暑假作业07 变压器和电流输送-【暑假分层作业】2024年高二物理暑假培优练（人教版2019选择性必修第二册）

限时练习：90min 完成时间： 月 日 天气： 作业07变压器和电流输送 一、理想变压器的基本关系 1．电压关系 (1)只有一个副线圈时，＝. 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器． 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器． (2)有多个副线圈时，＝＝＝… 2．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． 3．电流关系 (1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝. (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 二、电能输送过程中输电线上的电压损失和功率损失 1．输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． 2．输电线路的功率损失 (1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2r. (2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I. 3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R＝ρ可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻． (2)减小输电电流I 根据I＝，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，输电线上的功率损耗将降为原来的. 远距离高压输电过程的分析与计算 三、解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4. 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝. (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝. (4)输电电流：I线＝＝＝. (5)输电线上损耗的电功率： ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失： ΔU＝I线R线＝U2－U3. (7)输电效率η＝×100%. 一、单选题 1．如图所示，原、副线圈总匝数为的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为16R，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法错误的是（    ） A．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U减小 B．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 C．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变大，U变小 D．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 【答案】B 【解析】AB．设原副线圈的匝数比为，将副线圈电阻等效到原线圈，阻值为 可得原线圈电压 则 整理可得 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知 可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率 整理可得 由题知 ， 可知时，消耗的功率有最大值，由题知向下缓慢滑动的过程中由逐渐增大，可知消耗的功率先增大，后减小，故A正确，B错误。 CD．由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为 根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为 则变压器原线圈的电压有效值为 设输入交流电的电压有效值为，则 可得 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，变小，不断变大，根据欧姆定律 可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故CD正确。 本题选错误的，故选B。 2．如图所示，空间存在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场，一用粗细均匀的导线制作的形线框abcd围绕ad边以角速度ω匀速转动，其中ad边与磁场垂直。已知线框每边电阻为r，ab=bc=L，在a、d两点通过不计电阻的导线与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈连接一阻值为r的电阻，原、副线圈的匝数比为2∶1。下列说法正确的是（　　） A．图示时刻线圈中电流为0 B．原线圈两端的电压为 C．原线圈中的电流为 D．电阻r消耗的功率为 【答案】B 【解析】A．图示时刻线圈中磁通量为0，则磁通量变化率，感应电动势和感应电流都为最大值，故A错误； B．原线圈产生的感应电动势最大值 原线圈两端的电压为 故B正确； C．根据 可得副线圈电压 副线圈电流 根据 可得原线圈中的电流为 故C错误； D．电阻r消耗的功率为 故D错误。 故选B。 3．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入可变电阻R和小灯泡L（阻值不变）。