高中物理變壓器教案

高考物理變壓器電能的輸送第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案。

第二課時變壓器電能的輸送

【教學(xué)要求】
1．了解變壓器的構(gòu)造和原理。知道變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，并能用這關(guān)系進(jìn)行計算。
2．了解遠(yuǎn)距離輸電的主要環(huán)節(jié)，知道遠(yuǎn)距離輸電時應(yīng)用高電壓的道理。
【知識再現(xiàn)】
一、變壓器
1、主要構(gòu)造：（1）閉合鐵芯。（2）繞在鐵芯上的原、副線圈（初級、次級線圈）。
2、工作原理：電磁感應(yīng)（互感）。
3、幾種常用的變壓器
（l）自耦變壓器：如調(diào)壓變壓器，鐵芯上只繞一個線圈，可升壓，可降壓。
（2）互感器
電壓互感器：把高電壓變成低電壓，以便測量高電壓。（降壓變壓器）
電流互感器：把大電流變成小電流，以便測定小電流。（升壓變壓器）
二、電能的輸送
1、輸送電能的基本要求：可靠（供電線路工作可靠）、保質(zhì)（電壓和頻率穩(wěn)定）、經(jīng)濟（輸電線路的建造和運行費用低，電能損耗少）。
2、關(guān)鍵：減小輸電線路上的電能損耗，P損=I2R。
3、方法：
①減小輸電線的電阻，如采用電阻率小的材料或增大導(dǎo)線的橫截面積。
②高壓輸電：在輸送功率一定的條件下提高輸送電壓，以減小輸電電流，從而減小輸電導(dǎo)線上損失的電功率。
知識點一理想變壓器的原理及基本關(guān)系式
由于理想變壓器沒有漏磁和能量損失，所以穿過原、副線圈的磁通量ф相等，磁通量的變化率
△ф/△t也總是相等，這種使原、副線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與原、副線圈的匝數(shù)成正比．故變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)（互感現(xiàn)象）．
變壓器的基本規(guī)律可概括為“三變?nèi)蛔儭?，即：可改變交流的電壓、電流、等效電阻；不能改變功率、頻率和直流的電壓。
變壓器的變壓比:U1／n1=U2／n2=U3／n3=…=ΔU／Δn=k
變壓器的變流比:n1I1=n2I2+n3I3+……
理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定：
【應(yīng)用1】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1：n2=4:1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等。a、b端加一定交變電流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA：PB=和電阻兩端的電壓之比UA：UB=。
導(dǎo)示：抓住理想變壓器（圖中的虛線框內(nèi)的部分）原、副線圈的電流關(guān)系，A、B兩電阻消耗的電功率關(guān)系及電壓關(guān)系均可求得。
對理想變壓器，有
又UA=I1R，UB=I2R
應(yīng)依次填充：和

知識點二遠(yuǎn)距離輸電
1、遠(yuǎn)距離輸電示意圖
2、幾個常用關(guān)系式：
若發(fā)電站輸出電功率為P，輸出電壓為U，用戶得到的電功率為P’，用戶得到的電壓為U’，輸電導(dǎo)線的總電阻為R。（如圖）
①導(dǎo)線損失的電壓△U=U-U’=IR。
②輸電電流I=P/U=（U-U’）/R。
③輸電導(dǎo)線上損失的電功率P損=P-P’=I2R=P2R/U2。
由以上公式可知，當(dāng)輸送的電功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減少到原來的1/n2。
【應(yīng)用2】（07年佛山市教學(xué)質(zhì)量檢測．14）水利發(fā)電具有防洪、防旱、減少污染多項功能，是功在當(dāng)代，利在千秋的大事，現(xiàn)在水力發(fā)電已經(jīng)成為我國的重要能源之一。某小河水流量為40m3/s,現(xiàn)在欲在此河段上筑壩安裝一臺發(fā)電功率為1000千瓦的發(fā)電機發(fā)電。
（1）設(shè)發(fā)電機輸出電壓為500V，在輸送途中允許的電阻為5Ω，許可損耗總功率的5%，則所用升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)是多大？
（2）若所用發(fā)電機總效率為50%，要使發(fā)電機能發(fā)揮它的最佳效能，則攔河壩至少要建多高？g取10m/s2。
導(dǎo)示：（1）設(shè)送電電流為I，損耗的功率為P耗、導(dǎo)線R線，由P＝I2R得：
設(shè)送電電壓為U送，由P＝IU得：
則升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比：
（2）發(fā)電時水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能
故：mgh×50％＝Pt，其中
類型一理想變壓器動態(tài)問題分析
【例1】如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則（）
A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大
B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小
C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大
D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大
導(dǎo)示：K由a合到b時，n1減小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2=U22/R隨之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，從而I1增大，A正確；K由b合到a時，與上述情況相反，P2將減小，B正確；P上滑時，R增大，P2=U22/R減小，又P1=P2，P1=I1U1，從而I1減小，C錯誤；U1增大，由U1/U2=n1/n2可知，U2增大，I2=U2/R隨之增大，由I1/I2=n2/n1可知I1也增大，D正確。故選項A、B、D正確。
處理這類問題的關(guān)鍵是分清變量和不變量，弄清理想變壓器中“誰決定誰”的問題。注意因果關(guān)系，對電壓而言，輸入決定輸出；而對于電流、功率，輸出決定輸入。
類型二變壓器原理的拓展應(yīng)用
【例2】在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器鐵心的左右兩個臂上，當(dāng)通以交變電流時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)之比n1：n2=2：1，在不接負(fù)載的情況下（）
A、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為110V
B、當(dāng)線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為55V
C、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓為220V
D、當(dāng)線圈2輸入電壓110V時，線圈1輸出電壓為110V
導(dǎo)示：該題考查的是變壓器的原理，若不去深入研究變壓器的變壓原理，只死記公式，很容易錯選。
該題給出的變壓器的鐵心為日字形，與考生熟知的口字形變壓器不同，且通過交變電流時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過另一線圈，故電壓比不再成立。所以只能利用電磁感應(yīng)定律，從變壓器的原理入手，才能解出該題。
當(dāng)線圈1作為輸入端時，
。
因為U1=220V，所以U2=55V，所以選項B對。
當(dāng)線圈2作為輸入端時，
。
因為U2′=110V，所以U1′=110V，所以選項D對。
1．（南京市2007-2008學(xué)年度第一學(xué)期期末調(diào)研測試卷）某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55：9，原線圈所接電源電壓按圖示規(guī)律變化。副線圈接有一燈泡，此時燈泡消耗的功率為40W。則下列判斷正確的是（）
A、副線圈兩端電壓為V
B、原線圈中電流表的示數(shù)約為0.18A
C、變壓器的輸入、輸出功率之比為55：9
D、原線圈兩端電壓的瞬時表達(dá)式為u=220sin100πt（V）
2．（揚州市07-08學(xué)年度第一學(xué)期高三期末調(diào)研卷）如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，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(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22V
B．當(dāng)t=s時，c、d間的電壓瞬時值為110V
C．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
D．當(dāng)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
3．（07年江蘇省揚州市一模5．）如圖所示，一個有兩個不同副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)為nl=1100匝，兩副線圈的匝數(shù)分別為n2=20匝和n3=70匝。原線圈接入220V交變電壓，今將一額定電壓為10V的用電器接入變壓器的副線圈輸出端后能正常工作，則兩個副線圈連接方式應(yīng)是（）
A．只用一個副線圈，l、2作為輸出端
B．只用一個副線圈，3、4作為輸出端
C．將2、4連接，1、3作為輸出端
D．將2、3連接，1、4作為輸出端
4、（2007年上海卷3B．）如圖所示，自耦變壓器輸入端A、B接交流穩(wěn)壓電源，其電壓有效值UAB＝100V，R0＝40W，當(dāng)滑動片處于線圈中點位置時，C、D兩端電壓的有效值UCD為_____V，通過電阻R0的電流有效值為______A。
5、（08屆高三第三次全國大聯(lián)考）學(xué)校有一臺應(yīng)急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為r=1Ω，升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻為R=4Ω，全校22個教室，每個教室用“220V，40W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則：
（1）發(fā)電機的輸出功率多大？
（2）發(fā)電機的電動勢多大？
（3）輸電線上損耗的電功率多大？

