8、壓關(guān)系]
如圖所示，一個(gè)匝數(shù)為N＝100匝的線圈以固定轉(zhuǎn)速50 r/s在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過(guò)一匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的理想變壓器給阻值R＝20 Ω的電阻供電。已知電壓表的示數(shù)為20 V，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( )
A．t＝0時(shí)刻流過(guò)線圈的電流最大
B．原線圈中電流的有效值為10 A
C．穿過(guò)線圈平面的最大磁通量為 Wb
D．理想變壓器的輸入功率為10 W
解析：選C 題圖所示時(shí)刻為中性面位置，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，流過(guò)線圈的電流為零，故A錯(cuò)誤；副線圈電流I2＝＝1 A，根據(jù)＝，可以得到原線圈電流I1＝0.1 A，故B錯(cuò)誤；變壓器的匝數(shù)比為n1∶n
9、2＝10∶1，故輸入電壓為200 V，最大值為200 V，由角速度ω＝2πn＝100π rad/s，根據(jù)公式Em＝NBSω＝NΦω，得穿過(guò)線圈平面的最大磁通量為Φ＝＝ Wb，故C正確；電阻R消耗的電功率為P＝＝20 W，則理想變壓器的輸入功率為20 W，故D錯(cuò)誤。
2．[變壓器工作的電壓、電流關(guān)系]
(2017·北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220·sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω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(shuō)法正確的是( )
A．原線圈的輸入功率為220 W
B．電流表的讀數(shù)為1 A
C．電壓
10、表的讀數(shù)為110 V
D．副線圈輸出交流電的周期為50 s
解析：選B 由交流電壓的表達(dá)式可知，原線圈兩端所加的電壓最大值為220 V，故有效值為U1＝220 V，由＝，故副線圈電壓的有效值為U2＝110 V，故輸出功率P2＝＝220 W，再由輸入功率等于輸出功率知，P1＝P2＝220 W，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律知，I2＝＝2 A，由＝，得I1＝1 A，故電流表讀數(shù)為1 A，所以B項(xiàng)正確；電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2＝110 V，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由交流電壓的表達(dá)式可知，ω＝100π rad/s，又T＝，解得T＝0.02 s，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．[原、副線圈電路分析]
(多選)(2016·全國(guó)
11、卷Ⅲ)如圖，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(shuō)法正確的是( )
A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1
B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9
C．此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1
D．此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9
解析：選AD 設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時(shí)燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過(guò)b燈泡的電流是流過(guò)a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。
4．
12、[含有二極管的電路分析]
如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin(100πt)V的交流電，則( )
A．交流電的頻率為100 Hz
B．通過(guò)R2的電流為1 A
C．通過(guò)R2的電流為 A
D．變壓器的輸入功率為200 W
解析：選C 由原線圈交流電瞬時(shí)值表達(dá)式可知，交變電流的頻率f＝＝＝50 Hz，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍蛔冸娏髅總€(gè)周期只有一半時(shí)間有電流通過(guò)R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，·＝·T，解得U＝U2＝25 V，
13、由歐姆定律可知，通過(guò)R2的電流為 A，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；電阻R2的功率P2＝UI＝50 W，而電阻R1的電功率P1＝＝100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為P＝P1＋P2＝150 W，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5．[互感器的應(yīng)用]
在變電站里，經(jīng)常要用交流電表監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流。所用的器材叫電流互感器。如圖所示，能正確反映其工作原理的是( )
解析：選A 電流互感器把大電流變成小電流，測(cè)量時(shí)更安全，根據(jù)變壓器原理，＝，I2＝I1，所以要求線圈匝數(shù)n2>n1，原線圈要接在火線上，故選項(xiàng)A正確。
[名師微點(diǎn)]
理想變壓器以及原、副線圈基本量的關(guān)系
理想變壓器
14、沒(méi)有能量損失(銅損、鐵損)，沒(méi)有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中)
基
功率關(guān)系
原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，P入＝P出
本
電壓關(guān)系
原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，U1∶U2＝n1∶n2，與負(fù)載的多少無(wú)關(guān)
關(guān)
電流關(guān)系
只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1∶I2＝n2∶n1；有多個(gè)副線圈時(shí)，由P入＝P出，即I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…＋I(xiàn)nUn，得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…＋I(xiàn)nnn
系
頻率關(guān)系
f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率)
