāng)于斷路)、定值電阻R0、熱敏電阻Rt(阻值隨溫度的升高而減小)及報(bào)警器P(電流增加到一定值時(shí)報(bào)警器P將發(fā)出警報(bào)聲)組成閉合電路，電壓表、電流表均為理想電表.則以下判斷正確的是()圖11A.變壓器線圈輸出交流電的頻率為25HzB.電壓表的示數(shù)為22eq\r(2)VC.Rt處溫度減小到一定值時(shí)，報(bào)警器P將發(fā)出警報(bào)聲D.報(bào)警器報(bào)警時(shí)，變壓器的輸入功率比報(bào)警前小答案B解析由題圖乙可知f＝eq\f(1,T)＝50Hz，而理想變壓器不改變交流電的頻率，A項(xiàng)錯(cuò)誤.由題圖乙可知原線圈輸入電壓的有效值U1＝220V，則副線圈兩端電壓有效值U2＝eq\f(n2,n1)U1＝44V，設(shè)電壓表示數(shù)為U，由于二極管作用，副線圈回路在一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期的時(shí)間有電流，則由有效值定義有eq\f(U\o\al(

2,2),R總)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R總)·T，解得U＝eq\f(U2,\r(2))＝22eq\r(2)V，B項(xiàng)正確.由題給條件可知，Rt處溫度升高到一定值時(shí)，報(bào)警器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，C項(xiàng)錯(cuò)誤.因報(bào)警器報(bào)警時(shí)回路中電流比報(bào)警前大，則報(bào)警時(shí)副線圈回路的總功率比報(bào)警前大，而輸入功率與輸出功率相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤.命題點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電1.理清三個(gè)回路圖12遠(yuǎn)距離輸電電網(wǎng)間的基本結(jié)構(gòu)如圖12所示.輸電過程的電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，即電源回路、輸送回路和用戶回路.在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源，每個(gè)回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系則是聯(lián)系不同回路的橋梁.2.抓住兩個(gè)物理量的聯(lián)系(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系了電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，I1n1＝I2n2，P1＝P2.(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系了輸送回路和用戶回路，由理想變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，I3n3＝I4n4，P3＝P4.3.掌握一個(gè)能量守恒定律發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過導(dǎo)線將能量輸送給線圈1，線圈1上的能量就是遠(yuǎn)程輸電的總能量，在輸送過程中，先被輸送回路上的導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部分通過降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關(guān)系為P1＝P線損＋P用戶.例5(2015·福建理綜·15)圖13為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()圖13A.(eq\f(n1,n2))eq\f(U\o\al(

2,m),4r) B.(eq\f(n2,n1))eq\f(U\o\al(

2,m),4r)C.4(eq\f(n1,n2))2(eq\f(P,Um))2r D.4(eq\f(n2,n1))2(eq\f(P,Um))2r答案C解析原線圈電壓的有效值：U1＝eq\f(Um,\r(2))，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得U2＝eq\f(n2,n1)·eq\f(Um,\r(2))，又因?yàn)槭抢硐胱儔浩?，所以T的副線圈的輸出功率等于原線圈的輸入功率P，所以輸電線上的電流I＝eq\f(P,U2)，輸電線上損失的電功率為P′＝I22r＝4req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))2，所以C正確，A、B、D錯(cuò)誤.變式3(多選)(2017·湖南六校聯(lián)考)某大型光伏電站的功率是500kW，電壓為12V，送往外地時(shí)，先通過逆變器轉(zhuǎn)化為220V的交流電(轉(zhuǎn)化效率為80%)，然后經(jīng)變壓器Ⅰ升壓為20000V，通過總電阻為20Ω的輸電線路送往某地，再經(jīng)變壓器Ⅱ降為220V，電壓供用戶使用，下列說法正確的是()A.變壓器Ⅱ的原、副線圈匝數(shù)比為1000∶11B.變壓器Ⅰ的原、副線圈匝數(shù)比為11∶1000C.用戶最多可使用的功率為392kWD.用戶負(fù)載越多，線路上損耗的功率越小答案BC解析變壓器Ⅰ的原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(11,1000)，B項(xiàng)正確.變壓器Ⅰ的輸出功率P2＝P1＝500kW×80%＝400kW，輸電電流I＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(400kW,20000V)＝20A，則輸電線上損失的電壓ΔU＝IR線＝400V，變壓器Ⅱ的輸入電壓U1′＝U2－ΔU＝19600V，則變壓器Ⅱ的原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1′,n2′)＝eq\f(U1′,U2′)＝eq\f(980,11)，A項(xiàng)錯(cuò)誤.