答案：1、B2、A3、C4、200；5
5、（1）發(fā)電機輸出功率為P出=U1I1=5424W
（2）發(fā)電機的電動勢E=U1+I1r=250V
（3）輸電線上損耗的電功率PR=IR2R=144W

精選閱讀

變壓器和電能的輸送

變壓器電能的輸送

要點一變壓器
即學(xué)即用
1.如圖所示為由一個原線圈n1和兩個副線圈n2、n3組成的理想變壓器,已知n1∶n2∶n3=
4∶2∶1,電阻R=3Ω,副線圈n2接2個“6V,6W”燈泡,副線圈n3接4個3W的燈
泡,所有燈泡均正常發(fā)光,求電源的輸出功率.
答案36W
要點二電能的輸送
即學(xué)即用
2.圖是遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)的示意圖（為了簡單,設(shè)用戶的電器是電動機）,下列選項中正確的是（）

A.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是庫侖定律,變壓器能變壓的主要原理是歐姆定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要原
理是法拉第電磁感應(yīng)定律
B.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是安培定律,變壓器能變壓的主要原理是歐姆定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要原
理是庫侖定律
C.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是歐姆定律,變壓器能變壓的主要原理是庫侖定律,電動機通電后能轉(zhuǎn)動起來的主要
原因是法拉第電磁感應(yīng)定律
D.發(fā)電機能發(fā)電的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,變壓器能變壓的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,電動機通電
后能轉(zhuǎn)動起來的主要原理是安培定律
答案D

題型1變壓器動態(tài)分析問題
【例1】如圖所示為一理想變壓器,S為雙擲開關(guān),P為滑動變阻器的滑動觸頭,U1為
加在原線圈兩端的交變電壓,I1為原線圈中的電流,則（）
A.保持U1及P的位置不變,S由a接到b時,I1增大
B.保持U1及P的位置不變,S由b接到a時,R消耗的功率減小
C.保持U1不變,S接在a處,使P上滑時,I1增大
D.保持P的位置不變,S接在a處,當(dāng)U1增大時,I1增大
答案ABD
題型2變壓器原理的拓展應(yīng)用
【例2】如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2∶n3=44∶3∶1,原線圈兩端輸入
電壓U1=220V,在變壓器輸出端如何連接可使“20V,10W”燈泡L1正常發(fā)光？如何
連接可使“10V,5W”燈泡L2正常發(fā)光？通過計算,分別畫出連接圖.
答案見下圖

題型3遠(yuǎn)距離輸電問題
【例3】如圖所示,某村在距村莊較遠(yuǎn)的地方修建了一座小型水電站,發(fā)電機輸出功率為9kW,輸出電壓為500V,輸
電線的總電阻為10Ω,允許線路損耗的功率為輸出功率的4%.求:

（1）若不用變壓器而由發(fā)電機直接輸送,村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少?
（2）用如圖所示的電路輸電,若村民和村辦小企業(yè)需要220V電壓時,所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈
的匝數(shù)比各為多少?（不計變壓器的損耗）
答案（1）320V5760W（2）1∶372∶11
題型4生活物理
【例4】有一臺發(fā)電機,供給一個學(xué)校照明用電,如圖所示.升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1,
輸電線的總電阻R=4Ω,全校共22個班,每班有“220V,40W”燈6盞,若要保證全部電燈正常發(fā)光,則:

（1）發(fā)電機輸出功率多大?
（2）發(fā)電機輸出電壓多大?
（3）輸電效率是多少?
（4）若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光,發(fā)電機輸出功率是否減半？
答案（1）5424W（2）226V（3）97%（4）否

1.如圖所示電路中的變壓器為理想變壓器,S為單刀雙擲開關(guān),P是滑動變阻器R的滑動
觸頭,U1為加在原線圈兩端的交變電壓,I1、I2分別為原線圈和副線圈中的電流,下列說
法正確的是（）
A.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則R上消耗的功率減小
B.保持P的位置及U1不變,S由a切換到b,則I2減小
C.保持P的位置及U1不變,S由b切換到a,則I1增大
D.保持U1不變,S接在b端,將P向上滑動,則I1減小
答案BC
2.（2009重慶模擬）如圖兩電路中,當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時,測得c、d間與g、h
間的電壓均為110V.若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110V的交流電壓,則a、b間與e、f間的電壓分別為（）

