2019届高考物理复习练习：第十一章 第2讲 变压器 电能的输送含解析

第2讲 变压器 电能的输送见学生用书P173微知识1 变压器原理1．构造和原理(如图所示)(1)主要构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。

(2)工作原理：电磁感应的互感现象。

2．理想变压器的基本关系式(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1＞n 2，为降压变压器；若n 1＜n 2，为升压变压器。

(2)电流关系：I 1I 2＝n 2n 1，只适用于只有一个副线圈的情况。

3．互感器(1)电压互感器，用来把高电压变成低电压。

(2)电流互感器，用来把大电流变成小电流。

特别提醒 (1)如果变压器没有漏磁和能量损失，这样的变压器是理想变压器。

(2)变压器只能改变交变电流的电流和电压，不能改变恒定电流的电流和电压。

微知识2 电能的输送 1．输电损耗(1)功率损失：设输电电流为I ，输电线的电阻为R ，则功率损失为ΔP ＝I 2R 。

(2)降低输电损耗的两个途径。

①一个途径是减小输电线的电阻。

由电阻定律R ＝ρlS 可知，在输电距离一定的情况下，为减小电阻，应当用电阻率小的金属材料制造输电线。

此外，还要尽可能增加导线的横截面积。

②另一个途径是减小输电导线中的电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压可以减小输电电流。

2．远距离输电过程的示意图(如图所示)对理想变压器，各物理量的关系为 ①P 1＝P 2，P 2＝P 损＋P 3，P 3＝P 4＝P 用。

②U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝U 3＋U 线，U 3U 4＝n 3n 4。

③n 1I 1＝n 2I 2，I 2＝I 线＝I 3，n 3I 3＝n 4I 4。

一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

) 1．变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。

(×) 2．正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。

(×) 3．变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之增大。

第二节 变压器 电能的输送(对应学生用书第204页)[教材知识速填]知识点1 理想变压器1．构造和原理(如图11-2-1所示)(1)构造：图11-2-1变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． (2)原理：电磁感应的互感现象． 2．基本关系(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2.(2)功率关系：P 入＝P 出．(3)电流关系：①只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1.②有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 3．几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器．(2)互感器⎩⎨⎧电压互感器：把高电压变成低电压.电流互感器：把大电流变成小电流.自耦变压器原理如图11-2-2所示：图11-2-2若AX为输入端，触头a向上移动时，副线圈匝数N2增加，输出电压升高．易错判断(1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率．(√)(2)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压．(×)(3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小．(×)知识点2远距离输电1．输电过程(如图11-2-3所示)图11-2-32．电压损失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR3．功率损失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝ΔU2 R4．输送电流(1)I＝PU(2)I＝U－U′R5．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电导线的电阻R线．由R线＝ρLS知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．(2)减小输电导线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压．易错判断(1)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失．(×)(2)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．(√)(3)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大．(√)[教材习题回访]考查点：变压器的原理1．(沪科版选修3－2 P75T3改编)图11-2-4为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路．当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA，那么电流表的示数是()图11-2-4A．40 mA B．0C．10 mA D．2.5 mA[答案]B考查点：互感器的原理2．(粤教版选修3－2 P59T4改编)如图11-2-5所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压表的示数为220 V，电流表的示数为3 A，则输电线路中的电压和电流分别是()图11-2-5A．11 000 V150 A B．1 100 V15 AC．4.4 V16.7 A D．4.4 V0.06 A[答案]A考查点：远距离高压输电问题3．(人教版选修3－2 P50 T3改编)从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()A．100∶1 B．1∶100C．1∶10 D．10∶1[答案]A考查点：变压器的动态分析问题4．(人教版选修3－2 P44 T5改编)如图11-2-6所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()图11-2-6A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动[答案]D(对应学生用书第205页)理想变压器的基本关系[题组通关]1.如图11-2-7所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin 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( )图11-2-7A ．原线圈的输入功率为220 2 WB ．电流表的读数为1 AC ．电压表的读数为110 2 VD ．副线圈输出交流电的周期为50 sB [理想变压器原线圈两端电压的有效值为U 1＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2U 1n 1＝110 V ，即电压表的读数为110 V ，通过负载电阻的电流I 2＝U 2R ＝11055 A ＝2 A ，则副线圈的输出功率P ＝U 2I 2＝110×2 W ＝220 W ，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W ，故选项A 、C 错误． 由n 1I 1＝n 2I 2得I 1＝n 2I 2n 1＝1 A ，即电流表的读数为1 A ，选项B 正确．由u ＝2202sin 100πt (V)可知，角速度ω＝100π rad/s ，原线圈所接交流电的周期T ＝2πω＝0.02 s ，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s ，选项D 错误．]2．(2016·全国Ⅰ卷)一含有理想变压器的电路如图11-2-8所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，○A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图11-2-8A ．2B ．3C ．4D ．5B [设原、副线圈的匝数比为k ，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I 时，副线圈电流为kI ；原线圈电流为4I 时，副线圈电流为4kI .根据变压器的输入功率等于输出功率得 UI －I 2R 1＝(kI )2(R 2＋R 3) 4UI －(4I )2R 1＝(4kI )2R 2 联立两式代入数据解得k ＝3 选项B 正确．](2018·黄冈模拟)如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V 的正弦式交流电源上，两副线圈匝数分别为n 2＝16，n 3＝144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36V18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中不正确的是()A．原线圈的匝数为880B．当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 2 VC．当开关接2时，灯泡消耗的功率约为18 WD．当开关接2时，灯泡消耗的功率约为11 WC[由n1n3＝U1U L得n1＝880，所以选项A正确；当开关接2时，有n1n2＋n3＝U1U，解得U＝40 V，设交流电的周期为T，由U2R·T2＝U′2R T，可得灯泡两端电压的有效值为U′＝20 2 V，灯泡电阻为R＝U2LP L＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P＝U′2R＝1009W≈11 W，即选项C错误，B、D正确．]1．匝数比不变的情况(如图11-2-9所示)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．