人教2019選擇性必修第二冊高二物理備課必備講義專題12變壓器的綜合問題(原卷版+解析)

第三章交變電流專題12變壓器的綜合問題【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念了解幾種常見的變壓器.科學(xué)思維掌握變壓器動態(tài)問題的分析方法，會分析變壓器的綜合問題．科學(xué)探究探究變壓器動態(tài)問題的分析方法，物理量之間的決定關(guān)系科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過變壓器的綜合問題知識應(yīng)用的實例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會的緊密聯(lián)系，體會科學(xué)知識的應(yīng)用價值，進(jìn)一步增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和科學(xué)意識。知識點一幾種常見的變壓器【重難詮釋】1．自耦變壓器圖甲所示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)造如圖乙所示．線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，A、B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．互感器分類電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在待測電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯兂尚‰娏骼玫年P(guān)系式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n2注意(1)電壓互感器是降壓變壓器，據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知n1>n2.電流互感器是升壓變壓器，據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，知n1<n2.(2)區(qū)分電壓互感器與電流互感器的三個標(biāo)志．①測量儀器不同，電壓互感器用電壓表，電流互感器用電流表．②原、副線圈匝數(shù)關(guān)系不同．③原線圈接線方式不同，前者接在火線和零線間，后者接在火線上．(3)使用互感器時，一定要將互感器的外殼和副線圈接地．【典例精析】例1．如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則高壓輸電線的送電功率為()A．2.2×103W B．2.2×10－2WC．2.2×108W D．2.2×104W知識點二理想變壓器的制約關(guān)系和動態(tài)分析【重難詮釋】1．電壓、電流、功率的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減??；P出為0，P入為0.(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一個副線圈時)．2．對理想變壓器進(jìn)行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是R→I2→P出→P入→I1.(2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.【典例精析】例2．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)K斷開，當(dāng)K接通時，以下說法正確的是()A．副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓減小C．通過燈泡L1的電流增大D．原線圈中的電流增大知識點三有多個副線圈的變壓器【重難詮釋】如圖，S1、S2都閉合(1)電壓關(guān)系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3).(2)電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3.(3)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3.【典例精析】例3．如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1000，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2＝50和n3＝100，L1是“6V2W”的小燈泡，L2是“12V4W”的小燈泡，當(dāng)原線圈接上交變電壓時，L1、L2都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為()A.eq\f(1,60)AB.eq\f(1,30)AC.eq\f(1,20)AD.eq\f(1,10)A知識點四變壓器原線圈有負(fù)載的電路分析【重難詮釋】原線圈接有負(fù)載的理想變壓器問題分析方法分析理想變壓器原線圈接有負(fù)載的問題時，要明確原線圈所在的電路結(jié)構(gòu)，從而確定各物理量之間的關(guān)系．(1)負(fù)載與原線圈串聯(lián)，如圖甲所示，負(fù)載會分擔(dān)一部分電壓，原線圈兩端的電壓U1＝U－UR，流過負(fù)載的電流等于原線圈中的電流，有eq\f(U－UR,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).甲乙(2)負(fù)載與原線圈并聯(lián)，如圖乙所示．