用戶最多可使用的功率為P用＝P2－I2R線＝4×105W－8000W＝392kW，C項(xiàng)正確.用戶負(fù)載越多，線路上電流越大，線路上損耗的功率越大，D項(xiàng)錯(cuò)誤.命題點(diǎn)四兩種特殊的變壓器模型1.自耦變壓器自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用，如圖14所示.圖142.互感器分為電壓互感器和電流互感器，兩者比較如下：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＝I2n2例6如圖15甲所示為一自耦變壓器，變壓器的原線圈AB端輸入電壓如圖乙所示，副線圈電路中定值電阻R0＝11Ω，電容器C的擊穿電壓為22V，移動(dòng)滑片P使電容器剛好不會(huì)被擊穿，所有電表均為理想電表，下列說法正確的是()圖15A.電壓表的示數(shù)為220VB.原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1C.電流表的示數(shù)等于通過電阻R0的電流D.原線圈AB端輸入電壓的變化規(guī)律為u＝311sinπtV答案A解析由題圖乙知輸入電壓的有效值即電壓表的示數(shù)，為220V，A正確；電容器的耐壓值為交流電壓的最大值，則有效值為eq\f(22,\r(2))V＝11eq\r(2)V，所以原、副線圈的匝數(shù)比為10eq\r(2)∶1，B錯(cuò)誤；電容器通交流電，所以電流表的示數(shù)大于通過電阻R0的電流，C錯(cuò)誤；由題圖乙知交流電的周期為0.02s，所以角速度為100πrad/s，原線圈AB端輸入電壓的變化規(guī)律為u＝311sin100πtV，D錯(cuò)誤.例7(2017·山西太原模擬)普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖16中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()圖16A.ab接MN、cd接PQ，Iab＜IcdB.ab接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC.ab接PQ、cd接MN，Iab＜IcdD.ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd答案B解析高壓輸電線上的電流較大，測(cè)量時(shí)需把電流變小，即副線圈中的電流較小，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知n2較大，n1較小，所以ab接MN、cd接PQ，Iab＞Icd，選項(xiàng)B正確.1.(2017·北京理綜·16)如圖1所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表.下列說法正確的是()圖1A.原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WB.電流表的讀數(shù)為1AC.電壓表的讀數(shù)為110eq\r(2)VD.副線圈輸出交流電的周期為50s答案B解析由u＝220eq\r(2)sin100πt(V)可知，原線圈電壓最大值為220eq\r(2)V，故原線圈電壓的有效值為U1＝220V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，U2＝eq\f(n2,n1)U1＝110V，故電壓表的讀數(shù)為110V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；副線圈電流有效值為I2＝eq\f(U2,R)＝2A，根據(jù)P＝UI可知，輸出功率為220W，則原線圈的輸入功率為220W，故A錯(cuò)誤；原線圈中的電流I1＝eq\f(P,U1)＝1A，故B正確；因?yàn)棣兀絜q\f(2π,T)＝100πrad/s，所以T＝0.02s，故D錯(cuò)誤.2.(2017·天津和平質(zhì)量調(diào)查)如圖2甲所示的電路中，L1、L2、L3為三只“6V3W”的燈泡，變壓器為理想變壓器.各電表均為理想電表.當(dāng)ab端接如圖乙所示的交變電壓時(shí)，三只燈泡均正常發(fā)光.下列說法中正確的是()圖2A.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2B.副線圈兩端輸出的交流電頻率為50HzC.電流表的示數(shù)為0.5AD.電壓表的示數(shù)為18V答案B解析燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I0＝eq\f(3W,6V)＝0.5A，則副線圈中電流I2＝2I0，而原線圈中電流I1＝I0，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝I2∶I1＝2∶1，A項(xiàng)錯(cuò)誤.由題圖乙可知交流電的周期T＝0.02s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，變壓器不改變交流電的頻率，B項(xiàng)正確.電流表的示數(shù)IA＝I2＝2I0＝1A，C項(xiàng)錯(cuò)誤.因燈泡正常發(fā)光，則副線圈兩端電壓U2＝6V，則原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝12V，電壓表示數(shù)為12V，D項(xiàng)錯(cuò)誤.3.如圖3甲是遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，圖乙是用戶端電壓隨時(shí)間變化的圖象，則()圖3A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電的頻率是100HzB.降壓變壓器輸出的電壓有效值是340VC.