图11-2-9(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化． 2．负载电阻不变的情况(如图11-2-10所示)图11-2-10(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R 和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化． [多维探究]考向1 匝数比不变、负载变化的情况1．(2018·淄博模拟)如图11-2-11所示，理想变压器原、副线圈接有额定电压均为20 V 的灯泡a 和b .当输入u ＝2202sin 100πt (V)的交变电压时，两灯泡均能正常发光．设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是( )图11-2-11A ．原、副线圈匝数比为11∶1B ．原、副线圈中电流的频率比为11∶1C ．当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，灯泡b 变亮D ．当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，灯泡a 变亮[题眼点拨] “两灯泡均能正常发光”可求出原线圈两端电压． D [两灯均正常发光，则原线圈输入的电压为：U 1＝U －U 灯＝(220－20) V ＝200 V ，副线圈电压：U 2＝U 灯＝20 V ，根据理想变压器变压比：n 1n 2＝U 1U 2＝20020＝101，故A 错误；变压器不改变交流电的频率，即频率比为1∶1，故B 错误；当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，阻值减小，副线圈电流变大，根据n 1n 2＝I 2I 1，可知原线圈电流变大，灯泡a 分担的电压变大，原线圈输入的电压变小，所以灯泡a 变亮，b 变暗，故C 错误，D 正确．] 考向2 匝数比改变，负载不变的情况2．(多选)如图11-2-12所示，电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原、副线圈中的电流．下列说法中正确的是( )【导学号：84370476】图11-2-12A ．保持U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小B ．保持U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小C ．保持U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大D ．保持U 1不变，S 由a 切换到b ，则变压器的输入功率增大BC [S 由b 切换到a 时，副线圈匝数增多，则输出电压U 2增大，电流I 2增大，R 消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故I1增大．S由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减小，输出电流I2减小，所以根据P2＝I2U2，P2减小；又因P1＝P2，所以变压器输入功率减小．由以上分析可知，正确选项为B、C.]考向3负载和匝数比都变化的情况3．(多选)(2018·太原模拟)如图11-2-13所示，理想变压器的原线圈接u＝U0co100πt 的交变电流，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是()图11-2-13A．交变电流的频率为50 HzB．若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大C．若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大D．若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则通过原线圈的电流一定减小[题眼点拨]①“仅使P向A滑动”说明与R并联的副线圈匝数变多；②“仅使电阻R增大”，由P＝U2R说明变压器的输出功率变小．ABD[根据ω＝2πf可得ω＝2πf＝100π rad/s，解得f＝50 Hz，A正确；若仅将触头P向A端滑动，则副线圈匝数增大，根据U1U2＝n1n2可得副线圈输入电压增大，即R两端的电压增大，根据P＝U2R可得电阻R消耗的电功率增大，B正确；若仅使电阻R增大，R两端电压不变，根据P＝U2R可得电阻R消耗的功率减小，即副线圈消耗的功率减小，所以原线圈输入功率减小，C错误；若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，根据U1 U2＝n1n2可得副线圈两端的电压减小，根据I＝UR可得通过R的电流减小，即副线圈中的电流减小，根据公式I1I2＝n2n1，原线圈中的电流一定减小，D正确．]远距离输电1．理清三个回路图11-2-14(1)电源回路：该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机．(2)输送回路：I2＝I3＝I线，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.(3)用户回路：I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用．2．抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是：U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是：U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4. 3．理解两个损失(1)电压损失：ΔU ＝I 线R 线． (2)功率损失：P 损＝I 2线R 线＝ΔU 2R 线.4．掌握一个守恒能量守恒关系式：P 1＝P 线损＋P 用户．[母题] 如图11-2-15为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )图11-2-15A ．⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m 4rB ．⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4rC ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2rD ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r【自主思考】(1)计算输电线上损失功率的公式是什么？ [提示] P 损＝I 22R 线．(2)公式I 2＝PU 2中，U 2是最大值，还是有效值？[提示] 有效值．C [升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m2；由变压关系可得U1U2＝n1n2，则U2＝n2U m2n1；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2＝PU2＝2n1Pn2U m，则输电线上损失的电功率为ΔP＝I22(2r)＝4n21P2rn22U2m，故选项C正确．][母题迁移]迁移1远距离输电与变压器的动态分析相结合1．(多选)(2018·德州模拟)如图11-2-16所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表．设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时()【导学号：84370477】图11-2-16A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率增大BCD[因为输入电压和变压器匝数比都不变，所以电压表V1、V2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故A错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B正确；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；因为输电线上的电流增大，所以线路损耗的功率增大，故D正确．故选：BCD.]迁移2远距离输电与互感器相结合2．(多选)(2018·青岛模拟)如图11-2-17所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为10 Ω，则下列说法正确的是()图11-2-17A．采用高压输电可以增大输电线中的电流B．升压变压器的输出电压U2＝2 000 VC．用户获得的功率为19 kWD．将P下移，用户获得的电压将增大BC[根据高压输电原理，提高输电电压，输电电流减小，A错误；根据电流互感器的原理，输电电流：I输＝101×1 A＝10 A，输电电压：U2＝PI＝20×10310V＝2 000 V，B正确；输电线上的功率损失：P损＝I2R＝102×10 W ＝1 kW，用户获得的功率为：P用＝P输－P损＝20 kW－1 kW＝19 kW，C 正确；将P下移，降压变压器原线圈匝数增加，根据变压器的变压规律，副线圈的电压减小，用户获得的电压将减小，D错误．故选BC.]迁移3远距离输电与传感器相结合3．(多选)如图11-2-18甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW，则下列说法中正确的有()图11-2-18A．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB．远距离输电线路损耗功率为180 kWC．当出现火警时，电压表V的示数变小D．当出现火警时，输电线上的电流变小AC[由题图乙知交变电流的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入电压有效值为250 V，根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为25 000 V，所以输电线中的电流为30 A，输电线损失的电压为ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，输电线路损耗功率为ΔP ＝ΔU·I＝90 kW，B错误；当出现火警时传感器R2阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输电线上电流变大，电压变大，降压变压器输入、输出电压都变小，定值电阻的分压增大，电压表V的示数变小，C正确，D 错误．]。