負(fù)載會分流，原線圈兩端的電壓U1＝U，流過原線圈的電流I1＝I－IR，有eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I－IR,I2)＝eq\f(n2,n1).【典例精析】例4．(多選)在如圖(a)所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為定值電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表．已知電阻R2中電流i2隨時間t變化的正弦曲線如圖(b)所示．下列說法正確的是()A．所用交流電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為100VC．電流表的示數(shù)為1.0AD．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W針對訓(xùn)練一、單選題1．高壓輸送過程中的高電壓、大電流，我們一般用電壓互感器和電流互感器進(jìn)行測量。如圖所示為兩個互感器，在圖中圓圈內(nèi)a、b表示電表，已知電壓比為100，電流比為10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則（）A．a(chǎn)為電壓表，b為電流表，輸送電功率是2.2×106WB．a(chǎn)為電壓表，b為電流表，輸送電功率是2.2×103WC．a(chǎn)為電流表，b為電壓表，輸送電功率是2.2×106WD．a(chǎn)為電流表，b為電壓表，輸送電功率是2.2×103W2．如圖為理想的自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動觸頭，為滑動變阻器上的滑片，則（）A．P不動，向下滑動時，一直在減小B．不動，P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度時，和的比值不變C．不動，P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度時，電流表讀數(shù)在增大D．P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度，同時向下滑動時，小燈泡的亮度可以不變3．如圖所示為一理想自耦式變壓器，原線圈兩端加交流電，V1、V2為理想電壓表。下列說法正確的是（）A．若P不動，F(xiàn)向下滑動時，V1、V2示數(shù)都變小B．若P不動，F(xiàn)向上滑動時，燈泡消耗的功率變小C．若F不動，P向上滑動時，V1、V2示數(shù)都變小D．若F不動，P向下滑動時，燈泡消耗的功率變小4．圖示為一自耦變壓器，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其作為原線圈，其兩端、間輸入電壓為的交變電流?，F(xiàn)通過滑動觸頭取該線圈、間部分作為副線圈，、間的輸出電壓為。則在將滑動觸頭從點順時針旋轉(zhuǎn)到點的過程中（）A．，降低 B．，升高C．，降低 D．，升高5．升流器是電力部門和工礦企業(yè)的電器設(shè)備做電流負(fù)載試驗及溫升試驗的專用設(shè)備，其工作原理簡化如圖所示，某次外接調(diào)壓器進(jìn)行伏安特性試驗，升流器第一級的自耦線圈滑頭P位于線圈中點，為第二級升流器，、均為理想變壓器，不計線路電阻。當(dāng)采集負(fù)載的電流值為輸入端電流值的20倍時，則第二級升流器的匝數(shù)比為（）A． B． C． D．6．如圖所示，一正方形線圈通過電刷與自耦變壓器相連，線圈平面與水平向右，磁感應(yīng)強度為的勻強磁場平行?，F(xiàn)讓線圈從圖示位置以恒定的角速度轉(zhuǎn)動并開始計時，轉(zhuǎn)軸與磁場垂直。已知正方形線圈的匝數(shù)為、邊長為，電阻為。則下列說法正確的是（）A．正方形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為B．若僅將滑動變阻器的滑動觸頭向下移動，則電壓表的示數(shù)變大C．若僅將自耦變壓器的滑動觸頭向下移動，則電壓表的示數(shù)變大D．若僅將線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則滑動變阻器消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍7．如圖甲所示，一自耦變壓器的原線圈與電壓有效值不變的正弦交流電源相連接，副線圈上通過輸電線接有1個燈泡L1，輸電線等效電阻為R；如圖乙所示，一最大阻值為R的滑動變阻器與電壓有效值不變的正弦交流電源相連接，通過輸電線接有1個與L1相同的燈泡L2，輸電線等效電阻為R，電表均為理想電表，下列分析判斷正確的是（）A．當(dāng)滑動觸頭P1向上勻速移動時，燈泡L1變亮B．當(dāng)滑動觸頭P2向上勻速移動時，燈泡L2變暗C．當(dāng)滑動觸頭P2向上勻速移動時，電流表A2的示數(shù)減小D．當(dāng)滑動觸頭P1向上勻速移動時，電流表A1的示數(shù)增大8．如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2=500∶1，n3∶n4=1∶1000，圖中電壓表示數(shù)為110V，電流表示數(shù)為1A，則高壓輸電線的送電功率為（）A．5.5×107W B．5.5×106W C．5.5×105W D．5.5×104W9．在一些高電壓、強電流的環(huán)境下，普通的交流電流表不能直接用來測量電路中的電流，通常要通過電流互感器來連接。圖甲為某型號的電流互感器，其中的a、b兩接線柱分別與其內(nèi)部的一組線圈的兩端相連接；c、d兩接線柱分別與其內(nèi)部的另一組線圈的兩端相連接?