若可变电阻R的阻值变小，则下列说法正确的是（电路中的电表均为理想电表）（    ） A．小灯泡会变暗 B．电流表示数会变大 C．电压表示数不变 D．理想变压器的输入功率会变小 【答案】B 【解析】AB．原线圈电压不变，线圈匝数不变，根据 可知，副线圈电压不变，可变电阻R的阻值变小，总电阻变小，电流变大，灯泡会变亮，根据 可知，电流表示数变大，故A错误，B正确； CD．灯泡电压增大，则可变电阻电压减小，电压表示数减小，根据 可知副线圈电功率增大，则理想变压器的输入功率会变大，故CD错误； 故选B。 4．在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知R，为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（   ） A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为u = 100sin50πt（V） B．图甲中t = 2 × 10−2s时，穿过线圈的磁通量最大 C．Rt处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变 D．Rt处温度升高后，变压器的输入功率减小 【答案】B 【解析】A．根据图甲可知，Em = 100V，T = 0.02s，则 故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u = 100sin100πt（V），故A错误； B．图甲中t = 2 × 10−2s时，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大，故B正确； C．理想变压器匝数不变，输入电压不变，则电压表V1示数不变，副线圈两端的电压U2不变，Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈回路中的电流I2增大，电压表V2测量Rt两端的电压，根据串并联电路规律及欧姆定律有 Ut = U2−I2R 则电压表V2示数减小，电压表V1示数与V2示数的比值变大，故C错误； D．理想变压器匝数不变，输入电压不变，副线圈两端的电压U2不变，Rt处温度升高时，Rt的阻值变小，变压器的输出功率 输出功率变大，理想变压器输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率变大，故D错误。 故选B。 5．如图，某小型水电站发电机输出的电功率P=22kW，发电机的输出电压，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶11，输电线的总电阻为r=22Ω，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列说法中正确的是（    ） A．用户端交流电的频率为200Hz B．用户得到的功率为20kW C．输电线上损失的功率为550W D．降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=20∶1 【答案】C 【解析】A．由发电机的输出电压为（V）得 则用户端交流电的频率为 故A错误； B C．由可知升压变压器原线圈的电压 根据升压变压器原副线圈变压比有 解得 升压变压器的输入功率等于输出功率有 解得 则输电线上损耗的功率 用户得到的功率等于降压变压器得到的功率 故B错误，C正确； D．输电线上的电压为 则降压变压器原线圈的电压 降压变压器原副线圈电压比等于匝数比有 故D错误。 故选C。 6．远距离输电的示意图如图所示，变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比为，降压变压器的原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为R=200Ω。当用户消耗的电功率为110kW时，入户电压，则升压变压器的原线圈的输入电压等于（　　） A．465V B．316.5V C．232.5V D．216.5V 【答案】B 【解析】降压变压器副线圈中的电流为 设输电线上的电流为，根据 解得 根据 解得 输电线上损失的电压大小为 可知升压变压器副线圈两端的电压为 根据 解得 故选B。 7．如图所示为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为和，降压变压器原、副线圈的匝数分别为和，输电线上的电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，当输电线上电流减少时，则用户端的电压增加（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】一定，则一定，当输电线上电流减少，则输电线上电压减少，则降压变压器原线圈两端的电压增加 根据变压比可知 用户端电压增大 故选B。 8．为全面推进乡村振兴，彭州某地兴建的小型水电站如图所示。该水电站交流发电机的输出功率为P=100 kW、发电机的输出电压U1=250 V，经变压器升压后用总电阻R线=7.5Ω的输电线向远处输电，在用户处的降压变压器输出电压U4=220 V，若升压变压器与降压变压器的匝数比满足，则以下说法正确的是（　　） A．发电机输出的电流I1=40 A B．输电的效率为85% C．升压变压器的匝数比为 D．降压变压器输出的电流I4=400 A 【答案】D 【解析】A．根据电功率公式 发电机输出电流 故A错误； D．根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系 又 解得 故D正确； B．降压变压器输出的功率为 输电的效率为 故B错误； C．输电线上损失的功率为 又 解得 其中 则升压变压器的匝数比为 故C错误。 故选D。 