专题10.2变压器电能的输送1．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。

当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2P1分别为 ( )A.PRkU，1nB．(PkU)2R，1nC.PRkU，1n2D．(PkU)2R，1n2答案：D解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2＝kU，此时输电线上的电流I＝PkU，线路损耗的功率P1＝I2R＝P2RkU2，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2＝P2RnkU2，则P2P 1＝1n2，D选项正确。

2.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。

一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。

已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为 220V的交流电源上。

当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。

设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为 ( )A．380V和5.3A B．380V和9.1AC．240V和5.3A D．240V和9.1A答案：B3.如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n1和n2，所接负载4R1＝R2，当只闭合S1时，电流表示数为1A，当S1和S2都闭合时，电流表示数为2A，则n1︰n2为 ( )A．1︰1 B．1︰2C．1︰3 D．1︰4答案：B4．如图所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是 ( )A．在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗B．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D．甲、乙两图中的电表均为交流电流表答案：C解析：甲图为电压互感器、乙图为电流互感器。

板块三 限时规范特训时间：45分钟满分：100分 一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。

其中1～6为单选，7～10为多选)1．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V ，6 W ”的小灯泡并联在副线圈的两端。

当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )A ．120 V ,0.10 AB ．240 V ,0.025 AC ．120 V ,0.05 AD ．240 V ,0.05 A 答案 D解析 副线圈电压U 2＝12 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 1＝240 V ，副线圈中电流I 2＝2·P U ＝1 A ，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝0.05 A ，D 选项正确。

2．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：u ＝2202sin100πt (V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V 22 W ”的灯泡10个，灯泡均正常发光。

除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( )A ．变压器原、副线圈匝数比为102∶1B ．电流表示数为1 AC ．电流表示数为10 AD ．副线圈中电流的频率为5 Hz答案 B解析 由u ＝2202sin100πt (V)可知，输入电压的有效值U 1＝22022V ＝220 V ，又知在输出端10个灯泡并联且正常发光，则知输出端电压的有效值U 2＝22 V ，则n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝10∶1，A 选项错。

灯泡正常发光时的电流I ＝P U ＝1 A ，输出端10个灯泡均正常发光，总电流I 2＝10I ＝10 A ，根据I 1∶I 2＝n 2∶n 1，得出电流表示数I 1＝1 A ，B 选项对，C 选项错。

变压器中输出电流的频率与输入电流的频率是一致的f ＝100π2πHz ＝50 Hz ，D 选项错。

3.[2017·四川广元二模]一理想降压变压器原、副线圈匝数比为k ，原线圈与阻值为4R 0的电阻串联后，接入有效值为25 V 的正弦式交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，当负载电阻的阻值R ＝5R 0时，理想电压表的示数为5 V 。

第2讲 变压器 电能的输送
板块一 主干梳理·夯实基础
1．构造：如图所示。

变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。

(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

(2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫次级线圈。

2．工作原理：电磁感应的互感现象。

3．理想变压器的基本关系式
(1)功率关系：P 入＝P 出。

(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2
，若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器。

(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1
； 有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。