考點(diǎn)二 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題[多維探究類(lèi)]
常見(jiàn)的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻
15、不變的情況。
匝數(shù)比不變的情況
負(fù)載電阻不變的情況
(1)U1不變，根據(jù)＝，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(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，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化
(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化
(1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化
(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化
(3)根據(jù)P2＝和P1＝P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化
考法(一) 匝數(shù)比不變，負(fù)載變化的情況
[例1] 如圖所示，理想變壓器原、副線圈接有額定電壓均為20
16、 V的燈泡a和b。當(dāng)輸入u＝220sin(100πt)V的交變電壓時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光。設(shè)燈泡不會(huì)被燒壞，下列說(shuō)法正確的是( )
A．原、副線圈匝數(shù)比為11∶1
B．原、副線圈中電流的頻率比為11∶1
C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑少許時(shí)，燈泡b變亮
D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑少許時(shí)，燈泡a變亮
[解析] 兩燈均正常發(fā)光，則原線圈輸入的電壓為：U1＝U－U燈＝(220－20)V＝200 V，副線圈電壓：U2＝U燈＝20 V，根據(jù)理想變壓器變壓比得＝＝＝，故A錯(cuò)誤；變壓器不改變交流電的頻率，即頻率比為1∶1，故B錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑少許時(shí)，阻值減小，副線圈電流變大，根
17、據(jù)＝，可知原線圈電流變大，燈泡a分擔(dān)的電壓變大，原線圈輸入的電壓變小，副線圈輸出電壓變小，所以燈泡a變亮，b變暗，故C錯(cuò)誤，D正確。
[答案] D
[例2] 有一理想變壓器，副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，燈L1正常發(fā)光。S閉合后，下列說(shuō)法正確的是( )
A．電阻R消耗的電功率增大
B．燈L1、L2都能正常發(fā)光
C．原線圈的輸入功率減小
D．原、副線圈的電流比減小
解析：選A 當(dāng)S閉開(kāi)后，由變壓器電壓與匝數(shù)比關(guān)系：＝，可知副線圈電壓U2不變，而電路的電阻減小，所以副線圈的電流增大，由P＝I2R知R消耗的功率增大，故A正確；副線圈的電流增
18、大，所以電阻R的電壓增大，而副線圈電壓U2不變，所以燈泡兩端的電壓減小，燈L1、L2都不能正常發(fā)光，故B錯(cuò)誤；由于副線圈中負(fù)載電阻減小，消耗的功率為P＝，故消耗的功率增大，又因?yàn)檩斎牍β实扔谳敵龉β剩试€圈的輸入功率增大，所以C錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變，由電流與匝數(shù)關(guān)系＝，知原、副線圈中電流之比不變，故D錯(cuò)誤。
考法(二) 匝數(shù)比改變，負(fù)載不變的情況
[例3] (多選)如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流。下列說(shuō)法中正確的是( )
A．保持U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小
19、
B．保持U1不變，S由a切換到b，則I2減小
C．保持U1不變，S由b切換到a，則I1增大
D．保持U1不變，S由a切換到b，則變壓器的輸入功率增大
[解析] 保持U1不變，S由b切換到a時(shí)，副線圈匝數(shù)增多，則輸出電壓U2增大，電流I2增大，R消耗的功率增大，由變壓器功率關(guān)系可知，其輸入功率也增大，故I1增大；S由a切換到b時(shí)，副線圈匝數(shù)減少，則輸出電壓U2減小，輸出電流I2減小，所以根據(jù)P2＝I2U2，P2減小；又因P1＝P2，所以變壓器輸入功率減小。由以上分析可知，正確選項(xiàng)為B、C。
[答案] BC
[例4] 如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原
20、、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則( )
A．小燈泡變亮
B．小燈泡變暗
C．原、副線圈兩端電壓的比值不變
D．通過(guò)原、副線圈電流的比值不變
解析：選B 由于家庭電路上理想變壓器為降壓變壓器，故n1＞n2，當(dāng)原、副線圈減少相同的匝數(shù)時(shí)，其變壓比變大，根據(jù)＝，U1一定，U2變小，故小燈泡變暗，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由＝知，原、副線圈電壓的比值變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)＝，則通過(guò)原、副線圈電流的比值變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
[共性歸納]
含有變壓器的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的解題思路
考點(diǎn)三 遠(yuǎn)距離輸電[師生共研類(lèi)]
謹(jǐn)記遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三 二 一”
1．理清三個(gè)回路
在回路2中
21、，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3。
2．抓住兩個(gè)聯(lián)系
(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路1和回路2，由變壓器原理可得：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＝，＝，P1＝P2。
(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路2和回路3，由變壓器原理可得：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＝，＝，P3＝P4。
3．掌握一個(gè)守恒
能量守恒關(guān)系式P1＝P損＋P4。
[典例] 如圖為遠(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＝Umsin ωt的交流電源。若輸送電功率為P，輸電線的總
22、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( )