二、多选题 9．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁感应强度为，线圈面积为，转动的角速度为，匝数为，线圈电阻不计，右侧接降压变压器。定值电阻，电容器电容为，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．增大线圈转动的角速度，灯泡亮度不变 B．增大线圈转动的角速度，电压表示数变大 C．线圈转动的角速度一定，开关S由1调至2时，电流表示数变大 D．线圈转动的角速度一定，开关S由2调至1时，消耗的功率变大 【答案】BC 【解析】AB．由线圈转动产生的最大感应电动势为 则有电动势的有效值为 可知增大线圈转动的角速度，则最大感应电动势增大，电动势的有效值增大，灯泡亮度变大，电压表示数变大，A错误，B正确； C．线圈转动的角速度一定，则产生电动势的有效值一定，开关S由1调至2时，降压变压器的副线圈匝数增大，由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知，副线圈的输出电压升高，由于变压器是降压变压器，由变压器原、副线圈的电流比与匝数比成反比，可知原线圈的电流小于副线圈的电流，又，可知电阻上的电压增加量，要大于因原线圈的电流增大，上的电压降引起副线圈输出电压的减小量，因此电流表示数变大，C正确； D．线圈转动的角速度一定，则产生电动势的有效值一定，开关S由2调至1时，变压器副线圈的输出电压降低，副线圈回路中的电流减小，则原线圈中电流减小，由功率公式可得 可知消耗的功率变小，D错误。 故选BC。 10．在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。在c、d两端输入正弦式交流电，电压的表达式为。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电阻的功率一直增大 B．电流表示数的最小值为A C．当滑片Р处在a端与b端的中点时，整个电路的功率达到最大 D．理想变压器的最大输出功率为6.25W 【答案】BD 【解析】等效电路图如图所示 两副线圈的等效电阻为 ， A．当滑片P从a端滑到b端的过程中，总电阻减小，总电流增大，两端的电压增大，两端的电压减小，故电阻R3的功率一直减小，故A错误； B．原线圈的两端电压为 当滑片位于a端时，电流表的示数最小，此时滑动变阻器的阻值为3Ω，原线圈电流为 故B正确； C．由图可知当滑片P从a端滑到b端的过程中滑动变阻器的阻值变小，则总电阻减小，原线圈的电流不断变大，又因为 所以当滑片Р滑至b端时，整个电路的功率达到最大，故C错误； D．由等效电路方法，R1等效为电源内阻。输出功率最大时满足 此时原线圈电压与R1两端电压相等，输出功率为 故D正确。 故选BD。 11．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4：1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（　　） A．降压变压器T2原线圈的输入电压为55V B．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为1：1 C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D．当用户端用电量增大时，发电机输出的功率也增大 【答案】BD 【解析】A．降压变压器T2的副线圈两端的交变电压如图乙所示，则有 根据理想变压器两端的电压比等于匝数比，有 即降压变压器T2原线圈的输入电压为880V，故A错误； B．理想变压器忽略磁损、铜损和铁损，则变压器两端的电能相等，即降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为1：1，故B正确； C．在输电线路上满足 即升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压，故C错误； D．将用户电阻等效到输电线上，输电线上的电流为 发电机输出的电压恒定，可知升压变压器的输出电压不变，当用户端用电量增大时，即减小，输电电流增大，由 则发电机输出的功率将增大，故D正确。 故选BD。 12．龙岩地处山区，水力资源丰富，现利用市内某条流量、落差的河流发电并进行远距离输电。如图所示，若发电机输出功率为，输出电压为240V，输电线路总电阻，允许损失功率为输出功率的，要满足居民220V的用电需求。重力加速度，水的密度，则（　　） A．发电机的效率为 B．该输电线路所使用的理想升压变压器的匝数比是3：50 C．该输电线路所使用的理想降压变压器的匝数比是180：11 D．能使用户端370盏“220V，100W”的电灯正常发光 【答案】AB 【解析】A．发电机的效率为 故A正确； B．升压变压器原线圈电流为 根据 解得输电线电流为 则该输电线路所使用的理想升压变压器的匝数比为 故B正确； C．升压变压器负线圈的输出电压为 降压变压器原线圈的输入电压为 则该输电线路所使用的理想降压变压器的匝数比为 故C错误； D．设能使用户端“220V，100W”的电灯正常发光的盏数为，则有 故D错误。 故选AB。 一、单选题 1．如图所示，线圈在匀强磁场中绕固定轴匀速转动，产生的正弦式交流电通过自耦变压器给灯泡和滑动变阻器供电。已知线圈的电阻不可忽略，自耦变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻线圈中感应电流大小为零 B．将滑动变阻器的滑片向上移动，灯泡变亮 C．将自耦变压器的滑片逆时针转动，自耦变压器的输入电流变大 D．将滑动变阻器的滑片向上移动，自耦变压器的输出功率一定减小 【答案】C 【解析】A．图示时刻线圈abcd中的磁通量为零，与中性面垂直，磁通量的变化率最大，感应电动势大，感应电流最大，故A错误； C．