4．几种常用的变压器
(1)自耦变压器(也叫调压变压器)。

(2)互感器 ①电压互感器，可以把高电压降为低电压； ②电流互感器，可以把强电流降为弱电流。

【知识点2】 远距离输电 Ⅰ
1．输电过程(如图所示
)
2．电压损失。

2019届高考物理一轮复习讲义第二节 变压器 电能的输送(对应学生用书第204页)[教材知识速填]知识点1 理想变压器1．构造和原理(如图11­2­1所示)(1)构造：图11­2­1变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． (2)原理：电磁感应的互感现象．2．基本关系(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2.(2)功率关系：P 入＝P 出．(3)电流关系：①只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1.②有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n .3．几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：把高电压变成低电压.电流互感器：把大电流变成小电流.自耦变压器原理如图11­2­2所示：图11­2­2若AX 为输入端，触头a 向上移动时，副线圈匝数N 2增加，输出电压升高．易错判断(1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率．(√) (2)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压．(×) (3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小．(×)知识点2 远距离输电1．输电过程(如图11­2­3所示)图11­2­32．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′ (2)ΔU ＝IR3．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝U 2R4．输送电流(1)I ＝P U(2)I ＝U －U ′R5．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电导线的电阻R线．由R线＝ρLS知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．(2)减小输电导线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压．易错判断(1)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失．(×)(2)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．(√)(3)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大．(√)[教材习题回访]考查点：变压器的原理1．(沪科版选修3－2 P75T3改编)图11­2­4为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路．当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA，那么电流表的示数是( )图11­2­4A．40 mA B．0C．10 mA D．2.5 mA[答案]B考查点：互感器的原理2．(粤教版选修3－2 P59 T4改编)如图11­2­5所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压表的示数为220 V，电流表的示数为3A，则输电线路中的电压和电流分别是( )图11­2­5A．11 000 V 150 A B．1 100 V 15 AC．4.4 V 16.7 A D．4.4 V 0.06 A[答案]A考查点：远距离高压输电问题3．(人教版选修3－2 P50 T3改编)从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( )A．100∶1 B．1∶100C．1∶10 D．10∶1[答案]A考查点：变压器的动态分析问题4．(人教版选修3－2 P44 T5改编)如图11­2­6所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是( )图11­2­6A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动[答案]D(对应学生用书第205页)理想变压器的基本关系[题组通关]1.如图11­2­7所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin 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( )图11­2­7A ．原线圈的输入功率为220 2 WB ．电流表的读数为1 AC ．电压表的读数为1102 VD ．副线圈输出交流电的周期为50 sB [理想变压器原线圈两端电压的有效值为U 1＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2U 1n 1＝110 V ，即电压表的读数为110 V ，通过负载电阻的电流I 2＝U 2R＝11055A ＝2 A ，则副线圈的输出功率P ＝U 2I 2＝110×2 W ＝220 W ，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W ，故选项A 、C 错误． 由n 1I 1＝n 2I 2得I 1＝n 2I 2n 1＝1 A ，即电流表的读数为1 A ，选项B 正确．由u ＝2202sin 100πt (V)可知，角速度ω＝100π rad/s ，原线圈所接交流电的周期T ＝2πω＝0.02 s ，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s ，选项D 错误．]2．(2016·全国Ⅰ卷)一含有理想变压器的电路如图11­2­8所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，○A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S 断开时，电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为4I .该变压器原、副线圈匝数比为( )图11­2­8A ．2B ．3C ．4D ．5B [设原、副线圈的匝数比为k ，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I 时，副线圈电流为kI ；原线圈电流为4I 时，副线圈电流为4kI . 根据变压器的输入功率等于输出功率得UI －I 2R 1＝(kI )2(R 2＋R 3)4UI －(4I )2R 1＝(4kI )2R 2 联立两式代入数据解得k ＝3 选项B 正确．](2018·黄冈模拟)如图所示，一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V 的正弦式交流电源上，两副线圈匝数分别为n 2＝16，n 3＝144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36V 18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中不正确的是( )A ．原线圈的匝数为880B ．当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 2 VC ．当开关接2时，灯泡消耗的功率约为18 WD ．当开关接2时，灯泡消耗的功率约为11 W C [由n 1n 3＝U 1U L得n 1＝880，所以选项A 正确；当开关接2时，有n 1n 2＋n 3＝U 1U，解得U ＝40 V ，设交流电的周期为T ，由U 2R ·T 2＝U ′2RT ，可得灯泡两端电压的有效值为U ′＝202 V ，灯泡电阻为R ＝U 2LP L ＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P ＝U ′2R ＝1009W≈11 W，即选项C 错误，B 、D 正确．]变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率理想变压器本身不消耗能量理想变压器基本关系中的1．匝数比不变的情况(如图11­2­9所示)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U 2不变．图11­2­9(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化．(3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化．2．负载电阻不变的情况(如图11­2­10所示)图11­2­10(1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化．(2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化． (3)根据P 2＝U 22R和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化．[多维探究]考向1 匝数比不变、负载变化的情况1．(2018·淄博模拟)如图11­2­11所示，理想变压器原、副线圈接有额定电压均为20 V 的灯泡a 和b .当输入u ＝2202sin 100πt (V)的交变电压时，两灯泡均能正常发光．设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是( )图11­2­11A ．原、副线圈匝数比为11∶1B ．原、副线圈中电流的频率比为11∶1C ．当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，灯泡b 变亮D ．当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，灯泡a 变亮[题眼点拨] “两灯泡均能正常发光”可求出原线圈两端电压．D [两灯均正常发光，则原线圈输入的电压为：U 1＝U －U 灯＝(220－20) V ＝200 V ，副线圈电压：U 2＝U灯＝20 V ，根据理想变压器变压比：n 1n 2＝U 1U 2＝20020＝101，故A 错误；变压器不改变交流电的频率，即频率比为1∶1，故B 错误；当滑动变阻器的滑片向下滑少许时，阻值减小，副线圈电流变大，根据n 1n 2＝I 2I 1，可知原线圈电流变大，灯泡a 分担的电压变大，原线圈输入的电压变小，所以灯泡a 变亮，b 变暗，故C 错误，D 正确．]考向2 匝数比改变，负载不变的情况2．(多选)如图11­2­12所示，电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原、副线圈中的电流．下列说法中正确的是( )图11­2­12A．保持U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B．保持U1不变，S由a切换到b，则I2减小C．保持U1不变，S由b切换到a，则I1增大D．保持U1不变，S由a切换到b，则变压器的输入功率增大BC[S由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压U2增大，电流I2增大，R 消耗的功率增大，由变压器功率关系可知，其输入功率也增大，故I1增大．S由a 切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压U2减小，输出电流I2减小，所以根据P2＝I2U2，P2减小；又因P1＝P2，所以变压器输入功率减小．由以上分析可知，正确选项为B、C.]考向3 负载和匝数比都变化的情况3．(多选)(2018·太原模拟)如图11­2­13所示，理想变压器的原线圈接u＝U0co100πt的交变电流，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是( )图11­2­13A．交变电流的频率为50 HzB．若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大C．若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大D ．若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，则通过原线圈的电流一定减小[题眼点拨] ①“仅使P 向A 滑动”说明与R 并联的副线圈匝数变多；②“仅使电阻R 增大”，由P ＝U 2R 说明变压器的输出功率变小．ABD [根据ω＝2πf 可得ω＝2πf ＝100π rad/s ，解得f ＝50 Hz ，A 正确；若仅将触头P 向A 端滑动，则副线圈匝数增大，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈输入电压增大，即R 两端的电压增大，根据P ＝U 2R 可得电阻R 消耗的电功率增大，B 正确；若仅使电阻R 增大，R 两端电压不变，根据P ＝U 2R 可得电阻R 消耗的功率减小，即副线圈消耗的功率减小，所以原线圈输入功率减小，C 错误；若使电阻R 增大的同时，将触头P 向B 端滑动，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈两端的电压减小，根据I ＝U R可得通过R 的电流减小，即副线圈中的电流减小，根据公式I 1I 2＝n 2n 1，原线圈中的电流一定减小，D 正确．]远距离输电1．理清三个回路图11­2­14(1)电源回路：该回路中，通过线圈1的电流I 1等于发电机中的电流I 机；线圈1两端的电压U 1等于发电机的路端电压U 机；线圈1输入的电功率P 1等于发电机输出的电功率P 机．(2)输送回路：I 2＝I 3＝I 线，U 2＝U 3＋ΔU ，P 2＝ΔP ＋P 3.(3)用户回路：I 4＝I 用，U 4＝U 用，P 4＝P 用．2．抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是：U 1U 2＝n 1n 2，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是：U 3U 4＝n 3n 4，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.3．理解两个损失(1)电压损失：ΔU ＝I 线R 线．(2)功率损失：P 损＝I 2线R 线＝ΔU 2R 线. 4．掌握一个守恒能量守恒关系式：P 1＝P 线损＋P 用户．[母题] 如图11­2­15为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图11­2­15A ．⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m 4rB ．⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4rC ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r D ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r (1)计算输电线上损失功率的公式是什么？[提示] P 损＝I 22R 线．(2)公式I 2＝PU 2中，U 2是最大值，还是有效值？[提示] 有效值．C [升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m 2；由变压关系可得U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1P n 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2r n 22U 2m，故选项C 正确．] [母题迁移]迁移1 远距离输电与变压器的动态分析相结合1．(多选)(2018·德州模拟)如图11­2­16所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表．设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，并且电阻不变，变阻器R相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时( )图11­2­16A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小B．电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大C．电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D．线路损耗功率增大BCD[因为输入电压和变压器匝数比都不变，所以电压表V1、V2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故A错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B正确；电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；因为输电线上的电流增大，所以线路损耗的功率增大，故D正确．故选：BCD.]迁移2 远距离输电与互感器相结合2．(多选)(2018·青岛模拟)如图11­2­17所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20 kW.在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为10 Ω，则下列说法正确的是( )图11­2­17A．采用高压输电可以增大输电线中的电流B．升压变压器的输出电压U2＝2 000 VC．用户获得的功率为19 kWD．将P下移，用户获得的电压将增大BC[根据高压输电原理，提高输电电压，输电电流减小，A错误；根据电流互感器的原理，输电电流：I输＝101×1 A＝10 A，输电电压：U2＝PI＝20×10310V＝2 000V，B正确；输电线上的功率损失：P损＝I2R＝102×10 W＝1 kW，用户获得的功率为：P用＝P输－P损＝20 kW－1 kW＝19 kW，C正确；将P下移，降压变压器原线圈匝数增加，根据变压器的变压规律，副线圈的电压减小，用户获得的电压将减小，D错误．故选BC.]迁移3 远距离输电与传感器相结合3．(多选)如图11­2­18甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750 kW，则下列说法中正确的有( )图11­2­18A．降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 HzB．远距离输电线路损耗功率为180 kWC．当出现火警时，电压表V的示数变小D．当出现火警时，输电线上的电流变小AC[由题图乙知交变电流的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入电压有效值为250 V，根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为25 000 V，所以输电线中的电流为30 A，输电线损失的电压为ΔU＝IR ＝30×100 V＝3 000 V，输电线路损耗功率为ΔP＝ΔU·I＝90 kW，B错误；当出现火警时传感器R2阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输电线上电流变大，电压变大，降压变压器输入、输出电压都变小，定值电阻的分压增大，电压表V的示数变小，C正确，D错误．]。