A.220V,220VB.220V,110VC.110V,110VD.220V,0V
答案B
3.加在理想變壓器原線圈上的交流電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,與副線圈相連的負(fù)載電阻為R,
如圖所示,則
（1）原線圈中的電流I1多大時,負(fù)載上獲得的功率最大?最大功率是多少?
（2）若想使負(fù)載電阻獲得最大功率,變壓器匝數(shù)比多大?
答案（1）（2）
4.有條河流,流量Q=2m3/s,落差h=5m,現(xiàn)利用其發(fā)電,若發(fā)電機總效率為50%,輸出電壓為240V,輸電線總電阻
R=30Ω,允許損失功率為輸出功率的6%,為滿足用電的需求,則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝
數(shù)比各是多少?能使多少盞“220V,100W”的電燈正常發(fā)光?
答案6∶125235∶11470盞

20xx高考物理復(fù)習(xí)知識點：變壓器電能的輸送

20xx高考物理復(fù)習(xí)知識點：變壓器電能的輸送

1.如圖13-2-1所示是一臺理想自耦變壓器，在a、b之間接正弦交流電，A、V分別為理想交流電流表和交流電壓表。若將調(diào)壓端的滑動頭P向上移動，則
A.電壓表V的示數(shù)變大
B.變壓器的輸出功率變大
C.電流表A的示數(shù)變小
D.電流表A的示數(shù)變大
2.如圖13-2-2所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1100匝，副線圈匝數(shù)n2=220匝，交流電源的電壓u=V，電阻R=44Ω，電壓表、電流表均為理想電表，則下列說法錯誤的是()
A.交流電的頻率為50Hz
B.電流表A1的示數(shù)為0.2A
C.電流表A2的示數(shù)約為1.4A
D.電壓表的示數(shù)為44V
3.如圖13-2-3所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有三只燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R，原線圈接有一個理想的電流表.開始時開關(guān)S接通，當(dāng)S斷開時，以下說法正確的是()
A.原線圈兩端P、Q間的輸入電壓減小
B.等效電阻R上消耗的功率變大
C.原線圈中電流表示數(shù)變大
D.燈泡L1和L2變亮
4.下列各圖是電子技術(shù)中的常用電路，其中乙圖中的電容器的電容C較小，丙圖中的電容器的電容C較大.a、b是部分電路的輸入端，其中輸入的高頻成分用～～表示，低頻成分用～表示，直流成分用-表示.關(guān)于負(fù)載電阻R中得到的電流特征，下列說法中正確的是()
A.圖甲中R得到的是交流成分B.圖乙中R得到的是高頻成分
C.圖乙中R得到的是低頻成分D.圖丙中R得到的是直流成分
5.在微波爐是人類為解決人類在太空中生活需要加熱食品發(fā)明的新型爐灶，現(xiàn)在這種爐灶已經(jīng)走進(jìn)了尋常百姓家，微波爐中的變壓系統(tǒng)中有如圖13-2-5所示的變壓器，當(dāng)原線圈繞組n1上加220V、50HZ的正弦交流電壓時，在副線圈繞組n2上產(chǎn)生了3.4V的低壓交變電壓，在另一副線圈繞組n3上產(chǎn)生2000V的高壓交變電壓，若微波爐中的變壓器可以視為理想變壓器，則其原、副線圈繞組中的下列物理量一定相等的是()
①交流電的頻率;②交變磁通量的最大值;③交流電的傳播速度;④交變磁通量的變化量;⑤交流電的最大值;⑥交流電的周期;⑦電功率
A.①③⑤⑥⑦B。①②③④⑦C。①②④⑥⑦D。②③④⑤⑥
6.小型水力發(fā)電站的發(fā)電機有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過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)降低電壓后再輸送至各用戶.設(shè)變壓器都是理想的，那么在用電高峰期，隨用電器電功率的增加將導(dǎo)致()
A.升壓變壓器初級線圈中的電流變小B.升壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小
C.高壓輸電線路的電壓損失變大D.降壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小
7.如圖13-2-6所示，L1和L2是高壓輸電線，利用甲、乙可以測輸電線路電壓和電流。若已知甲的原副線圈匝數(shù)比為1000：1，乙的原副線圈匝數(shù)比為1：l00，并且已知加在電壓表兩端的電壓為220V，通過電流表的電流為10A，則()
A.甲是電壓互感器
B.乙是電流互感器
C.輸電線的輸送功率為2.2×l08W
D.輸電線的輸送功率為2.2×104W
8.某發(fā)電廠原來用11kV的交流電壓輸電，后來改用升壓變壓器將電壓升高到220kV輸電，輸送的電功率都是P，若輸電線路的電阻為R，則下列說法中正確的是()
A.據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的電流降為原來的1/20
B.據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的電流增為原來的20倍
C.據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的功率損耗減為原來的1/400
D.據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的功率損耗將增大為原來的400倍
9.某發(fā)電站能通過燃燒煤來發(fā)電，每1kg煤放熱500J熱能，熱熊發(fā)電效率為0.8，發(fā)電站通過升壓器，輸電線和降壓器把電能輸送給生產(chǎn)和照明組成的用戶，發(fā)電機輸出功率是100kW，輸出電壓為250V，升壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶25，輸電線上的功率損失為輸出功率的4%，用戶需要的電壓為220V，則：
(1)輸電線的電阻和降壓器的匝數(shù)比為多少?
(2)若有60kW分配給生產(chǎn)用電，其余電能用于照明，那么可裝25W的電燈多少盞?
10.黑光燈是利用物理方法滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)擊斃。(2)如圖是高壓電網(wǎng)的工作電路示意圖，變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓，輸送到高壓電網(wǎng)，電網(wǎng)相鄰兩電極間距離為0.5cm?？諝庠诔爻合卤粨舸┑呐R界電場強度為6220V/cm，為防止兩電極間空氣被擊穿而造成短路，變壓器的初、次級線圈匝數(shù)比n1:n2應(yīng)滿足什么條件?
11.一小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶，已知發(fā)電機的輸出功率為為50kW,輸出電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1:5，兩個變壓器間的輸電導(dǎo)線的總電阻為15Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220V，變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中電抗造成電壓的損失不計，求：
(1)升壓變壓器副線圈的端電壓;
(2)輸電線上損耗的電功率;
(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比.
12.如圖13-2-8所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)，接入電壓的電路中。
(1)要求在兩組副線圈上分別得到電壓，，它們的匝數(shù)，分別為多少?
(2)若在兩副線圈上分別接上、的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少?