将自耦变压器的滑片P逆时针转动，变压器的原线圈匝数不变，副线圈的匝数增多，副线圈的输出电压变大，则副线圈的电流变大，所以自耦变压器的输入电流变大，故C正确； BD．设滑动变阻器和小灯泡的总电阻为R，线圈abcd在匀强磁场中匀速转动产生电动势的有效值为E，内阻为r，自耦变压器的原副线圈匝数分别为、。则副线圈在原线圈中的等效电阻为 将滑动变阻器的滑片Q向上移动，滑动变阻器的电阻变小，副线圈在原线圈中的等效电阻变小，原线圈的电流变大，线圈abcd分压变大，则原线圈的输入电压变小，副线圈的输出电压也变小，灯泡两端的电压变小，则灯泡变暗；则线圈abcd的输出功率为 所以，当时，线圈abcd的输出功率最大，即自耦变压器的输出功率最大，将滑动变阻器的滑片Q向上移动，则滑动变阻器的阻值变小，即滑动变阻器和小灯泡的总电阻变小，但因滑动变阻器和小灯泡的总电阻与线圈匝数比和线圈abcd的内阻未知，所以无法判断自耦变压器的输出功率的变化情况，故BD错误。 故选C。 2．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，原线圈电路中接入内阻不计电压满足的电源，电流表为理想交流电表。已知，，开关S闭合前、后电流表示数之比为3:4。下列说法正确的是（　　） A．副线圈电流的频率100Hz B．定值电阻 C．开关闭合前后原线圈电压有效值始终为220V D．开关闭合后电源输出的功率减小 【答案】B 【解析】A．理想变压器不改变交变电流的频率，即 故A错误； B．由题可知，设，当开关S断开时，副线圈的负载电阻为2R；当开关闭合时，副线圈的负载电阻为R；将理想变压器的原、副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的等效电路图，如图所示。 根据理想变压器电阻等效法，得 因此当开关断开时 当开关闭合时 根据闭合电路欧姆定律，可知等效电路中电流表示数 故 ， 又 解得 故B正确； C．根据 可知开关闭合前后原线圈电路中电流发生变化，则原线圈电压有效值会发生变化。故C错误； D．根据 可知开关闭合后，等效电阻减小，则电源输出的功率增大。故D错误。 故选B。 3．燃油汽车点火系统的基本结构如图所示，主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成，已知直流电源的电动势为12V，火花塞内两触点之间要产生30kV电压，才能产生电弧将油气点燃，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，电容C将进行充电 B．开关S闭合瞬间，变压器副线圈两端电压最高可达30kV C．开关S断开瞬间，若要将油气点燃，变压器原线圈至少需产生300V电压 D．开关S断开后，电容器将先放电后充电 【答案】C 【解析】A．开关S闭合时，电容C被短路，不会充电，故A错误； B．开关S闭合瞬间，变压器原线圈两端电压不会超过电源的电动势，则副线圈两端电压不超过1200V，故B错误； C．开关S断开瞬间，变压器副线圈两端电压可达30kV，则原线圈至少需产生300V自感电压，故C正确； D．开关S断开后，由于变压器原线圈发生自感，电容器将先充电再放电，故D错误。 故选C。 4．如图甲、乙所示为家庭应急式手动小型发电机的两个截面示意图。推动手柄使半径为r的圆形线圈沿轴线做简谐运动，速度随时间变化的规律为，线圈匝数为n，电阻不计，所在位置磁感应强度大小恒为B，灯泡的额定电压为U，若灯泡刚好正常发光，则理想变压器的原副线圈匝数比等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由题意可知，线圈产生的是正弦交流电，电动势的最大值为 电动势的有效值为 由于线圈电阻不计，则变压器原副线圈匝数比为 故选B。 5．电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将直流电压通过转换器转变为正弦交变电压，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到时可击杀蚊虫，正常工作时（　　） A．交流电压表的示数为 B．副线圈与原线圈匝数比需满足 C．电击网上的高频电压的频率为 D．将直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作 【答案】B 【解析】A．正弦交变电压的有效值为 交流电压表的示数为，故A错误； B．根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，可知副线圈与原线圈匝数比需满足 故B正确； C．电击网上的高频电压的频率为 故C错误； D．将直流电压连接在变压器的原线圈两端，副线圈不会产生感应电动势，电蚊拍不可以正常工作，故D错误。 故选B。 二、多选题 6．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为。当开关闭合、断开，输入端ab的电压为时，四个完全相同的灯泡均可正常发光；当开关断开、闭合，输入端ab的电压为时，四个灯泡仍正常发光。下列说法正确的是（　　） A．电压和相同 B．两次实验ab端输入电功率之比为 C．和的阻值之比为 D．两次实验和的电功率相同 【答案】AD 【解析】A．设灯泡的额定电压和电流为U、I，当S1闭合，S2断开时，四个灯正常发光，所以有 U副=2U 那么根据变压器的变压规律得 所以输入电压 U1=2U+4U=6U 另外，当S2闭合，S1断开时，四个灯也正常发光，所以有 U副′=2U 所以输入电压 U2=2U+4U=6U 由此可知，两次输入端电压U1和U2相同，故A正确； B．当S1闭合，S2断开时，输入功率为 P1=U1I=6UI 当S2闭合，S1断开时，输入功率为 P2=U2I=6UI 所以两次输入端电功率相等，故B错误； C．