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第2讲变压器电能的输送［课时作业] 单独成册方便使用［基础题组］一、单项选择题1．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电压改变为110 V．已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为( )A．200 B．400C．1 600 D．3 200解析：根据变压器的变压规律U1U2＝错误!得，n2＝错误!n1＝错误!×800＝400，选项B正确．答案：B2.(2018·河北唐山模拟)一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别是4 Ω、2 Ω和3 Ω,U为有效值恒定的正弦交流电源．当开关S断开时，理想电流表的示数为I，当S闭合时，电流表的示数为( )A。

错误!I B。

错误!IC.错误!I D．2I解析：设S闭合时，电流表示数为I1，对理想变压器有P入＝P出,错误!＝错误!，则开关闭合时有I1U－I错误!R1＝(2I1) 2R2,开关断开时有IU－I2R1＝（2I)2（R2＋R3），两式联立解得I1＝2I，故D项正确．答案:D3．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。

第十一章第二节变压器、电能的输送[基础落实课][限时45分钟；满分100分]一、选择题(每小题7分，满分84分)1．（2019.湖南模拟）普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图11－2－15中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则下列说法正确的是导学号：82210980图11－2－15A．ab接MN、cd接PQ，I ab＜I cdB．ab接MN、cd接PQ，I ab＞I cdC．ab接PQ、cd接MN，I ab＜I cdD．ab接PQ、cd接MN，I ab＞I cd解析根据理想变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab接MN，通过的电流较大，电流表接在cd两端，通过的电流较小，B正确。