高考物理基礎(chǔ)知識要點復(fù)習(xí) 變壓器、電能的輸送

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)全案：5.2變壓器、電能的輸送（選修3-2）
【考綱知識梳理】
一、變壓器及其原理
1、構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個閉合鐵心上構(gòu)成所謂的變壓器。
2、作用：在輸送電能的過程中改變電壓。
3、原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
4、特征：正因為是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改變交流電壓。
5、理想變壓器的基本關(guān)系式:
（1）輸出功率決定輸入功率，理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，即=。
（2）變壓比:，
（3）電流關(guān)系:，
（4）若干副線圈時:
,;或
6、幾種常用的變壓器
(1)自耦變壓器
圖是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈。如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓。
調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示。線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓U1。移動滑動觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。
(2)互感器
互感器也是一種變壓器。交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測量高電壓和大電流。用變壓器把高電壓變成低電壓，或者把大電流變成小電流，這個問題就可以解決了。這種變壓器叫做互感器。互感器分電壓互感器和電流互感器兩種。
a、電壓互感器
電壓互感器用來把高電壓變成低電壓，它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表。根據(jù)電壓表測得的電壓U2和銘牌上注明的變壓比(U1/U2)，可以算出高壓電路中的電壓。為了工作安全，電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地。
b、電流互感器
電流互感器用來把大電流變成小電流。它的原線圈串聯(lián)在被測電路中，副線圈上接入交流電流表。根據(jù)電流表測得的電流I2和銘牌上注明的變流比(I1/I2)，可以算出被測電路中的電流。如果被測電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。
二、電能的輸送
1.關(guān)鍵:減少電功率損失和電壓損失
（1）功率損失：遠(yuǎn)距離輸送電能，由于輸電線上的電流熱效應(yīng)，電能轉(zhuǎn)化為熱能。出現(xiàn)功率損失。。
（2）電壓損失：遠(yuǎn)距離輸送電能，線路中電阻R上消耗部分電壓。。
2方法:根據(jù)再加上
（1）減小輸電導(dǎo)線的電阻,如采用電阻率小的材料;加大導(dǎo)線的橫截面積，
（2）提高輸電電壓,減小輸電電流，
【要點名師精解】
一、理想變壓器及其原、副線圈基本量的關(guān)系
【例1】（09年江蘇物理）6．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1：5，原線圈兩端的交變電壓為氖泡在兩端電壓達(dá)到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有
A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz
B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100V
C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大
D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變
解析：A選項：交變電壓的頻率為Hz，一個周期內(nèi)電壓兩次大于100V，即一個周期內(nèi)氖泡能兩次發(fā)光，所以其發(fā)光頻率為100Hz，A選項正確。
B選項：由交變電壓的瞬時值表達(dá)式知，原線圈兩端電壓的有效值為V=20V，由得副線圈兩端的電壓為V，電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，B選項正確。C選項：開關(guān)斷開前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C選項錯誤。D選項：斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D選項錯誤。
答案：AB
名師點評：本題主要考查變壓器的知識，要能對變壓器的最大值、有效值、瞬時值以及變壓器變壓原理、功率等問題徹底理解。
二、理想變壓器的動態(tài)分析
1、原線圈電壓U1由提供原線圈電壓的電源決定，
2、輸入電壓決定輸出電壓，即隨著的變化而變化，因為，所以只要不變化，不論負(fù)載如何變化，不變。
3、輸出電流決定輸入電流。
在輸入電壓不變的情況下，不變。若負(fù)載電阻R增大，則由公式得：輸出電流減小，由=知輸入電流亦隨著減小；反之，若負(fù)載電阻R減小，則輸出電流增大，輸入電流亦隨著增大。
4、輸出功率決定輸入功率，
理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等，即=。在輸入電壓不變的情況下，不變。當(dāng)用電負(fù)荷增加，輸出功率增大，輸入功率也隨著增大；反之，當(dāng)用電負(fù)荷減小，則輸出功率減小，輸入功率也隨著減小。
（1）變壓器空載時,無電流、無功率輸出,所以輸入功率也為零，
（2）當(dāng)副線圈短路時,I2無限大,I1也無限大將燒壞變壓器，
5、動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：
U1P1
【例2】（09年山東卷）19．某小型水電站的電能輸送示意圖。發(fā)電機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n，n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則
A．B．C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率