当S1闭合，S2断开时，四个灯也正常发光有 I副=I 所以 I原＝I 又根据并联电路电流的关系有 IR1＝I−I原＝I 所以 当S2闭合，S1断开时，四灯正常发光有 I原′=I 所以 I副′=2I 根据电流关系有 IR2=2I-I=I 所以 所以R1和R2的阻值之比为4：1，故C错误； D．R1上的功率为 R2上的功率为 故D正确。 故选AD。 7．某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压为，输出功率为500kW。输电线上电流为8A，损失的功率为4kW，其余线路电阻不计，用户端电压，功率88kW。储能站电路电流为51A，升压变压器的匝数比，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．输电线总电阻 B．发电机输出电压 C．用户增加时，用户得到的电压降低 D．升压变压器的匝数比 【答案】BCD 【解析】A．输电线上电流为8A，由功率公式可得 A错误； B．用户端电压，功率88kW，可得 输电线上电流为8A，由理想变压器原、副线圈电流与匝数关系公式可得，降压变压器的匝数比 由理想变压器原、副线圈电压与匝数关系公式可得 可知升压变压器副线圈上电压 可知升压变压器原线圈上电压 B正确； C．当用户增加时，可知 增大，则输电线上电流增大，输电线上电压降增大，则减小，用户得到的电压降低，C正确； D．储能站功率为 可得 储能站电路电流为51A，则有 由理想变压器原、副线圈电压与匝数关系公式可得 D正确。 故选BCD。 8．如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如图是远距离输电示意图，变压器T1、T2均为理想变压器，T2原、副线圈的匝数之比为100:1，负载两端电压随时间变化规律为，下列说法正确的是（　　） A．交流电源输出的交流电频率为50Hz B．T2原线圈两端的电压有效值等于220kV C．若T1输入电压不变，负载消耗总功率变大，则T1副线圈两端的电压不变 D．若T1输入电压不变，负载消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率变小 【答案】AC 【解析】A．变压器改变电压和电流，不改变频率，故电源的频率与的频率相同，则交流电源输出的交流电频率为 Hz 故A正确； B．由题意可知，降压变压器T2副线圈两端电压的有效值为 V 原线圈两端电压的有效值满足 解得T2原线圈两端的电压有效值为 kV 故B错误； CD．若T1输入电压不变，根据 可知T1副线圈两端的电压不变； 负载消耗总功率变大，根据 可知T2副线圈电流变大，根据 可知输电线上的电流变大，则消耗的电功率变大，故C正确，D错误。 故选AC。 9．如图甲所示为某品牌漏电保护器，其内部结构及原理如图乙所示，虚线框内为漏电检测装置，可视为理想变压器，其中原线圈由入户的火线、零线在铁芯上双线并行绕制而成，副线圈与控制器相连。当电路发生漏电时，零线中的电流小于火线，从而使副线圈中产生感应电流，通过控制器使线路上的脱扣开关断开，起到自动保护的作用。若入户端接入（V）的交变电流，则下列说法正确的是（　　） A．入户端接入的交变电流方向每秒变化50次 B．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量始终为0 C．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加 D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，该漏电保护器不会切断电路 【答案】BD 【解析】A．入户端接入的交变电的频率为50Hz，每个周期内电流方向改变2次，则电流方向每秒变化100次，选项A错误； BC．没有发生漏电时，由与通过火线和零线的电流相等方向相反，则通过副线圈的磁通量始终为0，选项B正确，C错误； D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，人相当于一个用电器，火线与零线的电流同时增大，上方线圈的磁通量仍为零，脱扣开关不会断开，故D正确。 故选BD。 10．“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为20∶1和1∶20，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法正确的是（　　） A．电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用 B．若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kW C．若保持发电机输出电压和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减小 D．若发电机输出电压一定，仅增加用户数，为维持用户电压不变，可将滑片P上移 【答案】AD 【解析】A．根据 可知电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用。故A正确； B．电压互感器原线圈两端电压 电流互感器原线圈中的电流 对于理想变压器，线路输送电功率 故B错误； C．仅将滑片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数，根据理想变压器的规律 升压变压器副线圈两端的电压增大，回路等效电阻不变，所以增大，根据 则输电线上损耗功率增大。故C错误； D．仅增加用户数，即负载总电阻R减小，若降压变压器副线圈两端电压不变，则通过副线圈的电流 增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电压损失 增大；升压变压器原线圈两端电压不变，则 不变，根据 可知减小，根据 可知当减小时，减小可以使不变，所以要将降压变压器的滑片P上移。故D正确。 故选AD。 