，F(xiàn)利用這個電流互感器通過普通的電流表測通過輸電導(dǎo)線M、N間的強電流（圖乙），下列說法中正確的是（）A．接輸電導(dǎo)線、接電流表，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多B．接電流表、接輸電導(dǎo)線，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多C．接輸電導(dǎo)線、接電流表，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多D．接電流表、接輸電導(dǎo)線，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多10．鉗形電流表其外形和結(jié)構(gòu)簡圖如圖甲所示，現(xiàn)用其測量一電纜線中的電流，如圖乙，若電流表上指示的電流為I，已知表中線圈的匝數(shù)為n匝，則下列說法正確的是（）A．這種電流表能測量恒定電流B．這種電流表利用自感原理工作C．待測電纜中電流為ID．待測電纜中電流為nI11．普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)為100匝，工作時電流為Iab；cd一側(cè)線圈的匝數(shù)為2000匝，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則（

）A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab：Icd=1：20B．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab：Icd=20：1C．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab：Icd=1：20D．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab：Icd=20：1二、多選題12．如圖所示的交變電路中，理想自耦變壓器的原線圈通過電刷接在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的矩形線圈上，、、為定值電阻，L為小燈泡，R為某特殊材料制成的電阻，只有當(dāng)其兩端的電壓大于某臨界電壓值時才能有電流流過。電鍵斷開時小燈泡間歇性的發(fā)光，電鍵閉合后小燈泡不發(fā)光，則閉合電鍵，下列說法正確的是（）A．如果副線圈的滑片向上移動少許，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期不變B．如果副線圈的滑片向下移動少許，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期變大C．如果副線圈的滑片向上移動少許，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期變小D．如果增大線圈的角速度，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期變小13．如圖甲所示為恒壓電源給硫化鎘光敏電阻R供電時，流過此電阻的電流和所受光照強度的關(guān)系圖像。根據(jù)這一特性，某同學(xué)設(shè)計了一個燈泡的自動控制電路如圖乙所示，T為一自耦變壓器．下列說法正確的是（）A．在其他條件不變的情況下，如果光照變強，則燈泡的亮度降低B．在其他條件不變的情況下，如果光照變強，則燈泡的亮度增加C．在其他條件不變的情況下，將自耦變壓器的滑片P適當(dāng)下滑，則燈泡的亮度增加D．在其他條件不變的情況下，適當(dāng)增大滑動變阻器的阻值，則燈泡的亮度降低14．如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖。發(fā)電機輸出功率恒定，升、降壓變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入A、B兩個互感器（均為理想），互感器原、副線圈的匝數(shù)比分別為100∶1和1∶10，電壓表的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為，線路總電阻，則下列說法正確的是（）A．線路上損耗的功率B．發(fā)電機輸出的電功率C．互感器A是電壓互感器，互感器B是電流互感器D．用戶使用的用電設(shè)備越多，降壓變壓器輸出電壓U4大小不會改變15．自耦變壓器是初級線圈和次級線圈在同一條繞組上的變壓器，是一種原、副繞組直接串聯(lián)自行耦合的變壓器。根據(jù)結(jié)構(gòu)還可細(xì)分為可調(diào)壓式和固定式兩種。如圖甲所示為一可調(diào)壓式自耦變壓器，線圈AB均勻繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，CD之間輸入交變電壓，撥動滑動觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。圖中變壓器視為理想變壓器，兩電表均為理想交流電表，R1=6、R2=5。R3為總阻值為10Ω的滑動變阻器?，F(xiàn)在CD兩端輸入圖乙所示正弦式交流電，下列說法正確的是（）A．若變壓器滑動觸頭P撥至線圈中間位置，電壓表示數(shù)是18VB．若電壓表與電流表示數(shù)分別是10V和1A，變壓器原制線圈匝數(shù)比為9：7C．當(dāng)滑動變阻器滑動觸頭向上滑動時，電壓表讀數(shù)不變，電流表讀數(shù)變小D．當(dāng)變壓器滑動觸頭P順時針轉(zhuǎn)動時，電流表，電壓表示數(shù)均變小第三章交變電流專題12變壓器的綜合問題【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念了解幾種常見的變壓器.