答案 B2．(2016·江苏)一自耦变压器如图11－2－16所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。

通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。

在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中图11－2－16A．U2＞U1，U2降低B．U2＞U1，U2升高C．U2＜U1，U2降低D．U2＜U1，U2升高解析根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U1U2＝n1n2，这里n2＜n1，所以U2＜U1。

在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，n2变小，n1不变，而原线圈两端电压U1也不变，因此U2降低，选项C正确。

答案 C3．(2018·云南检测)如图11－2－17所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V，22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。

除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是导学号：82210981图11－2－17A．变压器原、副线圈匝数比为102∶1B．电流表示数为1 AC．电流表示数为10 AD．副线圈中电流的频率为5 Hz答案 B4．(多选)(2018·广州模拟)如图11－2－18所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。

第十一章第2讲理想变压器电能的输送1. (2017 •北京卷)如图所示,理想变压器的原线圈接在^=220V2sinl00n f(V)的交流电源上，副线圈接有斤=55Q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。

下列说法正确的是导学号21992746 ( B ) 错误，B正确；由于匝数比变化，因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线圈电流的比值均发生变化，C、D错误。

2年高考模拟M•2-NIAN-GA0-KA0-M0-NI (4]A.B.C.D.原线圈的输入功率为22甘W电流表的读数为1A电压表的读数为11皿V副线圈输出交流电的周期为50s［解析］由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为22OV2V,故有效I r,故副线圈电压的有效值仏=110V,故输出功率尺=舟=220\¥,再/?2 ni, U\ ri\ 值为« = 220V,由7由输入功率等于输出功率知，*= A=220W, A错误；根据欧姆定律知，72=〒=2A,7i = lA,故电流表读数为1A,所以B正确；电压表的读数为有效值，即仏=110V, C错误;rh交流电压的表达式知，e = 100兀(rad/s),又T= ,解得T=0. 02s,所以D错误。

CO2. (2016 •四川理综)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡/供电, 如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则导学号21992747 (A. 小灯泡变亮B. 小灯泡变暗C. 原.副线圈两端电压的比值不变D. 通过原、副线圈电流的比值不变［解析］设原、副线圈减少的匝数均为0则根据变压比有，占U\ 门 ]rh~ n3. （2016 •天津理综）如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为 B.当滑动变阻器的滑动触头"向上滑动时，电压表V 示数变大C. 当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表Ai 示数变大D. 若闭合开关S,则电流表血示数变大，A2示数变大［解析］当滑动变阻器的滑动触头戶向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变 压器副线圈的总负载的等效电阻增大，用中电流减小，用两端电压减小，电压表示数变大， 用消耗的电功率变小，A 错误，B 正确。