1．（2023天津高考题）（多选）“西电东送”是我国重要的战略工程，从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电导线的电阻，的副线圈并联多个用电器，下列说法正确的是（　　） A．输出电压等于输入电压 B．输出功率大于输入功率 C．用电器增多后，R消耗的功率减小 D．用电器增多后，的输出电压降低 【答案】BD 【解析】AB．由于输电过程中，线路中有电流、线路电阻R会分压且产生热量，会损失功率，故输出功率大于输入功率；输出电压大于输入电压，故A错误，B正确； CD．设升压变压器原副线圈比为，输入出电压分别为、，根据理想变压器电压与原副线圈匝数关系可得 由于输入电压不变，原副线圈匝数比不变，则升压变压器输出变压恒定。设降压变压器的原副线圈匝数比为，输入输出电压分别为、，通过原副线圈的电流分别为、，的副线圈并联多个用电器等效电阻为，则有 ，， 则 令，则 随着用户接入的用电器增多，副线圈接入电器的总电阻减小，则减小，输入线路中电流增大.R消耗的功率 的输出电压 用电器增多后，增大， R消耗的功率增大，的输出电压降低，故C错误，D正确。 故选BD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！33 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：90min 完成时间： 月 日 天气： 作业07变压器和电流输送 一、理想变压器的基本关系 1．电压关系 (1)只有一个副线圈时，＝. 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器． 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器． (2)有多个副线圈时，＝＝＝… 2．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． 3．电流关系 (1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝. (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 二、电能输送过程中输电线上的电压损失和功率损失 1．输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． 2．输电线路的功率损失 (1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2r. (2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I. 3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R＝ρ可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻． (2)减小输电电流I 根据I＝，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，输电线上的功率损耗将降为原来的. 远距离高压输电过程的分析与计算 三、解决远距离高压输电问题的基本方法 1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置． 2．理清三个回路： 回路1：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4. 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4. (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝. (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝. (4)输电电流：I线＝＝＝. (5)输电线上损耗的电功率： ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失： ΔU＝I线R线＝U2－U3. (7)输电效率η＝×100%. 一、单选题 1．如图所示，原、副线圈总匝数为的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为16R，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法错误的是（    ） A．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U减小 B．保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 C．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变大，U变小 D．保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 2．如图所示，空间存在磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场，一用粗细均匀的导线制作的形线框abcd围绕ad边以角速度ω匀速转动，其中ad边与磁场垂直。已知线框每边电阻为r，ab=bc=L，在a、d两点通过不计电阻的导线与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈连接一阻值为r的电阻，原、副线圈的匝数比为2∶1。下列说法正确的是（　　） A．图示时刻线圈中电流为0 B．原线圈两端的电压为 C．原线圈中的电流为 D．电阻r消耗的功率为 3．