解析：ABC選項：根據(jù)變壓器工作原理可知，，由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有，所以，A選項正確，BC選項不正確。
D選項：升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線損失功率，D選項正確。
答案：AD
名師點評：理想變壓器的兩個基本公式是：
⑴，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。
⑵，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。只有當(dāng)變壓器只有一個副線圈工作時，才有。
遠(yuǎn)距離輸電，從圖中應(yīng)該看出功率之間的關(guān)系是：P1=P2，P3=P4，P1/=Pr=P2。電壓之間的關(guān)系是：。電流之間的關(guān)系是：。輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。分析和計算時都必須用，而不能用。特別重要的是要會分析輸電線上的功率損失。
【感悟高考真題】
1、（20xx?全國卷2）19.圖中為一理想變壓器，其原線圈與一電壓有效值不變的交流電源相連：P為滑動頭?，F(xiàn)令P從均勻密繞的副線圈最底端開始，沿副線圈勻速上滑，直至白熾燈L兩端的電壓等于其額定電壓為止。用表示流過原線圈的電流，表示流過燈泡的電流，表示燈泡兩端的電壓，表示燈泡消耗的電功率（這里的電流、電壓均指有效值：電功率指平均值）。下列4個圖中，能夠正確反映相應(yīng)物理量的變化趨勢的是
答案：BC
解析：副線圈是均勻密繞的且滑動頭勻速上滑，說明副線圈的匝數(shù)在均勻增大，由變壓器的變壓比，得均勻增大（k為單位時間增加的匝數(shù)），C正確。燈泡兩端的電壓由零增大時其電阻增大，描繪的伏安特曲線為B。燈泡的功率先增大的快（電阻小）后增大的慢（電阻大），D錯誤。原線圈功率等于燈泡功率是增大的，所以原線圈電流一定增大，A錯誤。
【命題意圖與考點定位】考查理想變壓器和燈泡的伏安特曲線知識。
2、（20xx?天津卷）7.為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1，A2，導(dǎo)線電阻不計，如圖所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后
A.A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變
B.A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大
C.V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大
D.V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變
答案：AD
3、（20xx?重慶卷）17.輸入電壓為220V，輸出電壓為36V的變壓器副線圓燒壞，為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈，如題17圖所示，然后將原線圈接到220V交流電源上，測得新繞線圈的端電壓為1V，按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為：
A1100、360B1100、180
C2200、180D220、360
【答案】B
【解析】對新繞線的理想變壓器，根據(jù)變壓比公式得
變壓器燒壞前，同理，B正確。
4、（20xx?江蘇卷）7.在如圖多事的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有
A．升壓變壓器的輸出電壓增大
B．降壓變壓器的輸出電壓增大
C．輸電線上損耗的功率增大
D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大
【解析】逐項判斷
A.應(yīng)不變，A錯誤；
B.，,，因P變大，I變大，所以U損變大，所以降壓變壓器初級電壓U3變小，B錯誤；
C.,因P變大，所以P損變大，C正確；
D.，因P變大，所以比值變大，D正確；
本題選CD。本題考查電能的輸送，通常考查電壓的變化引起其它變化，本題考查考查功率的變化引起其它變化，有新意。本題難度：中等。
5、（20xx?福建卷）13．中國已投產(chǎn)運行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設(shè)甲、乙兩地原采用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?br> A．P/4B．P/2C．2PD．4P
答案：A
解析：由可知當(dāng)輸出電壓由500kv升高到1000kv時，電路中的電流將減為原來的一半；由可知電路中損耗的功率變?yōu)樵瓉淼摹?br> 【命題特點】本題以高壓輸電這一生活情境為背景，相應(yīng)了“兩會”提出的節(jié)能減排的建議，考查了用遠(yuǎn)程高壓輸電減小能耗的知識點，具有實際意義。
【啟示】高考復(fù)習(xí)中應(yīng)注重物理問題聯(lián)系生活實際。
6、（20xx?山東卷）19．一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭。
A．副線圈輸出電壓的頻率為50Hz
B．副線圈輸出電壓的有效值為31V
C．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小
D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增加
答案：AD
解析：
A.周期，頻率，A正確；
B.原線圈輸入電壓的有效值為，所以，副線圈輸出電壓的有效值為，B錯誤；
C.根據(jù)，所以，不變。C錯誤；
D.變壓器的輸出功率，P向右移動時，電阻變小，變壓器的輸出功率增加，D正確。
本題選AD。本題考查變壓器原理和交流電圖象。
難度：容易。
7、（20xx?浙江卷）17.某水電站，用總電阻為2.5的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3106KW。現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是
A.輸電線上輸送的電流大小為2105A
B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV
C.若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108KW
D.輸電線上損失的功率為P＝U2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻
答案：B
8.（09?廣東物理?9）圖為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示意圖。關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，下列表述正確的是（ABD）
A．增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失
B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗
C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小
D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好
解析：依據(jù)輸電原理，電路中的功率損耗，而,增大輸電線的橫截面積，減小輸電線的電阻，則能夠減小輸電線上的功率損耗，A正確；由P=UI來看在輸送功率一定的情況下，輸送電壓U越大，則輸電電流越小，則功率損耗越小，B正確；若輸電電壓一定，輸送功率越大，則電流I越大，電路中損耗的電功率越大，C錯誤；輸電電壓并不是電壓越高越好，因為電壓越高，對于安全和技術(shù)的要求越高，因此并不是輸電電壓越高越好，D正確。
9.（09?海南物理?9）一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻．到目的地經(jīng)變壓器降壓，負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡（220V、60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%,變壓器和的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則（ABD）
A．原、副線圈電流分別為和20A
B．原、副線圈電壓分別為和220V
C．和的變壓比分別為1：50和40：1
D．有盞燈泡（220V、60W）正常發(fā)光
10.（09?海南物理?12）鉗型表的工作原理如圖所示。當(dāng)通有交流電的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于通過環(huán)形鐵芯的磁通量與導(dǎo)線中的電流成正比，所以通過偏轉(zhuǎn)角度的大小可以測量導(dǎo)線中的電流。日常所用交流電的頻率在中國和英國分別為50Hz和60Hz。現(xiàn)用一鉗型電流表在中國測量某一電流，電表讀數(shù)為10A；若用同一電表在英國測量同樣大小的電流，則讀數(shù)將是A。若此表在中國的測量值是準(zhǔn)確的，且量程為30A；為使其在英國的測量值變?yōu)闇?zhǔn)確，應(yīng)重新將其量程標(biāo)定為A．
答案：1225
11.（09?四川?17）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1＝20，R2＝30，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則（C）
A.交流電的頻率為0.02Hz
B.原線圈輸入電壓的最大值為200V
C.電阻R2的電功率約為6.67W
D.通過R3的電流始終為零
解析：根據(jù)變壓器原理可知原副線圈中電流的周期、頻率相同，周期為0.02s、頻率為50赫茲，A錯。由圖乙可知通過R1的電流最大值為Im＝1A、根據(jù)歐姆定律可知其最大電壓為Um＝20V，再根據(jù)原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比可知原線圈輸入電壓的最大值為200V、B錯；因為電容器有通交流、阻直流的作用，則有電流通過R3和電容器，D錯；根據(jù)正弦交流電的峰值和有效值關(guān)系并聯(lián)電路特點可知電阻R2的電流有效值為I＝、電壓有效值為U＝Um/V，電阻R2的電功率為P2＝UI＝W、C對。
【考點精題精練】
1、（20xx?北京東城區(qū)二模）如圖所示，理想變壓器的a、b端加上茜一交流電壓（電壓有效值保持不變），副線圈d端所接燈泡L恰好正常發(fā)光。此時滑線變阻器的滑片P于圖示位置?，F(xiàn)將滑片下移（導(dǎo)線電阻不計），則以下說法中正確的是（）
A．燈仍能正常發(fā)光，原線圈輸入電流變小
B．燈不能正常發(fā)光，原線圈輸入功率變大
C．燈不能正常發(fā)光，原線圈輸入電壓變大
D．燈仍能正常發(fā)光，原線圈輸入功率不變
2、（20xx?北京市宣武區(qū)二模）正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照圖（1）所示的方式連接，R=10Ω，交流電壓表的示數(shù)是10V。若圖（2）是該交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象，則（）
A．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是
B．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是（V）
C．通過R的電流隨時間t變化的規(guī)律是（V）
D．通過R的電流隨時間t變化的規(guī)律是（A）
3、（20xx?北京市崇文區(qū)二模）如圖所示，水平金屬圓盤置于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，隨盤繞金屬轉(zhuǎn)軸以角速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，盤的中心及邊緣處分別用金屬滑片與一理想變壓器的原線圈相連。已知圓盤半徑為r，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n，變壓器的副線圈與一電阻為R的負(fù)載相連。不計圓盤及導(dǎo)線的電阻，則下列說法中正確的是（）
A．變壓器原線圈兩端的電壓為
B．變壓器原線圈兩端的電壓為
C．通過負(fù)載R的電流為
D．通過負(fù)載R的電流為
4.一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶5.原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖所示．副線圈僅接入一個10Ω的電阻．則()
A．流過電阻的電流是20A
B．與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是1002V
C．經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是6×103J
D．變壓器的輸入功率是1×103W
解析：考查正弦交變電流有效值、最大值意義及理想變壓器的相關(guān)知識．由輸入電壓圖象可知輸入電壓的有效值為220V，故副線圈輸出電壓的有效值為100V，接入副線圈的電阻為10Ω，故電流有效值為10A，A項錯；與電阻并聯(lián)的電壓表讀數(shù)即為副線圈電壓有效值100V，B項錯；根據(jù)Q＝I2Rt＝102×10×60J＝6×104J，C項錯；由變壓器輸入功率等于輸出功率可知，P＝IU＝10×100＝1000W，D項正確．
答案：D

