还剩18页未读，
继续阅读
所属成套资源：高二物理寒假精品课(人教版2019)(原卷版+解析)
成套系列资料，整套一键下载
高二物理寒假精品课(人教版2019)第20天变压器电能输送(原卷版+解析)
展开
这是一份高二物理寒假精品课(人教版2019)第20天变压器电能输送(原卷版+解析)，共21页。试卷主要包含了5 W等内容，欢迎下载使用。
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.
3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．
4.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.
5.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.
6.了解交变电流从发电站到用户的输电过程．
一、变压器的原理
1．构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作 ，与负载连接的线圈叫作 ．
2．原理： 现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的 也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 ．
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器：没有 的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的 ，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
3．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作 变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作 变压器．
三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成 的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了 的能量．
四、输送电能的基本要求
1．可靠：指 可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量—— 和 稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 ．
五、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失：P＝ ，I为输电电流，r为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率 的金属材料，还要尽可能 导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．
六、电网供电
1．远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压．
2．电网：通过网状的输电线、 ，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电 ．
3．电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的 ．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区 的平衡．
(3)合理调度电力，使 的供应更加可靠，质量更高．
一、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系
例题1. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝110 Ω，A、B端电压u1＝220eq \r(2)sin 100πt(V)．下列说法正确的是( )
A．副线圈输出的交流电的频率为25 Hz
B．电压表的示数为55eq \r(2) V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器输入功率为27.5 W
解题归纳：
1．功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．
2．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
3．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq \f(n2U1,n1).
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq \f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
二、输电线上的电压和功率损失
例题2. 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？
(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？
解题归纳：1．输电线上的电压损失(如图)
ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r.
2．输电线上的功率损失(如图2)
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq \f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
1. (多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
2. (多选)(2020·全国卷Ⅱ)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则( )
A．ΔP′＝eq \f(1,4)ΔP B．ΔP′＝eq \f(1,2)ΔP
C．ΔU′＝eq \f(1,4)ΔU D．ΔU′＝eq \f(1,2)ΔU
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220·sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为
C．电压表的示数为
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u=200sin 100πt （V），设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是、。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数U2=20 V
B．滑片P向b端滑动过程中，U2不变，变大
C．滑片P向b端滑动过程中，U1变小，变大
D．通过原、副线圈的交变电流频率之比为10∶1
3．如图所示，交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有开关、滑动变阻器以及两个定值电阻、。保持线圈ABCD（电阻不计）在磁场中匀速转动，电流表A和电压表、的示数变化大小分别为和、，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，线圈ABCD产生的感应电动势最大
B．若发电机线圈的转速变为原来的2倍，其他条件不变，原线圈的输入功率也变为原来的2倍
C．当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电压表的示数变大
D．闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头而其他条件不变时，与比值不变
4．如图所示匝数为N的矩形导线框，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框面积为S且与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数比为1∶4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，、为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想电表，电流表、的示数分别为、；电压表、的示数分别为、。不计线框电阻，正确的是（ ）
A．矩形导线框从图示位置转过90°时，其磁通量的变化率为
B．交流电压表的示数为2
C．若只将滑动变阻器的滑片向c端滑动，则电流表、的示数均变大
D．若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动，则不变
二、多选题
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率减少
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为
6．如图所示的电路中，已知定值电阻，理想变压器原、副线圈的匝数比为1:3，电源输出的电功率为P，、、、消耗的电功率分别为、、、。则下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．
三、解答题
7．如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=800，副线圈匝数n2=200，灯泡A标有“5 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压（V）加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
（1）副线圈两端电压；
（2）电动机D消耗的电功率。
8．一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为，如果水流机械能减少量的75%供给发电机。问：
（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？（g取10 m/s2）
（2）在（1）的条件下，发电机的输出电压为240 V，输电线路电阻为24 Ω，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220 V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？（变压器均为理想变压器）
第20天 变压器 电能输送 （预习篇）
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.
3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．
4.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.
5.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.
6.了解交变电流从发电站到用户的输电过程．
一、变压器的原理
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．
2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
3．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器．
三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量．
四、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．
五、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失：P＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．
六、电网供电
1．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．
2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．
3．电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡．
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．
一、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系
例题1. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝110 Ω，A、B端电压u1＝220eq \r(2)sin 100πt(V)．下列说法正确的是( )
A．副线圈输出的交流电的频率为25 Hz
B．电压表的示数为55eq \r(2) V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器输入功率为27.5 W
答案 D
解析 由题可知，交流电的频率f＝50 Hz，故A错误；原线圈两端的电压有效值为eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知U2＝55 V，电压表的示数为55 V，故B错误；电流表的示数为eq \f(55,110) A＝0.5 A，故C错误；变压器的输入功率等于输出功率，大小为0.5×55 W＝27.5 W，故D正确．
解题归纳：
1．功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．
2．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
3．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq \f(n2U1,n1).