輸電線的電流僅由輸送功率決定D.僅增加升壓變壓器的副線圈匝數(shù)，其他條件不變，輸電線上損失的功率減小答案D解析由題圖乙可知交流電的周期T＝0.02s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，變壓器不改變交流電的周期與頻率，則A錯(cuò).由題圖乙可知Um＝340V，有效值U＝eq\f(Um,\r(2))<340V，則B錯(cuò).輸電線的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，則C錯(cuò).當(dāng)僅增加升壓變壓器的副線圈匝數(shù)時(shí)，則輸電電壓增大，由P＝UI可知，輸電電流減小，再由P＝I2R可知輸電線上損失的功率減小，則D正確.4.(多選)(2017·湖南長(zhǎng)沙三月模擬)圖4中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1，電阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，兩電表均為理想交流電表.若R1兩端電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u1＝10eq\r(2)sin100πtV，則下列說法正確的是()圖4A.電流表的示數(shù)為0.5AB.電壓表示數(shù)為14.14VC.R2消耗的功率為20WD.原線圈輸入交流電頻率為100Hz答案AC解析R1兩端電壓UR1＝10V，R1中電流IR1＝eq\f(10,10)A＝1A，則副線圈中電流I2＝IR1＝1A，再由I1∶I2＝n2∶n1＝1∶2，可知原線圈中電流I1＝0.5A，則A正確.電壓表測(cè)的是R2兩端電壓UR2＝I2R2＝20V，B錯(cuò)誤.R2消耗的功率PR2＝I22R2＝20W，C正確.變壓器不改變交流電的周期和頻率，由R1兩端電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u1＝10eq\r(2)sin100πtV，可知原線圈輸入交流電頻率f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，D錯(cuò)誤.5.(多選)普通交流電流表和交流電壓表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)電流和電壓，通常要通過互感器來連接，現(xiàn)在在圖5高壓電路輸入端已接入兩個(gè)互感器，原、副線圈的匝數(shù)比分別為1∶200和200∶1，圖中甲、乙表示電壓表或電流表，已知電路中電壓表的讀數(shù)為11V，電流表的讀數(shù)為1A，則()圖5A.甲電表是電壓表，乙電表是電流表B.甲電表是電流表，乙電表是電壓表C.圖示高壓輸送電路輸電線的總電阻是11ΩD.圖示高壓輸送電路輸入的總功率為440kW答案BD6.(多選)(2018·河北冀州調(diào)研)如圖6所示，理想變壓器輸入端接在電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化、內(nèi)阻為r的交流電源上，輸出端接理想電流表及阻值為R的負(fù)載.如果要求負(fù)載上消耗的電功率最大，則下列說法正確的是()圖6A.該交流電源電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsin(100πt)VB.變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為eq\r(\f(r,R))C.電流表的讀數(shù)為eq\f(Em,2\r(2Rr))D.負(fù)載上消耗的熱功率為eq\f(E\o\al(

2,m),4r)答案BC解析由e－t圖象可知交流電的周期T＝4×10－2s，則ω＝eq\f(2π,T)＝50πrad/s，所以e＝Emsin(50πt)V，則A錯(cuò)誤.對(duì)于理想變壓器，在電源輸出最大功率時(shí)，電流I1＝eq\f(Em,2\r(2)r)，此時(shí)，變壓器輸入功率恰好等于電源內(nèi)阻消耗的功率，又輸出功率等于輸入功率，則I12r＝I22R，得出eq\f(I1,I2)＝eq\r(\f(R,r)).又eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，得出eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(r,R))，I2＝eq\f(Em,2\r(2Rr))，則B、C項(xiàng)正確.負(fù)載上消耗的熱功率為P＝I22R＝eq\f(E\o\al(

2,m),8r)，則D項(xiàng)錯(cuò)誤.7.一自耦變壓器如圖7所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈.通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈，在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中()圖7A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高C.U2<U1，U2降低 D.U2<U1，U2升高答案C解析由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，n1>n2，知U2<U1；滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至N點(diǎn)過程中，n2減小，則U2降低，C項(xiàng)正確.8.(多選)如圖8所示，T為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1.A1、A2為理想交流電流表，V1、V2為理想交流電壓表，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻(阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，原線圈兩端電壓u＝220eq\r(2)sin314tV，以下說法正確的是()圖8A.