1、1第 80 讲 变压器与远距离输电方法点拨 (1)变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路原线圈在原线圈电路中相当于一用电器副线圈在副线圈电路中相当于电源(2)远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器1(多选)(2018广东东莞模拟)如图 1 所示，理想变压器的原线圈接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变化的规律为 u220 sin100 t(V)，副线圈所在电路中接有灯泡、2电动机、理想交流电压表和理想交流电流表已知理想变压器原、副线圈匝数比为 101，灯泡的电阻为 22，电动机内阻为 1，
2、电流表示数为 3A，各用电器均正常工作则( )图 1A通过副线圈的电流频率为 5HzB电压表示数为 22VC变压器原线圈的输入功率为 66 W2D电动机的输出功率为 40W2(2017湖北武汉 2 月调考)如图 2 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1 n2101， a、 b 两点间的电压为 u220 sin100 t(V)， R 为可变电阻， P 为额定电2流 1A、用铅锑合金制成的保险丝为使保险丝中的电流不超过 1A，可变电阻 R 连入电路的最小阻值是( )图 2A2.2 B2.2 2C22 D22 23如图 3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1 n221， 和 均为理想电表，灯
3、泡电阻 RL6， AB 端电压 u112 sin100 t(V)下列说法正确的是( )22图 3A电流频率为 100HzB. 的读数为 24VC. 的读数为 0.5AD变压器输入功率为 6W4(多选)(2017山东临沂一模)如图 4 所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为 21，原线圈通过灯泡 L1与正弦式交流电源相连，电源电压有效值恒定，副线圈通过导线与灯泡 L2和 L3相连，三个灯泡规格完全相同开始时开关 S 处于断开状态当 S 闭合后，所有灯泡都能发光下列说法中正确的是( )图 4A闭合开关 S 后，灯泡 L1和 L2亮度相同B闭合开关 S 后，灯泡 L1变亮，灯泡 L2的亮度不变C闭合开
4、关 S 后，灯泡 L2两端的电压变小D闭合开关 S 后，变压器原线圈的输入功率不变5(2017山东潍坊一模)如图 5 所示， a、 b 两端接在电压有效值恒定的正弦交流电源上，L1、L 2、L 3是三个相同的灯泡，T 为理想变压器，开关 S 断开时，灯泡 L1、L 2、L 3亮度相同(未达到正常发光状态)，若闭合 S，下列判断正确的是( )图 5A灯泡 L1变亮B灯泡 L2、L 3变暗C原、副线圈两端的电压比为 21D原线圈中增加的电流大于副线圈中增加的电流6(2017河北衡水中学高三下期中)如图 6 所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为 U，额定功率均为 P，变压器为理想变压器，现
5、在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比 n1 n2以及电源电压 U1为( )图 63A12 2 U B21 4 UC21 2 U D12 4 U7(多选)(2017陕西西安二检)如图 7 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 7A电压表 V1、V 2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、V
6、 4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、V 3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8(多选)(2018河北邢台质检)如图 8 所示，一个面积为 S 的单匝金属线圈(电阻不计)在匀强磁场 B 中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接其中电阻 R1 R，光敏电阻 R2在无光照时其阻值也为 R(有光照时其电阻减小)，理想变压器的原、副线圈的匝数比为 n，则( )图 8A从图示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为 e BS sintB开关 S 处于闭合状态，当减小光照强度时
7、，电压表的示数不变，电流表的示数减小C开关 S 处于闭合状态，当 R2上端串联理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)时，电流表的示数不变D当开关 S 断开、 R2用黑纸包裹时， R2两端电压的有效值为2nBS2 1 n29(2018四川成都模拟)如图 9 所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1 n2551，原线圈接入电压 u220 sin100 t(V)的交流电源，图中电表均为理想电2表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头 P 从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是( )4图 9A副线圈中交变电流的频率为 100HzB t0.02s 时，电压表的示数为 0C电流表的示数先变小后