5．2008年春節(jié)前后，我國南方部分省市的供電系統(tǒng)由于氣候原因遭到嚴(yán)重破壞．為此，某小區(qū)啟動了臨時供電系統(tǒng)，它由備用發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖所示，發(fā)電機的電動勢e＝4802sin(100πt)V(不考慮其內(nèi)阻)，圖中R表示輸電線的電阻．滑動觸頭P置于a處時，用戶的用電器恰好正常工作，在下列情況下，要保證用電器仍能正常工作，則()
A．若A2示數(shù)為2A，R＝10Ω，則原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1
B．若A2示數(shù)為2A，R＝10Ω，則原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶1
C．當(dāng)發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動使V1示數(shù)小于正常值，用電器不變時，應(yīng)使滑動觸頭P向下滑動
D．如果V1示數(shù)保持正常值不變，那么當(dāng)用電器增加時，滑動觸頭P應(yīng)向上滑
解析：若A2的示數(shù)為2A，R＝10Ω，用戶電壓220V，電壓表V2示數(shù)U2＝220V＋I(xiàn)2R＝240V，電壓表V1示數(shù)(有效值)U1＝480V，原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，故選項A對、B錯；由n1∶n2＝U1∶U2，若U1變小，則n2應(yīng)變大，故選項C錯；當(dāng)用電器增加時，副線圈中的電流增加，輸電線電阻R上的電壓增大，副線圈兩端的電壓應(yīng)增大，故滑動觸頭P應(yīng)向上滑，故選項D對．
答案：AD
6．正弦交流電經(jīng)過匝數(shù)比為n1n2＝101的變壓器與電阻R、交流電壓表V、交流電流表A按如圖甲所示方式連接，R＝10Ω.圖乙是R兩端電壓U隨時間變化的圖象．Um＝102V，則下列說法中正確的是()
A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝2cos100πt(A)
B．電流表A的讀數(shù)為0.1A
C．電流表A的讀數(shù)為210A
D．電壓表的讀數(shù)為Um＝102V
解析：由圖象知T＝2×10－2s，f＝50Hz，ω＝2πf＝100πrad/s，故iR＝2cos100πt(A)，A正確．再根據(jù)I1I2＝n2n1知，I1有效值為0.1A，B正確，C錯誤．電壓表讀數(shù)應(yīng)為副線圈電壓有效值，U＝Um2＝10V，故D錯誤．
答案：AB
7、（20xx?山東省棗莊市一模）如圖所示，兩平行虛線之間存在的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，虛線間的距離為L，金屬圓環(huán)的直徑也是L。圓環(huán)以垂直于磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域。規(guī)定逆時針方向為圓環(huán)中感應(yīng)電流i的正方向，圓環(huán)從左邊界剛進(jìn)入磁場處為位移x的起點。則下列圖象中能表示圓環(huán)中感應(yīng)電流i隨其位移x變化關(guān)系的是（）
A
8、（20xx?山東省德州市高三一模）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，L1、L2、L3為三只規(guī)格均為“9V6W”的相同燈泡，各電表均為理想交流電表，輸入端接入如圖乙所示的交變電壓，則以下說法中不正確的是：
A.電流表的示數(shù)為2A
B.電壓表的示數(shù)為27V
C.副線圈兩端接入耐壓值為9V的電容器恰能正常工作
D.變壓器副線圈中交變電流的頻率為50Hz
答案：BC
9、（20xx?山東省濟南市高三期末檢測考試）如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開始時，開關(guān)S斷開.當(dāng)S接通時，以下說法正確的是（）
A．副線圈兩端MN輸出電壓增大
B．通過燈泡L1的電流增大
C．電流表的示數(shù)增大
D.變壓器的輸入功率變小
答案：C
10.（20xx?浙江省紹興市高三教學(xué)質(zhì)量調(diào)測）如圖所示，等離子氣流（由高溫高壓的等電量的正、負(fù)離子組成）由左方連續(xù)不斷地以速度射入P1和O2兩極板間的勻強磁場中，直導(dǎo)線與P1、P2相連接，線圈A與直導(dǎo)線cd相連接。線圈A內(nèi)存在變化的磁場，且磁感應(yīng)強度B的正方向規(guī)定為向左，已知動和引導(dǎo)線的作用情況為：0～2s內(nèi)互相排斥，2～4s內(nèi)互相吸引。則線圈A內(nèi)磁感應(yīng)強度B隨時間變化的圖象可能是（B）