2019年高考物理一轮复习课时精练第十一章 交流电 传感器第二讲 变压器 电能的输送课时跟踪练A 组 基础巩固1．(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改为110 V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200解析：根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2，可求副线圈匝数为400，所以选项B 正确．答案：B2.(2015·广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ．调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：通过调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，输出电压减少为原来的一半，根据欧姆定律I ＝U R，在电阻不变时，调节前后副线圈输出电流之比为I 2前∶I 2后＝U 2前∶U 2后＝2∶1，选项A 错误；根据理想变压器原理U 1∶U 2＝n 1∶n 2，在原线圈电压和匝数不变的情况下，副线圈接入匝数也应该变为原来的一半，接入匝数比n 2前∶n 2后＝U 2前∶U 2后＝2∶1，选项C 正确；根据功率P ＝UI ，得到调节前后副线圈输出功率之比P 2前∶P 2后＝U 2前I 2前∶U 2后I 2后＝4∶1，选项B 错误；原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以原线圈的输入功率之比P 1前∶P 1后＝P 2前∶P 2后＝4∶1，选项D 错误．答案：C3．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则下列关系式中正确的是( )A ．P ′＝U 2S ρlB ．P ′＝P 2ρl U 2SC ．P 用＝P －U 2S ρlD ．P 用＝P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－Pρl U 2S 解析：输电线电阻R ＝ρl S ，输电电流I ＝P U，故输电线上损失的电功率为P ′＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2ρl S ＝P 2ρl U 2S，用户得到的电功率为P 用＝P －P ′＝P ⎝⎛⎭⎪⎫1－Pρl U 2S ，故选项B 、D 正确． 答案：BD4．(2018·九江模拟)如图所示，半径为L ＝1 m 的金属圆环，其半径Oa 是铜棒，两者电阻均不计且接触良好．今让Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，圆环处于垂直于环面、磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中．从圆心O 引出导线，从圆环上接出导线，并接到匝数比为n 1∶n 2＝1∶4的理想变压器原线圈两端．则接在副线圈两端的理想电压表的示数为( )A ．40 VB ．20 VC ．80 VD ．0解析：由于Oa 以圆心O 为轴，以角速度ω＝10 rad/s 匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想电压表的示数为0，选项D 正确．答案：D5．远距离输电线路的示意图如图所示．若发电机的输电电压不变，则下列叙述中正确的是( )A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析：变压器中电流、功率由副线圈决定，故A、B错误；当用户用电器的总电阻减小时，导致电流增大，输电线上损失的功率增大，故C正确；由于输电线上有电压损失，故D错误．答案：C6．(2018·潍坊模拟)如图甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11 Ω，电容器C的击穿电压为22 V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是()A．电压表的示数为220 VB．原、副线圈的匝数比为10∶1C．电流表的示数等于通过电阻R0的电流D．原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin πt (V)解析：由题图乙知电压的有效值即电压表的示数为220 V，选项A正确；电容器的耐压值为交流最大值，有效值为222V＝11 2 V，所以原、副线圈的匝数比为102∶1，选项B错误；电容器通交流电，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，选项C错误；由题图乙知交流电的周期为0.02 s，所以角速度为100πrad/s，原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin 100πt (V)，选项D错误．答案：A7．(2018·咸阳模拟)如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50 Hz，电压表示数为11 000 V，灯泡L1与L2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n1∶n2＝50∶1，电压表和电流表均为理想电表，则()A．原线圈输入的交流电的表达式为u＝11 000sin 50πt (V)B．开关K未闭合时，灯泡L1的两端的电压为220 VC．开关K闭合后电流表的示数为通过灯泡L1中电流的1 2D．开关K闭合后原线圈输入功率增大为原来的 2 倍解析：原线圈的电压最大值U m＝11 000 2 V，角速度ω＝2πf ＝100πrad/s，所以原线圈输入的交流电的表达式为u＝11 0002sin100πt (V)，故A 错误；开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压即为副线圈电压，则U 1U 2＝n 1n 2＝501，则开关K 未闭合时，灯泡L 1的两端的电压U 2＝220 V ，故B 正确；开关K 闭合后，L 1与L 2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L 1中电流相等，故C 错误；开关K 闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D 错误．答案：B8．(2018·开封模拟)如图所示，交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V 0.25 W ”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器原、副线圈匝数比；(2)发电机的输出功率．解析：(1)彩色小灯泡额定电流I ＝P U ＝124A ，副线圈总电流I 2＝24I ＝1 A.变压器输入功率等于U 1I 1＝U 2I 2＝6 W.变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝U 2I 2I 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1.代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3 A 应舍去，根据题意是降压变压器，应I 1<I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机的输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W.答案：(1)3∶1 (2)6.67 WB 组 能力提升9.(2017·广州一模)如图，在AB 间接入U 1＝311sin 314t (V)的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理想二极管D 1、D 2给阻值R ＝20 Ω 的纯电阻供电，变压器原线圈n 1＝1 100匝，副线圈n 2＝200匝，Q 为副线圈正中央抽头．为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U 0，设电阻R 上消耗的电功率为P ，则( )A ．U 0＝56.6 V ，P ＝20 WB ．U 0＝28.3 V ，P ＝20 WC ．U 0＝40 V ，P ＝80 WD ．U 0＝80 V ，P ＝80 W解析：由于在AB 间接入的是正弦交流电，副线圈二极管D 1、D 2轮流导通．从题意可知，副线圈的二分之一匝数被接入，即电阻R 两端的电压为半个副线圈两端的电压，由于二极管的特点，该电路中，电阻在交流电的整个周期都有电流流入，整个周期线圈都对电阻做功，因此该电阻电路等效为原副线圈匝数比为n 11∶n 22＝1 100∶100＝11∶1的理想变压器，所以由n 11∶n 22＝U 11∶U 22，原线圈电压的有效值U 11＝3112V ＝220 V ，则副线圈的电阻两端的有效值U 22＝20 V ，纯电阻的功率P ＝U 222R ＝20220W ＝20 W ．导通二极管两端的电压可以忽略不计，不导通二极管两端的电压为整个副线圈两端的电压，此时n 2′＝n 2＝200，由n 1∶n 2＝11∶2得二极管两端的电压有效值为U 2＝40 V ，所以二极管的反向耐压值至少为U 0＝2U 2＝40 2 V ≈56.6 V ，故A 项正确．答案：A10．(多选)一自耦调压变压器(可看作理想变压器)的电路如图甲所示，移动滑动触头P 可改变副线圈匝数．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在如图乙所示的交流电源上，电压表为理想电表．则( )A ．交流电源电压瞬时值的表达式为u ＝220sin 100πt (V)B ．P 向上移动时，电压表的最大示数为380 VC ．P 向下移动时，原、副线圈的电流之比减小D ．P 向下移动时，变压器的输入功率变大解析：由图乙结合交流瞬时值表达式U ＝U m sin ωt 可得交流电源电压瞬时值的表达式U ＝2202sin 100πt (V)，故选项A 错误；滑动触头P 向上移动时，当副线圈匝数为1 900匝时，副线圈的输出电压为最大，电压表的示数为有效值，由n 1n 2＝U 1U 2，U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，故选项B 正确；P 向下移动时，副线圈匝数减小，由n 2n 1＝I 1I 2可知当n 2减小时I 1I 2减小，选项C 正确；由P ＝U 2R 可知，副线圈匝数减小，变压器输出电压减小，副线圈的输出功率减小，故原线圈的输入功率减小，选项D 错误．答案：BC11．(多选)(2018·徐州质检)如图所示，理想变压器原线圈匝数n 1＝1 210，副线圈匝数n 2＝121，原线圈电压u ＝311sin 100 πt (V)，负载电阻R ＝44 Ω，不计电表对电路的影响，各电表的读数应为( )A ．A 1读数为0.05 AB ．V 1读数为311 VC ．A 2读数为0.5 AD ．V 2读数为31.1 V解析：各表的读数均为有效值，故V 1的读数U 1＝220 V ；由U 2＝n 2n 1U 1知，V 2的读数为22 V ；由I 2＝U 2R 知，A 2的读数为0.5 A ；I 1＝n 2n 1I 2知，A 1的读数为0.05 A ，选项A 、C 正确． 答案：AC12.(2018·青岛模拟)1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用着费用高昂的直流电．而尼亚加拉水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P ＝100 kW ，输出电压为U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝220 V ，输电线电阻为R ＝10 Ω，若输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.(1)画出此输电线路的示意图；(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比；(3)求降压变压器的最大输出电流I 2(结果保留整数)．解析：(1)电路示意图如图所示．(2)输电过程中损失的功率P 损＝ηP ，通过R 的电流I 2＝P 损R， 发电机的输出电流I 1＝P U 1， 升压变压器的原、副线圈匝数比 n 1n 2＝I 2I 1＝ηP R ·U 1P ＝250100×103× 100×103×0.0410＝120. (3)用户得到的最大功率为P用＝P (1－η)，降压变压器的输出最大电流I 2＝P 用U 2＝P （1－η）U 2＝100×103×（1－0.04）220A ≈436 A.答案：(1)见解析图(2)1∶20(3)436 A。