科學(xué)思維掌握變壓器動態(tài)問題的分析方法，會分析變壓器的綜合問題．科學(xué)探究探究變壓器動態(tài)問題的分析方法，物理量之間的決定關(guān)系科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過變壓器的綜合問題知識應(yīng)用的實例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會的緊密聯(lián)系，體會科學(xué)知識的應(yīng)用價值，進(jìn)一步增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和科學(xué)意識。知識點一幾種常見的變壓器【重難詮釋】1．自耦變壓器圖甲所示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)造如圖乙所示．線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，A、B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．互感器分類電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在待測電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯兂尚‰娏骼玫年P(guān)系式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)I1n1＝I2n2注意(1)電壓互感器是降壓變壓器，據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，知n1>n2.電流互感器是升壓變壓器，據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，知n1<n2.(2)區(qū)分電壓互感器與電流互感器的三個標(biāo)志．①測量儀器不同，電壓互感器用電壓表，電流互感器用電流表．②原、副線圈匝數(shù)關(guān)系不同．③原線圈接線方式不同，前者接在火線和零線間，后者接在火線上．(3)使用互感器時，一定要將互感器的外殼和副線圈接地．【典例精析】例1．如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則高壓輸電線的送電功率為()A．2.2×103W B．2.2×10－2WC．2.2×108W D．2.2×104W【答案】C【解析】對互感器甲，高壓輸電線的送電電壓U＝eq\f(n1,n2)U甲＝220kV；對互感器乙，送電電流I＝eq\f(n4,n3)I乙＝1000A；所以高壓輸電線的送電功率P＝UI＝220kV×1000A＝2.2×108W，C正確．知識點二理想變壓器的制約關(guān)系和動態(tài)分析【重難詮釋】1．電壓、電流、功率的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減??；P出為0，P入為0.(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一個副線圈時)．2．對理想變壓器進(jìn)行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是R→I2→P出→P入→I1.(2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.【典例精析】例2．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)K斷開，當(dāng)K接通時，以下說法正確的是()A．副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓減小C．通過燈泡L1的電流增大D．原線圈中的電流增大【答案】D【解析】輸入電壓和原、副線圈的匝數(shù)比不變，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副線圈兩端M、N的輸出電壓不變，A錯誤；當(dāng)K接通時，副線圈電路的總電阻減小，總電流I2變大，輸電線等效電阻R上的電壓增大，并聯(lián)部分的電壓減小，通過燈泡L1的電流減小，B、C錯誤；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，電流I2變大，則I1變大，即原線圈中的電流增大，D正確．知識點三有多個副線圈的變壓器【重難詮釋】如圖，S1、S2都閉合(1)電壓關(guān)系：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3).(2)電流關(guān)系：n1I1＝n2I2＋n3I3.(3)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3.【典例精析】例3．如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為1000，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2＝50和n3＝100，L1是“6V2W”的小燈泡，L2是“12V4W”的小燈泡，當(dāng)原線圈接上交變電壓時，L1、L2都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為()A.eq\f(1,60)AB.eq\f(1,30)AC.eq\f(1,20)AD.eq\f(1,10)A【答案】C【解析】兩燈泡正常發(fā)光，則U2＝6V，原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝eq\f(1000,50)×6V＝120V，副線圈上總的輸出功率P出＝PL1＋PL2＝2W＋4W＝6W，原線圈上輸入功率P入＝P出＝6W，原線圈中的電流I1＝eq\f(P入,U1)＝eq\f(6,120)A＝eq\f(1,20)A，故選項C正確．