11.（20xx?吉林市普通中學(xué)高三下學(xué)期期中）一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0，則外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則
A.電壓表○v的示數(shù)為220v
B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次
C.燈泡實際消耗的功率為484w
D.發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J

12（20xx?江蘇鹽城中學(xué)高三一模）如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈匝數(shù)n2＝220匝，交流電源的電壓，電阻R＝44Ω，電壓表、電流表均為理想電表．則下列說法正確的是
A．交流電的頻率為50Hz
B．電阻R上的功率為44W
C．電流表A2的示數(shù)約為A
D．電壓表的示數(shù)為44V
13.（20xx?安徽省合肥市高三第一次教學(xué)質(zhì)量檢測）圖乙為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖像如圖甲所示。發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1.0Ω，外接燈泡的電阻為9.0Ω，則（）

A．電壓表的示數(shù)為6V
B．在的時刻，穿過線圈磁通量為零
C．若線圈轉(zhuǎn)速改為25r/s，則電動勢有效值為3V
D．若線圈轉(zhuǎn)速改為25r/s，則通過早燈的電流為1.2A

20xx高三物理考點解析：變壓器電能的輸送

20xx高三物理考點解析：變壓器電能的輸送

考點39變壓器電能的輸送
考點名片
考點細(xì)研究：考試說明將本考點的要求由調(diào)為，對本考點要求有所提高，主要考查內(nèi)容是：(1)理想變壓器；(2)遠(yuǎn)距離輸電等。其中考查到的如：20xx年全國卷第16題、20xx年全國卷第19題、20xx年天津高考第5題、20xx年四川高考第2題、20xx年江蘇高考第4題、20xx年全國卷第16題、20xx年江蘇高考第1題、20xx年海南高考第10題、20xx年安徽高考16題、20xx年天津高考第6題、20xx年廣東高考第15題、20xx年福建高考第15題等。
備考正能量：本考點以選擇題的形式考查，命題熱點是變壓器的電壓、電流和功率關(guān)系的分析計算、變壓器和交變電流的綜合考查、變壓器和動態(tài)電路的綜合考查，遠(yuǎn)距離輸電的計算。預(yù)計今后高考考查形式不會變化，仍將圍繞理想變壓器的電壓、電流和功率關(guān)系展開命題。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1.(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為21。電池和交變電源的電動勢都為6V，內(nèi)阻均不計。下列說法正確的是()

A．S與a接通的瞬間，R中無感應(yīng)電流
B．S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0
C．S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3V
D．S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為21
答案BC
解析由理想變壓器的原理可知，當(dāng)S與a接通電流穩(wěn)定時，由于通過原線圈與副線圈中的磁通量不發(fā)生變化，故在副線圈中無感應(yīng)電流，但在剛接通瞬間，副線圈兩端的電壓不為零，R中有感應(yīng)電流，故A錯誤，B正確；當(dāng)S與b接通穩(wěn)定后，原線圈中接有交變電流，由變壓器的變壓比可得副線圈兩端電壓為3V，C正確；變壓器并不改變交變電流的頻率，D錯誤。
2．如圖甲所示，一理想變壓器給一個小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時，額定功率10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40Ω，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是()

A．變壓器輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝220sinπt(V)
B．電壓表的示數(shù)為220V
C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為111
D．變壓器的輸入功率為110W
答案C
解析由題圖乙可知ω＝＝100πrad/s，則變壓器輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為u＝220sin100πt(V)，A錯誤。小燈泡的額定功率P＝10W，由P＝可得小燈泡的額定電壓U＝20V，小燈泡恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為20V，B錯誤。根據(jù)變壓器變壓公式U1U2＝n1n2，可得＝＝，C正確。根據(jù)額定功率10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率也為10W，D錯誤。
3．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器。如圖所示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是()

答案A
解析電流互感器是測電流的，應(yīng)串聯(lián)在火線上，故B、D選項錯誤；同時，由I1n1＝I2n2知要使I2n1，故A選項正確，C選項錯誤。
4．如圖所示，理想變壓器原線圈兩端的電壓不變，電流表為理想電流表，副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開始時，開關(guān)S斷開。當(dāng)S接通時，以下說法正確的是()

A．副線圈兩端MN輸出電壓減小
B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓減小
C．通過燈泡L1的電流減小
D．原線圈中電流表的示數(shù)減小
答案C
解析當(dāng)S接通時，電路中總電阻減小，交流電源不變，線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端MN輸出電壓不變，輸電線上電流增大，副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大，燈泡L1兩端電壓減小，通過燈泡L1的電流減小，選項A、B錯誤，選項C正確；當(dāng)S接通時，副線圈輸出功率增大，原線圈輸入功率增大，電流表的示數(shù)增大，選項D錯誤。
5．理想變壓器上接有三個完全相同的燈泡，其中一個與該變壓器的原線圈串聯(lián)后接入交流電源，另外兩個并聯(lián)后接在副線圈兩端。已知三個燈泡均正常發(fā)光。該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為()
A．12B．21
C．23D．32
答案B
解析由于三個燈泡相同且均正常發(fā)光，設(shè)正常發(fā)光時的電流為I，則原線圈中電流為I，副線圈中電流為2I，根據(jù)變壓器工作原理得＝＝，B項正確。
6．有一正弦交流電源u＝120sin100πt(V)向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0＝60V，則在一個小時內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時間為()
A．3600sB．1800s
C．2400sD．1200s
答案C