A. B.
C．422r D．422r
[解析] 升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1＝；由變壓關(guān)系可得＝，則U2＝；因?yàn)檩斔碗姽β蕿镻，輸電線中的電流為I2＝＝，則輸電線上損失的電功率為ΔP＝I22(2r)＝，故選項(xiàng)C正確。
[答案] C
輸電線路功率損失的計(jì)算方法
P損＝P1－P4
P1為輸送的功率，P4為用戶得到的功率
P損＝I線2R線
I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻
P損＝
ΔU為輸電線路上損失的電壓，不要與U2、U3相混
P損＝ΔU·I線
ΔU不要錯(cuò)代入U(xiǎn)2或U
23、3
[題點(diǎn)全練]
1．[輸電原理]
遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是( )
A.＝ B．I2＝
C．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U2
解析：選D 根據(jù)變壓器的工作原理可知＝，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因U2、I2、R不滿足歐姆定律公式中物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；U1I1＝U2I2，但U2I2≠I(mǎi)22R，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。
2．[電壓、功率損失]
用一臺(tái)某型號(hào)的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，如圖所示。發(fā)電機(jī)到安
24、置區(qū)的距離是400 m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線，該型號(hào)導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻為2.5×10－4Ω，安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW，當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(shí)( )
型號(hào)
AED6500S
輸出電壓范圍
220～300 V
最大輸出功率
60 kW
A.輸電線路中的電流為20 A
B．發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為300 V
C．在輸電線路上損失的電功率為8 kW
D．如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300 V
解析：選C 當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(shí)，輸電線路中的電流為I＝＝200
25、 A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)線電阻為R＝2.5×10－4×400×2 Ω＝0.2 Ω，則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為U輸＝U＋I(xiàn)R＝260 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在輸電線路上損失的電功率為P損＝I2R＝8 kW，選項(xiàng)C正確；如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的是正弦式交變電流，則其輸出電壓的最大值是Um＝U輸＝368 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
3．[輸電電路的計(jì)算]
(多選)如圖為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機(jī)通過(guò)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＝10 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，副線圈與用電器R0組成閉合電路。若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u＝220sin
26、(100πt)V。當(dāng)用電器電阻R0＝11 Ω時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( )
A．通過(guò)用電器R0的電流有效值是20 A
B．當(dāng)用電器R0的阻值減小時(shí)，輸電線損耗的功率也隨著減小
C．發(fā)電機(jī)中的電流變化頻率為100 Hz
D．升壓變壓器的輸入功率為4 650 W
解析：選AD 通過(guò)用電器R0的電流有效值I＝＝ A＝20 A，A正確；當(dāng)用電器R0的阻值減小時(shí)，由于電壓不變，電流增大，輸電線上的電流也增大，輸電線上損失的功率增大，B錯(cuò)誤；變壓器不改變交流電的頻率，f＝50 Hz，C錯(cuò)誤；降壓變壓器的輸出功率為P1＝UI＝220×20 W＝4 400 W，由理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)
27、成反比，得輸電線上的電流為I′＝5 A，輸電線上損失的功率ΔP＝I′2R＝52×10 W＝250 W，升壓變壓器的輸入功率P＝P1＋ΔP＝4 650 W，D正確。
考點(diǎn)四 實(shí)驗(yàn)：探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系
1．實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源、可拆變壓器(配備幾個(gè)不同匝數(shù)的線圈)、多用電表。
2．實(shí)驗(yàn)步驟
(1)把兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上。一個(gè)線圈作為原線圈，連到學(xué)生電源的交流輸出端。另一個(gè)作為副線圈，兩端可以不接用電器。
(2)閉合電源開(kāi)關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)線圈兩端的電壓，測(cè)量時(shí)，先用量程比較大的交流電壓擋，例如交流50 V擋，如果電壓讀數(shù)表明實(shí)際電壓不太大，