知識點四變壓器原線圈有負(fù)載的電路分析【重難詮釋】原線圈接有負(fù)載的理想變壓器問題分析方法分析理想變壓器原線圈接有負(fù)載的問題時，要明確原線圈所在的電路結(jié)構(gòu)，從而確定各物理量之間的關(guān)系．(1)負(fù)載與原線圈串聯(lián)，如圖甲所示，負(fù)載會分擔(dān)一部分電壓，原線圈兩端的電壓U1＝U－UR，流過負(fù)載的電流等于原線圈中的電流，有eq\f(U－UR,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).甲乙(2)負(fù)載與原線圈并聯(lián)，如圖乙所示．負(fù)載會分流，原線圈兩端的電壓U1＝U，流過原線圈的電流I1＝I－IR，有eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I－IR,I2)＝eq\f(n2,n1).【典例精析】例4．(多選)在如圖(a)所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為定值電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表．已知電阻R2中電流i2隨時間t變化的正弦曲線如圖(b)所示．下列說法正確的是()A．所用交流電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為100VC．電流表的示數(shù)為1.0AD．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W【答案】AD【解析】根據(jù)i2－t圖像可知T＝0.02s，則所用交流電的頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A正確；副線圈兩端電壓U2＝I2R2＝eq\f(\r(2),\r(2))×10V＝10V，由eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)得原線圈兩端電壓U1＝100V，電壓表的示數(shù)U＝220V－100V＝120V，故B錯誤；電流表的示數(shù)I＝eq\f(U2,R3)＝eq\f(10,20)A＝0.5A，故C錯誤；變壓器傳輸?shù)碾姽β蔖＝I22R2＋I(xiàn)2R3＝15.0W，故D正確．針對訓(xùn)練一、單選題1．高壓輸送過程中的高電壓、大電流，我們一般用電壓互感器和電流互感器進(jìn)行測量。如圖所示為兩個互感器，在圖中圓圈內(nèi)a、b表示電表，已知電壓比為100，電流比為10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則（）A．a(chǎn)為電壓表，b為電流表，輸送電功率是2.2×106WB．a(chǎn)為電壓表，b為電流表，輸送電功率是2.2×103WC．a(chǎn)為電流表，b為電壓表，輸送電功率是2.2×106WD．a(chǎn)為電流表，b為電壓表，輸送電功率是2.2×103W【答案】A【解析】根據(jù)題意，由圖可知，表為電壓表，表為電流表，根據(jù)電壓比與電壓表示數(shù)可知，輸送電壓為根據(jù)電流比與電流表示數(shù)可知，輸送電流為輸送電功率為故選A。2．如圖為理想的自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動觸頭，為滑動變阻器上的滑片，則（）A．P不動，向下滑動時，一直在減小B．不動，P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度時，和的比值不變C．不動，P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度時，電流表讀數(shù)在增大D．P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度，同時向下滑動時，小燈泡的亮度可以不變【答案】D【解析】A．P不動，向下滑動時，數(shù)值保持不變，故A錯誤；B．不動，P順時針轉(zhuǎn)動時，匝數(shù)比改變，和的比值改變，故B錯誤；C．不動，P順時針轉(zhuǎn)動時，由于匝數(shù)比關(guān)系變化，電流表讀數(shù)減小，故C錯誤；D．P順時針轉(zhuǎn)動一個小角度，減小，同時向下滑動，R也減小，小燈泡的亮度可以不變，故D正確。故選D。3．如圖所示為一理想自耦式變壓器，原線圈兩端加交流電，V1、V2為理想電壓表。下列說法正確的是（）A．若P不動，F(xiàn)向下滑動時，V1、V2示數(shù)都變小B．若P不動，F(xiàn)向上滑動時，燈泡消耗的功率變小C．若F不動，P向上滑動時，V1、V2示數(shù)都變小D．若F不動，P向下滑動時，燈泡消耗的功率變小【答案】D【解析】A．若P不動，F(xiàn)向下滑動時，原線圈電壓由交流電源決定，故V1示數(shù)不變，根據(jù)原副線圈電壓比等于匝數(shù)比由于副線圈匝數(shù)減小，可知副線圈輸出電壓減小，由于副線圈電阻都不變，可知V2示數(shù)變小，A錯誤；B．若P不動，F(xiàn)向上滑動時，原線圈電壓不變，根據(jù)原副線圈電壓比等于匝數(shù)比由于副線圈匝數(shù)增大，可知副線圈輸出電壓增大，由于副線圈電阻都不變，可知副線圈電流增大，燈泡消耗的功率變大，B錯誤；C．