解析如圖所示，畫出一個周期內(nèi)交流電的ut圖象，其中陰影部分對應(yīng)的時間表示霓虹燈不能發(fā)光的時間，由圖且根據(jù)對稱性可知，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為4t1，當(dāng)u＝U0＝60V時可求得t1＝s。一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間：t＝T－4t1＝s，再由比例關(guān)系求得一小時內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時間為：t總＝×s＝2400s，即選項C正確。
7．通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和分別為()
A.，B.2R，
C.，D.2R，
答案D
解析當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k，U2＝kU，此時電線上的電流I＝，線路損耗的功率P1＝I2R＝，當(dāng)匝數(shù)比為nk時，線路損耗功率P2＝，＝，D正確。
8.(多選)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為41，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負(fù)載電阻的阻值R＝11R0，是理想電壓表。現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R＝5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為5.0V，則()

A．此時原線圈兩端電壓的最大值約為34V
B．此時原線圈兩端電壓的最大值約為24V
C．原線圈兩端原來的電壓有效值約為68V
D．原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V
答案AD
解析當(dāng)負(fù)載電阻的阻值減小為R＝5R0時，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律，R兩端電壓為R0兩端電壓的5倍，因為電壓表測量R兩端的電壓，所以UR0＝×5V＝1V，故副線圈兩端電壓為U2＝6V，根據(jù)公式＝可得此時原線圈兩端電壓的有效值為U1＝24V，所以此時原線圈兩端電壓的最大值約為24V≈34V，A正確，B錯誤；因為變化過程中變壓器的輸入電流不變，所以對于副線圈中變化前后電流也不變，則變化后電壓U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，變化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2′＝2U2＝12V，根據(jù)公式＝可得原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V，D正確，C錯誤。
9．圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表的示數(shù)增大了0.2A，電流表的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是()

A．電壓表示數(shù)增大
B．電壓表、示數(shù)均增大
C．該變壓器起升壓作用
D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動
答案D
解析由于變壓器原線圈的電壓不變，因此電壓表、的讀數(shù)均不變，選項A、B均錯誤。由電流表的示數(shù)增大了0.2A，電流表的示數(shù)增大了0.8A，可知，該變壓器起降壓作用，選項C錯誤。由于副線圈的電壓不變，電流表的示數(shù)增大，根據(jù)歐姆定律可知負(fù)載的電阻變小，所以滑動變阻器連入電路的阻值變小，選項D正確。
10.(多選)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。原線圈通過一理想電流表接正弦交流電源，一個二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端。假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大。用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()

A．UabUcd＝n1n2
B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小
C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大
D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍
答案BD
解析a、b端的電壓為正弦式交變電壓，故電壓表測得的電壓Uab＝。副線圈兩端電壓也為正弦式交變電壓，但由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，從而使c、d兩端的電壓成為脈動直流電，由有效值定義可得T＝×，即Ucd＝，故UabUcd＝＝n1n2，A錯誤。因R增大時消耗的功率P＝減小，原線圈輸入功率減小，故U1不變時I1減小，B正確。由UabUcd＝n1n2可知Ucd與負(fù)載的阻值無關(guān)，C錯誤。將二極管短路時R兩端電壓成為正弦式交變電壓，其有效值Ucd′＝，故此時R消耗的功率P′＝為原來的2倍，原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確。
二、真題與模擬
11．20xx·全國卷]一含有理想變壓器的電路如圖所示，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，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()

A．2B．3
C．4D．5
答案B
解析設(shè)原、副線圈匝數(shù)比為n，根據(jù)能量守恒，當(dāng)S斷開時，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；當(dāng)S閉合時，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，聯(lián)立解得n＝3，所以B正確。
12．20xx·全國卷](多選)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，兩燈均能正常發(fā)光，下列說法正確的是()

A．原、副線圈匝數(shù)比為91
B．原、副線圈匝數(shù)比為19
C．此時a和b的電功率之比為91
D．此時a和b的電功率之比為19
答案AD
解析由題意知U＝10U燈，a、b均正常發(fā)光，則變壓器輸入電壓U1＝9U燈，而輸出電壓U2＝U燈，所以原、副線圈匝數(shù)比n1n2＝U1U2＝91；而I1I2＝n2n1＝19，所以兩燈功率之比PaPb＝U燈I1U燈I2＝19，選項A、D正確。
13．20xx·天津高考]如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是()

A．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大
B．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大
C．當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表A1示數(shù)變大
D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大、A2示數(shù)變大
答案B
解析由于原、副線圈兩端電壓不變，當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭P向上滑動時，連入電路的電阻變大，所在電路總電阻變大，副線圈中電流減小，R1中電流減小，R1消耗的功率減小，A項錯誤；R1中電流減小，則R1兩端電壓減小，而副線圈兩端電壓不變，所以滑動變阻器兩端電壓增大，電壓表示數(shù)變大，B項正確；副線圈中電流減小，原線圈中電流隨之減小，故C項錯誤；若閉合開關(guān)S，負(fù)載電路的總電阻減小，副線圈中電流增大，R1中電流增大，則R1兩端電壓升高，R2兩端電壓減小，A2示數(shù)變小，D項錯誤。
14.20xx·四川高考]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、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．通過原、副線圈電流的比值不變
答案B
解析設(shè)原、副線圈減少的匝數(shù)均為n，則根據(jù)變壓比有，＝，＝，由于U2′＝U1，U2＝U1，因此U2′小于U2，即副線圈兩端的電壓變小，小燈泡變暗，A項錯誤，B項正確；由于匝數(shù)比變化，因此原、副線圈兩端電壓的比值和通過原、副線圈電流的比值均發(fā)生變化，C、D項錯誤。
15．20xx·江蘇高考]如圖所示，一自耦變壓器環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動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，c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)到N點的過程中()

A．U2U1，U2降低B．U2U1，U2升高
C．U22R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時()

A.、兩表的示數(shù)相同
B．L1、L2兩燈泡的亮度相同
C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率
D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓
答案D
解析設(shè)兩電流表示數(shù)分別為IA1、IA2，則IA2＝。由題意知，升壓變壓器的升壓比與降壓變壓器的降壓比相等、設(shè)為k，由變壓器匝數(shù)與電流、電壓的關(guān)系可知，升壓變壓器副線圈兩端電壓U2＝kU，降壓變壓器副線圈中電流I4＝kIA1，U4＝I4RL＝kIA1RL，則降壓變壓器原線圈兩端電壓U3＝kU4＝k2IA1RL，則IA1＝，解得IA1＝，則1，故IA11，故兩燈泡亮度不同，選項B錯誤；由P＝I2R可知，PR1