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq \f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
二、输电线上的电压和功率损失
例题2. 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？
(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？
答案 (1)2 500 A (2)1.25×108 W eq \f(1,4)
(3)1 000 A 2×107 W eq \f(1,25)
解析 (1)由P＝UI得I＝eq \f(P,U)＝eq \f(5×108 W,2×105 V)＝2 500 A
(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W
损失功率与输出功率之比为eq \f(ΔP,P)＝eq \f(1.25×108 W,5×108 W)＝eq \f(1,4)
(3)将输出电压升高至50万伏时，I′＝eq \f(P,U′)＝eq \f(5×108 W,5×105 V)＝1 000 A
输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W
损失功率与输出功率之比为eq \f(ΔP′,P)＝eq \f(2×107 W,5×108 W)＝eq \f(1,25).
解题归纳：1．输电线上的电压损失(如图)
ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r.
2．输电线上的功率损失(如图2)
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq \f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
1. (多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
答案 AC
解析 在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此保持Q的位置不动，输出电压不变，将P向上滑动时，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，则电流表的读数变小，故A正确，B错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误．
2. (多选)(2020·全国卷Ⅱ)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则( )
A．ΔP′＝eq \f(1,4)ΔP B．ΔP′＝eq \f(1,2)ΔP
C．ΔU′＝eq \f(1,4)ΔU D．ΔU′＝eq \f(1,2)ΔU
答案 AD
解析 由输电电流I＝eq \f(P,U)知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的eq \f(1,2)，损耗的电功率ΔP＝I2r，故输电电压加倍，损耗的电功率变为原来的eq \f(1,4)，即ΔP′＝eq \f(1,4)ΔP；输电线上损失电压为ΔU＝Ir，即输电电压加倍，损失电压变为原来的eq \f(1,2)，即ΔU′＝eq \f(1,2)ΔU.故A、D正确．
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220·sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为
C．电压表的示数为
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
【答案】A
【解析】C．原线圈中电压的有效值为220 V，根据电压与匝数的关系
可得，副线圈中电压的有效值为110 V，则电压表的示数为110 V，C错误；
A．因为电阻R＝55 Ω，故副线圈中的电流为
I2＝＝2 A
则原线圈中的电流为
I1=I2=1 A
电流表的示数为1 A，A正确；
B．由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
P＝I22R＝(2 A)2×55 Ω＝220 W
B错误；
D．原线圈中交流电的周期为
T=s=0.02 s
则副线圈中输出交流电的周期也为0.02 s，D错误。
故选A。
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u=200sin 100πt （V），设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是、。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数U2=20 V
B．滑片P向b端滑动过程中，U2不变，变大
C．滑片P向b端滑动过程中，U1变小，变大
D．通过原、副线圈的交变电流频率之比为10∶1
【答案】B
【解析】A．由u=200sin 100πt （V）可知输入电压有效值为
由，可得
故A错误；
B．滑片P向b端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，电压由原线圈输入电压决定，不变，所以U2不变，则I2变大，故B正确；
C．电压由原线圈输入电压决定， 副线圈的电阻变化不影响输入电压，所以U1不变，I1变大，故C错误；
D．变压器不改变交变电流的频率，通过原、副线圈的交变电流频率相同，故D错误。
故选B。
3．如图所示，交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有开关、滑动变阻器以及两个定值电阻、。保持线圈ABCD（电阻不计）在磁场中匀速转动，电流表A和电压表、的示数变化大小分别为和、，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，线圈ABCD产生的感应电动势最大
B．若发电机线圈的转速变为原来的2倍，其他条件不变，原线圈的输入功率也变为原来的2倍
C．当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电压表的示数变大
D．闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头而其他条件不变时，与比值不变
【答案】D
【解析】A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈ABCD产生的感应电动势为0，故A错误；
B．由题意，若发电机线圈的转速变为原来的2倍，其他条件不变，根据法拉第电磁感应定律可得
可知原线圈产生交流电感应电动势的最大值变为原来的2倍，有效值也增大为原来的2倍，根据理想变压器输入功率等于输出功率，即
可得原线圈的输入功率将变为原来的4倍，故B错误；
C．电压表测量的是变压器输出端的电压，输出端的电压取决于输入端电压及变压器原副线圈的匝数比，所以，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电压表示数保持不变，故C错误；
D．设变压器输出端的电压为，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头而其他条件不变时，根据闭合电路欧姆定律可得
可得与比值为
不变，所以与比值不变，故D正确。
故选D。
4．如图所示匝数为N的矩形导线框，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框面积为S且与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数比为1∶4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，、为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想电表，电流表、的示数分别为、；电压表、的示数分别为、。不计线框电阻，正确的是（ ）
A．矩形导线框从图示位置转过90°时，其磁通量的变化率为
B．交流电压表的示数为2
C．若只将滑动变阻器的滑片向c端滑动，则电流表、的示数均变大