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入可变电阻R和小灯泡L（阻值不变）。若可变电阻R的阻值变小，则下列说法正确的是（电路中的电表均为理想电表）（    ） A．小灯泡会变暗 B．电流表示数会变大 C．电压表示数不变 D．理想变压器的输入功率会变小 4．在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知R，为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（   ） A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为u = 100sin50πt（V） B．图甲中t = 2 × 10−2s时，穿过线圈的磁通量最大 C．Rt处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变 D．Rt处温度升高后，变压器的输入功率减小 5．如图，某小型水电站发电机输出的电功率P=22kW，发电机的输出电压，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶11，输电线的总电阻为r=22Ω，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列说法中正确的是（    ） A．用户端交流电的频率为200Hz B．用户得到的功率为20kW C．输电线上损失的功率为550W D．降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=20∶1 6．远距离输电的示意图如图所示，变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比为，降压变压器的原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为R=200Ω。当用户消耗的电功率为110kW时，入户电压，则升压变压器的原线圈的输入电压等于（　　） A．465V B．316.5V C．232.5V D．216.5V 7．如图所示为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为和，降压变压器原、副线圈的匝数分别为和，输电线上的电阻为R，变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出电压不变，当输电线上电流减少时，则用户端的电压增加（　　） A． B． C． D． 8．为全面推进乡村振兴，彭州某地兴建的小型水电站如图所示。该水电站交流发电机的输出功率为P=100 kW、发电机的输出电压U1=250 V，经变压器升压后用总电阻R线=7.5Ω的输电线向远处输电，在用户处的降压变压器输出电压U4=220 V，若升压变压器与降压变压器的匝数比满足，则以下说法正确的是（　　） A．发电机输出的电流I1=40 A B．输电的效率为85% C．升压变压器的匝数比为 D．降压变压器输出的电流I4=400 A 二、多选题 9．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁感应强度为，线圈面积为，转动的角速度为，匝数为，线圈电阻不计，右侧接降压变压器。定值电阻，电容器电容为，电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．增大线圈转动的角速度，灯泡亮度不变 B．增大线圈转动的角速度，电压表示数变大 C．线圈转动的角速度一定，开关S由1调至2时，电流表示数变大 D．线圈转动的角速度一定，开关S由2调至1时，消耗的功率变大 10．在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。在c、d两端输入正弦式交流电，电压的表达式为。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电阻的功率一直增大 B．电流表示数的最小值为A C．当滑片Р处在a端与b端的中点时，整个电路的功率达到最大 D．理想变压器的最大输出功率为6.25W 11．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4：1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（　　） A．降压变压器T2原线圈的输入电压为55V B．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为1：1 C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D．当用户端用电量增大时，发电机输出的功率也增大 12．龙岩地处山区，水力资源丰富，现利用市内某条流量、落差的河流发电并进行远距离输电。如图所示，若发电机输出功率为，输出电压为240V，输电线路总电阻，允许损失功率为输出功率的，要满足居民220V的用电需求。重力加速度，水的密度，则（　　） A．发电机的效率为 B．该输电线路所使用的理想升压变压器的匝数比是3：50 C．该输电线路所使用的理想降压变压器的匝数比是180：11 D．能使用户端370盏“220V，100W”的电灯正常发光 一、单选题 1．如图所示，线圈在匀强磁场中绕固定轴匀速转动，产生的正弦式交流电通过自耦变压器给灯泡和滑动变阻器供电。已知线圈的电阻不可忽略，自耦变压器可看作理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻线圈中感应电流大小为零 B．将滑动变阻器的滑片向上移动，灯泡变亮 C．将自耦变压器的滑片逆时针转动，自耦变压器的输入电流变大 D．将滑动变阻器的滑片向上移动，自耦变压器的输出功率一定减小 2．