28、可以改用較小一級(jí)的電壓擋。測(cè)量完畢時(shí)斷開(kāi)學(xué)生電源的開(kāi)關(guān)。
(3)改變學(xué)生電源的電壓設(shè)置，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。
(4)原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。
(5)換用其他線圈，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。
3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比， ＝。
[基礎(chǔ)考法]
1．(2019·浙江臺(tái)州中學(xué)模擬)在“探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。
(1)下列器材中，實(shí)驗(yàn)需要的器材是________。(填字母)
A．干電池 B．低壓交流電源
C．220 V交流電源 D．條形磁鐵
E．可拆變壓器和導(dǎo)線 F．直
29、流電壓表
G．多用電表
(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是________ 。(填字母)
A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過(guò)12 V
B．實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路
C．使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用中等量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量
解析：(1)“探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需要的器材有學(xué)生電源，提供低壓交流電，同時(shí)還需要交流電壓表來(lái)測(cè)量電壓及可拆變壓器和導(dǎo)線；故選B、E、G。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不超過(guò)12 V，故A正確；實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線
30、柱等檢查電路，這樣無(wú)形之中，將人體并聯(lián)電路中，導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，故B錯(cuò)誤；使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最高量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，故C錯(cuò)誤。
答案：(1)BEG (2)A
2．(2019·大慶模擬)有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個(gè)外觀基本相同的線圈A、B，線圈外部還可以繞線。
(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測(cè)量了A、B線圈的電阻值，指針?lè)謩e對(duì)應(yīng)圖乙中的a、b位置，由此可推斷________線圈的匝數(shù)較多(選填“A”或“B”)。
(2)如果把它看成理想變壓器，現(xiàn)要測(cè)定A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請(qǐng)
31、簡(jiǎn)要敘述實(shí)驗(yàn)的步驟(寫(xiě)出要測(cè)的物理量，并用字母表示)。
解析：(1)歐姆表示數(shù)等于指針示數(shù)與擋位的乘積，用同一擋位測(cè)電阻，指針偏角越大，所測(cè)電阻阻值越小，指針偏角越小，電阻阻值越大，由題圖所示可知，a位置指針偏角小，線圈A的電阻大，線圈A的匝數(shù)較多。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟：
①用長(zhǎng)導(dǎo)線繞一個(gè)n匝線圈，作為副線圈替代A線圈；
②把低壓交流電源接B線圈，測(cè)得線圈的輸出電壓為U；
③用A線圈換下繞制的線圈測(cè)得A線圈的輸出電壓為UA，由＝可得線圈A的匝數(shù)nA＝n。
答案：(1)A (2)①用長(zhǎng)導(dǎo)線繞一個(gè)n匝線圈，作為副線圈替代A線圈；②把低壓交流電源接B線圈，測(cè)得線圈的輸出電壓為U；③用A線圈換
32、下繞制的線圈測(cè)得A線圈的輸出電壓為UA，由＝可得線圈A的匝數(shù)nA＝n。
“專(zhuān)項(xiàng)研究”拓視野——遠(yuǎn)距離輸電電路的兩類(lèi)動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題
類(lèi)型(一) 發(fā)電電壓一定的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題
[例1] (多選)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)有穩(wěn)定的輸出電壓，該電壓先通過(guò)發(fā)電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過(guò)輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處用戶附近的降壓變壓器，經(jīng)降壓變壓器降低電壓后再輸送至各用戶，如圖所示。設(shè)變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，隨著用電器增多，用戶消耗的電功率增加，下列說(shuō)法正確的是( )
A．發(fā)電機(jī)的輸出電流變小
B．高壓輸電線路的功率損失變大
C．降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小
D．升
33、壓變壓器副線圈兩端的電壓變大
[思路點(diǎn)撥] 根據(jù)用電器增加，可知降壓變壓器的輸出電流變大，故輸電線上的電流增大，升壓變壓器的輸入電流增大，進(jìn)而分析其他物理量。
[解析] 用電高峰期用電器增多，降壓變壓器的輸出電流增大，由變壓器原副線圈電流關(guān)系可知輸電線上的電流I增大，發(fā)電機(jī)的輸出電流變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輸電線路上損失的功率P損＝I2r，r為輸電線路電阻，故P損變大，選項(xiàng)B正確；升壓變壓器副線圈的輸出電壓U2只與輸入電壓U1及原、副線圈匝數(shù)比有關(guān)，即升壓變壓器副線圈兩端的電壓不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3＝U2－U損，U損＝Ir，I增大，U損增大，故U3減小，由理想變壓器原副