D．若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动，则不变
【答案】D
【解析】A．矩形导线框从图示位置转过90°时，穿过线框平面的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大
则磁通量的变化率为，A错误；
B．线框产生的感应电动势最大值为，根据正弦交流电有效值与最大值的关系，其有效值为
由于不计线框内阻，所以变压器原线圈两端电压，根据理想变压器电压与匝数比的关系，副线圈两端电压
即交流电压表的示数为，B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向c端滑动，滑动变阻器接入电路阻值变大，副线圈回路总阻值变大，则电流表的示数变小，电流表的示数也变小，C错误；
D．将滑动变阻器的滑片向d端滑动，副线圈阻值发生变化，但导线框输出电压不变，所以不变，则也不变，电压比不变，D正确。
故选D。
二、多选题
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率减少
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为
【答案】CD
【解析】A．由
电压表示数为220V，则电压表的示数为55V，A错误；
B．副线圈两端的电压不变，R温度升高时，阻值变小，根据
，，
副线圈电流增大，变压器原线圈的电流增大，输入功率增大，B错误；
C．R温度降低时，阻值变大，同理，副线圈电流减小，电流表的示数变小，电压表实数不受影响，保持不变，C正确；
D．交流电周期为0.02s，原线圈输入电压瞬时值的表达式为
D正确。
故选CD。
6．如图所示的电路中，已知定值电阻，理想变压器原、副线圈的匝数比为1:3，电源输出的电功率为P，、、、消耗的电功率分别为、、、。则下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】BD
【解析】假设理想变压器原线圈的输入电压为
则定值电阻两端的电压为
又原、副线圈的匝数比为1:3，则由
可知副线圈的输出电压为
定值电阻两端的电压为
则定值电阻、两端的电压分别为
假设副线圈的输出电流为
流过定值电阻、、的电流均为
则由
可知原线圈的输入电流为
又由于定值电阻两端的电压为定值电阻两端电压的3倍，则流过定值电阻的电流为
则电源的总电流为
由以上可知
故
故BD正确，AC错误。
故选BD。
三、解答题
7．如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=800，副线圈匝数n2=200，灯泡A标有“5 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压（V）加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
（1）副线圈两端电压；
（2）电动机D消耗的电功率。
【答案】（1）25 V；（2）8 W
【解析】（1）交变电压（V），其最大值为，故有效值为
根据理想变压器公式
得
（2）由于灯泡正常发光，故其电流为
则电动机两端电压为
电动机消耗的电功率为
8．一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为，如果水流机械能减少量的75%供给发电机。问：
（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？（g取10 m/s2）
（2）在（1）的条件下，发电机的输出电压为240 V，输电线路电阻为24 Ω，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220 V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？（变压器均为理想变压器）
【答案】（1）12 kW；（2），
【解析】（1）每秒水流的质量
每秒水流机械能损失为
发电机的输出功率为
（2）由题可知
由
解得
对升压变压器有
所以对降压变压器有
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.
3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．
4.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.
5.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.
6.了解交变电流从发电站到用户的输电过程．
一、变压器的原理
1．构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作 ，与负载连接的线圈叫作 ．
2．原理： 现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的 也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 ．
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器：没有 的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的 ，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
3．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作 变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作 变压器．
三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成 的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了 的能量．
四、输送电能的基本要求
1．可靠：指 可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量—— 和 稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 ．
五、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失：P＝ ，I为输电电流，r为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率 的金属材料，还要尽可能 导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．
六、电网供电
1．远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压．
2．电网：通过网状的输电线、 ，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电 ．
3．电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的 ．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区 的平衡．
(3)合理调度电力，使 的供应更加可靠，质量更高．
一、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系
例题1. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝110 Ω，A、B端电压u1＝220eq \r(2)sin 100πt(V)．下列说法正确的是( )
A．副线圈输出的交流电的频率为25 Hz
B．电压表的示数为55eq \r(2) V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器输入功率为27.5 W
解题归纳：
1．功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．
2．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
3．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq \f(n2U1,n1).