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课时分层作业三十二变压器电能的输送(45分钟100分)【基础达标题组】一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分.1～5题为单选题,6～9题为多选题)1.（2018·珠海模拟)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝，副线圈的匝数n2=220匝，交流电源的电压u=220 sin（100πt） V，R为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是( )A.交流电的频率为100 HzB。

电压表的示数为44 VC.电流表A1的示数大于电流表A2的示数D.变压器的输入功率大于输出功率【解析】选B.交流电的周期T== s=0.02 s,f==50 Hz，故A项错误;原线圈的电压U1==220 V，=,则U2=44 V，故B项正确；原、副线圈的电流比等于匝数之反比,因为n1〉n2，所以I1〈I2,即电流表A1示数小于电流表A2示数，故C项错误;变压器的输入功率等于输出功率,故D项错误。

2.(2018·榆林模拟）如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比是10∶1,电压表和电流表均为理想电表,一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上.从某时刻开始在原线圈接入电压有效值为220 V的正弦交流电，并将开关接在1处，则下列判断正确的是( ）A。

课标通用版高考物理总复习第十一章02第2讲变压器远距离输电精练含解析第2讲变压器远距离输电A组基础过关1.(2018河北定州中学模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1,原线圈接正弦交流电源上,副线圈接入“3V6W”灯泡一只,且灯泡正常发光。

则( )A.原线圈两端电压为3VB.电源输出功率为120WC.电流表的示数为0.1AD.电流表的示数为40A答案 C 根据电压与匝数成正比可知,原线圈两端电压为60V,故A错误;理想变压器的输入功率和输出功率大小相等,在副线圈中只有一只6W的灯泡正常发光,所以输入功率和输出功率的大小都为6W,故B错误;根据理想变压器输入功率为6W,则原线圈的电流I=PP =660A=0.1A,故选项C正确,选项D错误。

2.如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11000√2sin100πt(V)的交变电压,副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V880W”的电动机M供电,该电动机正常工作。

由此可知( )A.原、副线圈的匝数比为50∶1B.交变电压的频率为100HzC.副线圈中电流的有效值为4AD.变压器的输入功率为880W答案 C 由题可知,副线圈输出电压U 2=220V+U r ,P 1P 2=P 1P 2=11000V 220V +P P<501,故A 错误;f=50Hz,故B 错误;I 2=880220A=4A,故C 正确;由于理想变压器P 入=P 出=P 22r+880W>880W,故D 错误。

3.我国已投产运行的1000kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。

假设甲、乙两地原来用500kV 的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P 。

在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000kV 特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为( ) A.P 4B.P2C.2PD.4P答案 A 由P=UI 知,远距离输电问题中,若输送电功率不变,则输电电压与输电电流成反比,所以用1000kV 特高压输电时,输电电流变为原来输电电流的一半,由P=I 2R 知,输电线上损耗的电功率与输电电流的平方成正比,所以输电线上损耗的电功率变为原来输电线上损耗的电功率的14,即P4,A 正确。

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训练·对点高效1.如图所示是一台理想自耦变压器,在a、b之间接电压为U的正弦交流电,A为理想交流电流表。

触头P原来处于距线圈最下端总长处,电阻箱阻值为R。

若将触头P向上移到最高处,并调节电阻箱的阻值为R′,使电流表的读数变为原来的3倍,则R′等于()A. B. C. D.3R【解析】选A。

当滑动触头P向上移到最高处时,输入电压不变,输入电压的匝数变为原来3倍,输出电压匝数不变,根据电压之比等于线圈匝数比可知,副线圈电压变为原来的;根据P=UI=可知变化前有:UI=,变化后有:U×3I=,联立上两式,解得:R′=,故A正确,B、C、D错误。

2.(多选)(2019·安庆模拟)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图,图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表。

设发电厂表示,并且电阻不变,变阻器R 输出的电压一定,两条输电线总电阻用R相当于用户用电器的总电阻。

当用电器增加时,相当于R 变小,则当用电进入高峰时()A.电压表V 1、V 2的读数均不变,电流表A 2的读数增大,电流表A 1的读数减小B.电压表V 3、V 4的读数均减小,电流表A 2的读数增大,电流表A 3的读数增大C.电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值不变D.线路损耗功率减小【解析】选B 、C 。

因发电厂的输出电压一定,因此可知升压变压器的原线圈的电压不变,即V 1不变,由=可知升压变压器的副线圈的电压不变,即电压表V 2的示数不变;进入用电高峰,电阻R 降低,假设电压表V 4的电压不变,由I 3=可知电流表A 3的电流增大,由=可知降压变压器的输入端的电流增大,即电流表A 2的示数增大,由此可知输入电流I 1增大,即电流表A 1示数增加;由U 3=U 2-I 2R 0可知降压变压器原线圈的电压U 3降低,即电压表V 3示数减小,由=可知降压变压器的副线圈的电压降低,即V 4示数减小,选项A 错误,B 正确,电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值不变,等于输电线的电阻值,故C 正确;因为输电线上的电流增大,所以线路损耗功率增大,D 错误。