34、線圈的電壓關(guān)系可知降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小，選項(xiàng)C正確。
[答案] BC
[針對(duì)訓(xùn)練]
1．如圖所示為某小型發(fā)電站的輸電示意圖，發(fā)電站輸出U1＝220sin(100πt)V的交流電通過(guò)升壓變壓器升壓后進(jìn)行高壓輸電，接近用戶時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶供電。圖中高壓輸電線部分總電阻為r，負(fù)載端的電壓表是理想電壓表。下列有關(guān)描述正確的是( )
A．若開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)，則電壓表示數(shù)為零
B．負(fù)載端所接收交流電的頻率為25 Hz
C．深夜開(kāi)燈時(shí)燈較亮是因?yàn)楦邏狠旊娋€上電壓損失減小的緣故
D．用電高峰期燈泡較暗，可通過(guò)減少降壓變壓器副線圈的匝數(shù)來(lái)提高其亮度
解析：
35、選C 開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)時(shí)降壓變壓器空載，其副線圈兩端有電壓，電壓表示數(shù)不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器不能改變交流電的頻率，故負(fù)載端所接收交流電的頻率還是50 Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；深夜大部分用戶已關(guān)燈，干路中電流減小，線路損耗電壓也減小，用戶得到的電壓升高，故此時(shí)開(kāi)燈較亮，選項(xiàng)C正確；用電高峰時(shí)，負(fù)載增多，負(fù)載電阻減小，干路中電流增大，因此輸電線路上損耗電壓增大，導(dǎo)致降壓變壓器的輸入電壓降低，為提高負(fù)載電壓，可增大降壓變壓器副線圈的匝數(shù)，使負(fù)載電壓提高，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
類(lèi)型(二) 發(fā)電功率一定的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題
[例2] (多選)如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率P＝2
36、0 kW。在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1 A，輸電線的總電阻r＝10 Ω。下列說(shuō)法正確的是( )
A．采用高壓輸電可以增大輸電線路中的電流
B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 V
C．用戶獲得的功率為19 kW
D．將P下移，用戶獲得的電壓將增大
[思路點(diǎn)撥] 本題屬于發(fā)電機(jī)功率不變的遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題，解題時(shí)先利用電流互感器求得輸電線路上的電流，從而得到輸電線路上損失的功率，然后利用P＝Pr＋P用，得到降壓變壓器上的功率。
[解析] 采用高壓輸電可以減小輸電線路中的電流，從而減小輸電損耗，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為1
37、A，電流互感器匝數(shù)比為1∶10，故輸電線路中電流的大小I2＝10 A，根據(jù)P＝U2I2可得升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 V，選項(xiàng)B正確；線路損耗的功率Pr＝I22r＝1 kW，故用戶獲得的功率為19 kW，選項(xiàng)C正確；將P下移，降壓變壓器原線圈匝數(shù)增大，用戶獲得的電壓將減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
[答案] BC
[針對(duì)訓(xùn)練]
2．(多選)如圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高
38、時(shí)其阻值變小。電壓表V顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫(huà)出)。未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為750 kW。下列說(shuō)法正確的是( )
A．降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz
B．遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為180 kW
C．當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表V的示數(shù)變小
D．當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變小
解析：選AC 由題圖乙知交變電流的周期為0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入電壓有效值為250 V，根據(jù)變壓比公式知升壓變壓器副線圈兩端電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A，輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔU·I＝90 kW，B錯(cuò)誤；當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)傳感器R2阻值減小，降壓變壓器副線圈中電流增大，輸電線上電流變大，輸電線損失的電壓變大，降壓變壓器輸入、輸出電壓都變小，定值電阻的分壓增大，電壓表V的示數(shù)變小，C正確，D錯(cuò)誤。
（新課改省份專(zhuān)用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 第2節(jié) 理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電學(xué)案（含解析）