當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電壓表V1示數(shù)為44eq\r(2)V且保持不變B.當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電壓表V2示數(shù)增大C.通過電流表A1的電流方向每秒變化100次D.當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電流表A1、A2示數(shù)同時(shí)變大答案CD解析原線圈兩端電壓有效值為220V，原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，所以副線圈的電壓有效值為44V，電壓表V1示數(shù)為44V保持不變，與電阻的變化無關(guān)，A錯(cuò)誤；當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，R3的電阻減小，副線圈電路總電阻減小，電路的總電流變大，R1的電壓變大，副線圈的總電壓不變，所以電壓表V2示數(shù)變小，B錯(cuò)誤；交變電流的周期為T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,314)＝eq\f(1,50)s，所以通過電流表A1的電流方向每秒變化100次，C正確；當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，R3的電阻減小，副線圈電路總電阻減小，所以電路的總電流要變大，因此A1、A2的示數(shù)都要變大，故D正確.9.(多選)如圖9甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈接交流電源和交流電壓表、交流電流表，副線圈通過電阻為R的導(dǎo)線與熱水器、抽油煙機(jī)連接.已知原線圈兩端的電壓保持不變，副線圈上的電壓按如圖乙所示規(guī)律變化.現(xiàn)閉合開關(guān)S接通抽油煙機(jī)，下列說法正確的是()圖9A.熱水器兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin100πtVB.電壓表示數(shù)為2200VC.電流表示數(shù)變大D.變壓器的輸入功率增大答案BCD解析題圖乙為副線圈上的電壓變化規(guī)律，而熱水器上的電壓要小于副線圈上的電壓，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由交變電流規(guī)律可知，副線圈上的電壓的有效值為220V，由變壓器變壓關(guān)系可知，電壓表示數(shù)為2200V，選項(xiàng)B正確；閉合開關(guān)，副線圈輸出功率增大，則原線圈輸入功率增大，因此電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)C、D正確.10.(2017·河北唐山一模)一含有理想變壓器的電路如圖10所示，變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是4Ω、2Ω和3Ω，正弦交流電源有效值恒定為U.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，理想電流表的示數(shù)為I，則當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為()圖10A.eq\f(2,3)IB.eq\f(1,2)IC.eq\f(3,2)ID.2I答案D解析設(shè)S閉合時(shí)，電流表示數(shù)為I1，對(duì)理想變壓器有P入＝P出，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，則開關(guān)閉合時(shí)有I1U－I12R1＝(2I1)2R2，開關(guān)斷開時(shí)有IU－I2R1＝(2I)2(R2＋R3)，聯(lián)立解得I1＝2I，故D項(xiàng)正確.11.(多選)(2018·山東濰坊質(zhì)檢)如圖11甲所示的電路中，理想變壓器原線圈接圖乙所示正弦交變電流，閉合S后，額定電壓為20V的用電器正常工作，理想交流電流表的示數(shù)為0.1A.已知圖中元件D具有正向電流導(dǎo)通、反向電流截止的作用，下列判斷正確的是()圖11A.交變電流的頻率為50HzB.變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11eq\r(2)∶1C.用電器額定功率為22WD.在用電器電阻不變的情況下斷開開關(guān)S，用電器功率將變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢窤CD解析由u－t圖象可知交變電流的周期T＝0.02s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，A項(xiàng)正確.由題圖乙可知原線圈兩端輸入電壓U1＝220V，因閉合S后，額定電壓為20V的用電器正常工作，則此時(shí)變壓器副線圈兩端電壓U2＝20V，n1∶n2＝U1∶U2＝220V∶20V＝11∶1，B項(xiàng)錯(cuò)誤.理想變壓器P入＝P出＝I1U1＝22W，又P出＝P電器，C正確.若在用電器電阻不變的情況下斷開開關(guān)S，則一個(gè)周期內(nèi)用電器只有半個(gè)周期的時(shí)間正常工作，用電器的功率變?yōu)樵瓉淼囊话?，D項(xiàng)正確.12.(多選)如圖12為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻R＝10Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，副線圈與純電阻用電器組成閉合電路，用電器電阻R0＝11Ω.若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin100πt(V).下列說法正確的是()圖12A