8、变大D定值电阻 R 消耗的功率先变大后变小10(多选)如图 10 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n1 n2101， b 是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻 R1、 R2均为 10.在原线圈 c、 d 两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是( )图 10A当 S 与 a 连接后，理想电流表示数为 2.2AB当 S 与 a 连接后，理想电压表示数为 11VC当 S 由 a 拨到 b 后，副线圈输出电压的频率变为 25HzD当 S 由 a 拨到 b 后，原线圈的输入功率变为原来的 4 倍11(多选)(2017湖南株洲一模)某同学在实验室中研究远距离输电由于输电线太长，他
9、将每 100 米导线卷成一卷，共卷成 8 卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为 P1.第二次采用如图 11所示的电路输电，其中理想变压器 T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为 n1 n2，理想变压器 T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为 P2.下列说法正确的是( )图 11A前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C若输送功率一定，则 P2 P1 n n12 22D若输送功率一定，则 P2 P1 n1 n2512如图 12 为远距离输电示意图，升压变压器 T1的原
10、、副线圈匝数比为 n1 n2 k1，降压变压器 T2的原、副线圈匝数比为 n3 n41 k，在 T1的原线圈两端接入一内阻为 k2r、电动势 e Emsint 的交流电源，两条输电线的总电阻为 r，假设用户处的总电阻为 R，不考虑其他因素的影响，两变压器均为理想变压器，则输电线上损失的电功率为( )图 12A. B.k2E2mr2 R 2k2r 2 k2E2mr2 R k2r 2C. D.k2E2mr2 R r k2r 2 k2E2mr R r k2r 26答案精析1BD 由 u220 sin100 t(V)知交变电流的频率 f 50Hz，变压器不改变交变电22流的频率，A 错误；由理想变压器
11、的变压规律 ，可知 U2 U122V，故电压表的示U1U2 n1n2 n2n1数为 22V，B 正确；变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为 P U2I266W，C错误；流过小灯泡的电流 I 1A，故流过电动机的电流 IM2A，电动机的输出功率 P 出U2R U2IM I r40W，D 正确2M2A3D 由 1002 f 得 f50Hz，A 错；由题知： Um112 V，则有效值2U1 12V由 得 U26V， I2 1A，B、C 错；由能量守恒得Um12 U1U2 n1n2 U2RLP1 P2 U2I26W，D 对4AC 5.D6B 设灯泡正常发光时，额定电流为 I0.由题图可知，原
12、线圈中电流 I 原 I0，副线圈中两灯并联，副线圈中电流 I 副 2 I0， U 副 U，根据理想变压器的基本规律： I 原 n1 I 副 n2得 n1 n221； U 原 U 副 n1 n2得 U 原 2 U，所以 U14 U，B 正确7BCD8BD 从题图所示位置开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬时值表达式为e BS cost ，故选项 A 错误；减小光照强度时， R2电阻增大，副线圈的电压由匝数和输入电压决定，电压表的示数不变，通过 R2的电流减小，电流表示数减小，故选项 B 正确；由于理想二极管具有单向导电性，在一个周期内有 0 T，电阻消耗的功率U22R T2 U2 2R减小，原
13、线圈输入功率减小，电流表示数将减小，故选项 C 错误；开关 S 断开时，电阻 R1和理想变压器串联，根据串联电路规律有：U1 I1 R1， n， ， I2 ，联立解得：BS2 U1U2 I1I2 1n U2R2I1 ， U2 ，故选项 D 正确2BS2R 1 n2 2nBS2 1 n29C 由电压公式知 100 rad/s， f Hz50Hz，A 项错误；原线圈两端2 1002的输入电压有效值为 220V，由电压与匝数成正比知， ，所以副线圈两端电压为：U1U2 n1n2U2 U1 220V4V(即为电压表的读数)，B 项错误；由题图可知，滑动变阻器的上、n2n1 1557下两部分并联后与 R
14、 串联，根据串并联电路的特点可知，当 P 位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头 P 从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流先减小后增大，定值电阻 R 消耗功率将先减小后增大变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，C 项正确，D 项错误10AD11BC 变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故A 错误；实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失，故 B 正确；第一次实验输电线上的电流 I ，输电线上损失的功率 P1 I2R R
15、，第二次实验，升压变压器PU1 P2U12副线圈上的电压 U2 U1，输电线上的电流 I ，输电线上损失的功率n2n1 PU2P2 I 2R R，所以： ，故 C 正确，D 错误P2U22 P2P1 U12U22 n12n2212A 由题意可知降压变压器原线圈有 R ，同理，升压变压器原线圈有U3I2n3n4U4n4n3I3 n32n42 Rk2 R k2r，又 k2r，联立解得输电线上的电流 I2U1I1 n12n22(Rk2 r) U1I1 22Em I1k2rI122Emn2n1I2，则输电线上损失的电功率 Pr I r ，A 正确kEm2 R 2k2r 22 k2Em2r2 R 2k2r 2