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq \f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
二、输电线上的电压和功率损失
例题2. 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？
(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？
解题归纳：1．输电线上的电压损失(如图)
ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r.
2．输电线上的功率损失(如图2)
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq \f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
1. (多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
2. (多选)(2020·全国卷Ⅱ)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则( )
A．ΔP′＝eq \f(1,4)ΔP B．ΔP′＝eq \f(1,2)ΔP
C．ΔU′＝eq \f(1,4)ΔU D．ΔU′＝eq \f(1,2)ΔU
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220·sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为
C．电压表的示数为
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u=200sin 100πt （V），设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是、。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数U2=20 V
B．滑片P向b端滑动过程中，U2不变，变大
C．滑片P向b端滑动过程中，U1变小，变大
D．通过原、副线圈的交变电流频率之比为10∶1
3．如图所示，交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有开关、滑动变阻器以及两个定值电阻、。保持线圈ABCD（电阻不计）在磁场中匀速转动，电流表A和电压表、的示数变化大小分别为和、，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，线圈ABCD产生的感应电动势最大
B．若发电机线圈的转速变为原来的2倍，其他条件不变，原线圈的输入功率也变为原来的2倍
C．当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电压表的示数变大
D．闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头而其他条件不变时，与比值不变
4．如图所示匝数为N的矩形导线框，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框面积为S且与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数比为1∶4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，、为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想电表，电流表、的示数分别为、；电压表、的示数分别为、。不计线框电阻，正确的是（ ）
A．矩形导线框从图示位置转过90°时，其磁通量的变化率为
B．交流电压表的示数为2
C．若只将滑动变阻器的滑片向c端滑动，则电流表、的示数均变大
D．若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动，则不变
二、多选题
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率减少
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为
6．如图所示的电路中，已知定值电阻，理想变压器原、副线圈的匝数比为1:3，电源输出的电功率为P，、、、消耗的电功率分别为、、、。则下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．
三、解答题
7．如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=800，副线圈匝数n2=200，灯泡A标有“5 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压（V）加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
（1）副线圈两端电压；
（2）电动机D消耗的电功率。
8．一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为，如果水流机械能减少量的75%供给发电机。问：
（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？（g取10 m/s2）
（2）在（1）的条件下，发电机的输出电压为240 V，输电线路电阻为24 Ω，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220 V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？（变压器均为理想变压器）
第20天 变压器 电能输送 （预习篇）
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.
3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．
4.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.
5.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.
6.了解交变电流从发电站到用户的输电过程．
一、变压器的原理
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．
2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
2．电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
3．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器．
三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量．
四、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．
五、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失：P＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．
六、电网供电
1．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．
2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．
3．电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡．
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．
一、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系
例题1. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝110 Ω，A、B端电压u1＝220eq \r(2)sin 100πt(V)．下列说法正确的是( )
A．副线圈输出的交流电的频率为25 Hz
B．电压表的示数为55eq \r(2) V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器输入功率为27.5 W
答案 D
解析 由题可知，交流电的频率f＝50 Hz，故A错误；原线圈两端的电压有效值为eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知U2＝55 V，电压表的示数为55 V，故B错误；电流表的示数为eq \f(55,110) A＝0.5 A，故C错误；变压器的输入功率等于输出功率，大小为0.5×55 W＝27.5 W，故D正确．
解题归纳：
1．功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．
2．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
3．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq \f(n2U1,n1).
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq \f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
二、输电线上的电压和功率损失
例题2. 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．
(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？
(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？
答案 (1)2 500 A (2)1.25×108 W eq \f(1,4)
(3)1 000 A 2×107 W eq \f(1,25)
解析 (1)由P＝UI得I＝eq \f(P,U)＝eq \f(5×108 W,2×105 V)＝2 500 A
(2)输电线上损失的功率ΔP＝I2·2r＝2 5002×2×10 W＝1.25×108 W
损失功率与输出功率之比为eq \f(ΔP,P)＝eq \f(1.25×108 W,5×108 W)＝eq \f(1,4)
(3)将输出电压升高至50万伏时，I′＝eq \f(P,U′)＝eq \f(5×108 W,5×105 V)＝1 000 A
输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W
损失功率与输出功率之比为eq \f(ΔP′,P)＝eq \f(2×107 W,5×108 W)＝eq \f(1,25).