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，原线圈电路中接入内阻不计电压满足的电源，电流表为理想交流电表。已知，，开关S闭合前、后电流表示数之比为3:4。下列说法正确的是（　　） A．副线圈电流的频率100Hz B．定值电阻 C．开关闭合前后原线圈电压有效值始终为220V D．开关闭合后电源输出的功率减小 3．燃油汽车点火系统的基本结构如图所示，主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成，已知直流电源的电动势为12V，火花塞内两触点之间要产生30kV电压，才能产生电弧将油气点燃，理想变压器原、副线圈匝数之比为1:100，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，电容C将进行充电 B．开关S闭合瞬间，变压器副线圈两端电压最高可达30kV C．开关S断开瞬间，若要将油气点燃，变压器原线圈至少需产生300V电压 D．开关S断开后，电容器将先放电后充电 4．如图甲、乙所示为家庭应急式手动小型发电机的两个截面示意图。推动手柄使半径为r的圆形线圈沿轴线做简谐运动，速度随时间变化的规律为，线圈匝数为n，电阻不计，所在位置磁感应强度大小恒为B，灯泡的额定电压为U，若灯泡刚好正常发光，则理想变压器的原副线圈匝数比等于（　　） A． B． C． D． 5．电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将直流电压通过转换器转变为正弦交变电压，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到时可击杀蚊虫，正常工作时（　　） A．交流电压表的示数为 B．副线圈与原线圈匝数比需满足 C．电击网上的高频电压的频率为 D．将直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作 二、多选题 6．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为。当开关闭合、断开，输入端ab的电压为时，四个完全相同的灯泡均可正常发光；当开关断开、闭合，输入端ab的电压为时，四个灯泡仍正常发光。下列说法正确的是（　　） A．电压和相同 B．两次实验ab端输入电功率之比为 C．和的阻值之比为 D．两次实验和的电功率相同 7．某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压为，输出功率为500kW。输电线上电流为8A，损失的功率为4kW，其余线路电阻不计，用户端电压，功率88kW。储能站电路电流为51A，升压变压器的匝数比，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．输电线总电阻 B．发电机输出电压 C．用户增加时，用户得到的电压降低 D．升压变压器的匝数比 8．如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如图是远距离输电示意图，变压器T1、T2均为理想变压器，T2原、副线圈的匝数之比为100:1，负载两端电压随时间变化规律为，下列说法正确的是（　　） A．交流电源输出的交流电频率为50Hz B．T2原线圈两端的电压有效值等于220kV C．若T1输入电压不变，负载消耗总功率变大，则T1副线圈两端的电压不变 D．若T1输入电压不变，负载消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率变小 9．如图甲所示为某品牌漏电保护器，其内部结构及原理如图乙所示，虚线框内为漏电检测装置，可视为理想变压器，其中原线圈由入户的火线、零线在铁芯上双线并行绕制而成，副线圈与控制器相连。当电路发生漏电时，零线中的电流小于火线，从而使副线圈中产生感应电流，通过控制器使线路上的脱扣开关断开，起到自动保护的作用。若入户端接入（V）的交变电流，则下列说法正确的是（　　） A．入户端接入的交变电流方向每秒变化50次 B．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量始终为0 C．没有发生漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加 D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，该漏电保护器不会切断电路 10．“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为20∶1和1∶20，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法正确的是（　　） A．电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用 B．若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kW C．若保持发电机输出电压和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减小 D．若发电机输出电压一定，仅增加用户数，为维持用户电压不变，可将滑片P上移 1．（2023天津高考题）（多选）“西电东送”是我国重要的战略工程，从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电导线的电阻，的副线圈并联多个用电器，下列说法正确的是（　　） A．输出电压等于输入电压 B．输出功率大于输入功率 C．用电器增多后，R消耗的功率减小 D．用电器增多后，的输出电压降低 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 $$