解题归纳：1．输电线上的电压损失(如图)
ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r.
2．输电线上的功率损失(如图2)
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq \f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
1. (多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
答案 AC
解析 在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此保持Q的位置不动，输出电压不变，将P向上滑动时，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，则电流表的读数变小，故A正确，B错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误．
2. (多选)(2020·全国卷Ⅱ)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU.在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′.不考虑其他因素的影响，则( )
A．ΔP′＝eq \f(1,4)ΔP B．ΔP′＝eq \f(1,2)ΔP
C．ΔU′＝eq \f(1,4)ΔU D．ΔU′＝eq \f(1,2)ΔU
答案 AD
解析 由输电电流I＝eq \f(P,U)知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的eq \f(1,2)，损耗的电功率ΔP＝I2r，故输电电压加倍，损耗的电功率变为原来的eq \f(1,4)，即ΔP′＝eq \f(1,4)ΔP；输电线上损失电压为ΔU＝Ir，即输电电压加倍，损失电压变为原来的eq \f(1,2)，即ΔU′＝eq \f(1,2)ΔU.故A、D正确．
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220·sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为
C．电压表的示数为
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
【答案】A
【解析】C．原线圈中电压的有效值为220 V，根据电压与匝数的关系
可得，副线圈中电压的有效值为110 V，则电压表的示数为110 V，C错误；
A．因为电阻R＝55 Ω，故副线圈中的电流为
I2＝＝2 A
则原线圈中的电流为
I1=I2=1 A
电流表的示数为1 A，A正确；
B．由输入功率和输出功率相等可得原线圈中的输入功率为
P＝I22R＝(2 A)2×55 Ω＝220 W
B错误；
D．原线圈中交流电的周期为
T=s=0.02 s
则副线圈中输出交流电的周期也为0.02 s，D错误。
故选A。
2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，R0为定值电阻，R是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u=200sin 100πt （V），设理想交流电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2的示数分别是、。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V2的示数U2=20 V
B．滑片P向b端滑动过程中，U2不变，变大
C．滑片P向b端滑动过程中，U1变小，变大
D．通过原、副线圈的交变电流频率之比为10∶1
【答案】B
【解析】A．由u=200sin 100πt （V）可知输入电压有效值为
由，可得
故A错误；
B．滑片P向b端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，电压由原线圈输入电压决定，不变，所以U2不变，则I2变大，故B正确；
C．电压由原线圈输入电压决定， 副线圈的电阻变化不影响输入电压，所以U1不变，I1变大，故C错误；
D．变压器不改变交变电流的频率，通过原、副线圈的交变电流频率相同，故D错误。
故选B。
3．如图所示，交流发电机通过电阻不计的导线为右侧的电路供电，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，副线圈两端接有开关、滑动变阻器以及两个定值电阻、。保持线圈ABCD（电阻不计）在磁场中匀速转动，电流表A和电压表、的示数变化大小分别为和、，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，线圈ABCD产生的感应电动势最大
B．若发电机线圈的转速变为原来的2倍，其他条件不变，原线圈的输入功率也变为原来的2倍
C．当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电压表的示数变大
D．闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头而其他条件不变时，与比值不变
【答案】D
【解析】A．当线圈ABCD位于如图所示的位置时，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈ABCD产生的感应电动势为0，故A错误；
B．由题意，若发电机线圈的转速变为原来的2倍，其他条件不变，根据法拉第电磁感应定律可得
可知原线圈产生交流电感应电动势的最大值变为原来的2倍，有效值也增大为原来的2倍，根据理想变压器输入功率等于输出功率，即
可得原线圈的输入功率将变为原来的4倍，故B错误；
C．电压表测量的是变压器输出端的电压，输出端的电压取决于输入端电压及变压器原副线圈的匝数比，所以，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动而其他条件不变时，电压表示数保持不变，故C错误；
D．设变压器输出端的电压为，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头而其他条件不变时，根据闭合电路欧姆定律可得
可得与比值为
不变，所以与比值不变，故D正确。
故选D。
4．如图所示匝数为N的矩形导线框，以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框面积为S且与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数比为1∶4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，、为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想电表，电流表、的示数分别为、；电压表、的示数分别为、。不计线框电阻，正确的是（ ）
A．矩形导线框从图示位置转过90°时，其磁通量的变化率为
B．交流电压表的示数为2
C．若只将滑动变阻器的滑片向c端滑动，则电流表、的示数均变大
D．若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动，则不变
【答案】D
【解析】A．矩形导线框从图示位置转过90°时，穿过线框平面的磁通量为0，磁通量变化率最大，感应电动势最大
则磁通量的变化率为，A错误；
B．线框产生的感应电动势最大值为，根据正弦交流电有效值与最大值的关系，其有效值为
由于不计线框内阻，所以变压器原线圈两端电压，根据理想变压器电压与匝数比的关系，副线圈两端电压
即交流电压表的示数为，B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向c端滑动，滑动变阻器接入电路阻值变大，副线圈回路总阻值变大，则电流表的示数变小，电流表的示数也变小，C错误；
D．将滑动变阻器的滑片向d端滑动，副线圈阻值发生变化，但导线框输出电压不变，所以不变，则也不变，电压比不变，D正确。
故选D。
二、多选题
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，R为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．R温度升高时，变压器原线圈的输入功率减少
C．R温度降低时，电流表的示数变小，电压表的示数不变
D．原线圈输入电压瞬时值的表达式为
【答案】CD
【解析】A．由
电压表示数为220V，则电压表的示数为55V，A错误；
B．副线圈两端的电压不变，R温度升高时，阻值变小，根据
，，
副线圈电流增大，变压器原线圈的电流增大，输入功率增大，B错误；
C．R温度降低时，阻值变大，同理，副线圈电流减小，电流表的示数变小，电压表实数不受影响，保持不变，C正确；
D．交流电周期为0.02s，原线圈输入电压瞬时值的表达式为
D正确。
故选CD。
6．如图所示的电路中，已知定值电阻，理想变压器原、副线圈的匝数比为1:3，电源输出的电功率为P，、、、消耗的电功率分别为、、、。则下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】BD
【解析】假设理想变压器原线圈的输入电压为
则定值电阻两端的电压为
又原、副线圈的匝数比为1:3，则由
可知副线圈的输出电压为
定值电阻两端的电压为
则定值电阻、两端的电压分别为
假设副线圈的输出电流为
流过定值电阻、、的电流均为
则由
可知原线圈的输入电流为
又由于定值电阻两端的电压为定值电阻两端电压的3倍，则流过定值电阻的电流为
则电源的总电流为
由以上可知
故
故BD正确，AC错误。
故选BD。
三、解答题
7．如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=800，副线圈匝数n2=200，灯泡A标有“5 V 2 W”，电动机D的线圈电阻为1 Ω。将交变电压（V）加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：
（1）副线圈两端电压；
（2）电动机D消耗的电功率。
【答案】（1）25 V；（2）8 W
【解析】（1）交变电压（V），其最大值为，故有效值为
根据理想变压器公式
得
（2）由于灯泡正常发光，故其电流为
则电动机两端电压为
电动机消耗的电功率为
8．一座小型水电站，水以3 m/s的速度流入水轮机，而以1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低1.6m，水的流量为，如果水流机械能减少量的75%供给发电机。问：
（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？（g取10 m/s2）
（2）在（1）的条件下，发电机的输出电压为240 V，输电线路电阻为24 Ω，允许损失的电功率为5%，用户所需电压为220 V，如图所示，则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？（变压器均为理想变压器）
【答案】（1）12 kW；（2），
【解析】（1）每秒水流的质量
每秒水流机械能损失为
发电机的输出功率为
（2）由题可知
由
解得
对升压变压器有
所以对降压变压器有
相关试卷
高二物理寒假精品课(人教版2019)第2天电场能的性质(原卷版+解析)： 这是一份高二物理寒假精品课(人教版2019)第2天电场能的性质(原卷版+解析)，共16页。试卷主要包含了电势差的理解，电势差与静电力做功的关系，匀强电场中电势差与电场强度，1×0等内容，欢迎下载使用。
高二物理寒假精品课(人教版2019)第1天电场力的性质(原卷版+解析)： 这是一份高二物理寒假精品课(人教版2019)第1天电场力的性质(原卷版+解析)，共17页。试卷主要包含了理解摩擦起电和感应起电，9×10－4 N，4×10－12 C，qb＝－2，012) N，76×10－11 N等内容，欢迎下载使用。
高三物理一轮复习精讲精练第二讲变压器电能的输送(原卷版+解析)： 这是一份高三物理一轮复习精讲精练第二讲变压器电能的输送(原卷版+解析)，共29页。试卷主要包含了理想变压器，电能的输送，远距离输电等内容，欢迎下载使用。