若F不動，P向上滑動時，原線圈電壓由交流電源決定，故V1示數(shù)不變，根據(jù)原副線圈電壓比等于匝數(shù)比由于原副線圈匝數(shù)都不變，可知副線圈輸出電壓不變，滑動變阻器接入電路電阻減小，可知滑動變阻器兩端電壓減小，即V2示數(shù)變小，C錯誤；D．若F不動，P向下滑動時，可知原線圈電壓不變，副線圈輸出電壓不變，滑動變阻器接入電路電阻增大，副線圈電流減小，故燈泡消耗的功率變小，D正確。故選D。4．圖示為一自耦變壓器，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其作為原線圈，其兩端、間輸入電壓為的交變電流。現(xiàn)通過滑動觸頭取該線圈、間部分作為副線圈，、間的輸出電壓為。則在將滑動觸頭從點順時針旋轉(zhuǎn)到點的過程中（）A．，降低 B．，升高C．，降低 D．，升高【答案】A【解析】a、b間作為原線圈（匝數(shù)不變，接電壓為U1的交變電流，在滑動觸頭由M點移動到N點的過程中，相當(dāng)于副線圈匝數(shù)變少，由變壓器工作原理知降低。故選A。5．升流器是電力部門和工礦企業(yè)的電器設(shè)備做電流負(fù)載試驗及溫升試驗的專用設(shè)備，其工作原理簡化如圖所示，某次外接調(diào)壓器進(jìn)行伏安特性試驗，升流器第一級的自耦線圈滑頭P位于線圈中點，為第二級升流器，、均為理想變壓器，不計線路電阻。當(dāng)采集負(fù)載的電流值為輸入端電流值的20倍時，則第二級升流器的匝數(shù)比為（）A． B． C． D．【答案】B【解析】設(shè)ab輸入端電流值為I，由題意可知T1原副線圈匝數(shù)比為2∶1，根據(jù)理想變壓器變流規(guī)律可知T2原線圈中電流為2I，而T2副線圈中電流為20I，所以T2的匝數(shù)比為故選B。6．如圖所示，一正方形線圈通過電刷與自耦變壓器相連，線圈平面與水平向右，磁感應(yīng)強度為的勻強磁場平行?，F(xiàn)讓線圈從圖示位置以恒定的角速度轉(zhuǎn)動并開始計時，轉(zhuǎn)軸與磁場垂直。已知正方形線圈的匝數(shù)為、邊長為，電阻為。則下列說法正確的是（）A．正方形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為B．若僅將滑動變阻器的滑動觸頭向下移動，則電壓表的示數(shù)變大C．若僅將自耦變壓器的滑動觸頭向下移動，則電壓表的示數(shù)變大D．若僅將線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，則滑動變阻器消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】C【解析】A．現(xiàn)讓線圈從圖示位置以恒定的角速度轉(zhuǎn)動并開始計時，可知時刻，線圈產(chǎn)生的電動勢最大，線圈產(chǎn)生電動勢的最大值為則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式為A錯誤；B．若僅將滑動變阻器的滑動觸頭向下移動，由于自耦變壓器的輸入電壓不變，匝數(shù)比不變，可知自耦變壓器的輸出電壓不變，即電壓表的示數(shù)不變，B錯誤；C．若僅將自耦變壓器的滑動觸頭向下移動，可知自耦變壓器原線圈的匝數(shù)減小，根據(jù)可知自耦變壓器的輸出電壓增大，即電壓表的示數(shù)變大，C正確；D．若僅將線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，可知自耦變壓器的輸入電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)可知自耦變壓器的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)可知滑動變阻器消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯誤；故選C。7．如圖甲所示，一自耦變壓器的原線圈與電壓有效值不變的正弦交流電源相連接，副線圈上通過輸電線接有1個燈泡L1，輸電線等效電阻為R；如圖乙所示，一最大阻值為R的滑動變阻器與電壓有效值不變的正弦交流電源相連接，通過輸電線接有1個與L1相同的燈泡L2，輸電線等效電阻為R，電表均為理想電表，下列分析判斷正確的是（）A．當(dāng)滑動觸頭P1向上勻速移動時，燈泡L1變亮B．當(dāng)滑動觸頭P2向上勻速移動時，燈泡L2變暗C．當(dāng)滑動觸頭P2向上勻速移動時，電流表A2的示數(shù)減小D．當(dāng)滑動觸頭P1向上勻速移動時，電流表A1的示數(shù)增大【答案】C【解析】AD．此自耦變壓器為升壓變壓器，滑動觸頭P1向上勻速移動時，輸入電壓不變，輸出電壓均勻減小，等效電阻R、燈泡L1消耗的功率均變小，L1變暗，電流表A1示數(shù)減小，所以A、D錯誤；BC．當(dāng)滑動觸頭P2向上勻速移動時，含L2的支路阻值減小，電流變大，燈泡L2變亮，所以B錯誤；而并聯(lián)總電阻增大，則電流表A2的示數(shù)減小，故C正確。故選C。8．如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2=500∶1，n3∶n4=1∶1000，圖中電壓表示數(shù)為110V，電流表示數(shù)為1A，則高壓輸電線的送電功率為（）A．5.5×107W B．5.5×106W C．5.5×105W D．5.5×104W【答案】A【解析】由圖可知，甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，電路中是強電壓，通過變壓器變成弱電壓，根據(jù)電壓之比等于線圈匝數(shù)比可得高壓輸電線的電壓為乙串聯(lián)在電路中是電流互感器，電路中是強電流，通過變壓器變成弱電流，根據(jù)電流之比等于線圈匝數(shù)的倒數(shù)比可得高壓輸電線的電流為故高壓輸電線的送電功率為故選A。9．在一些高電壓、強電流的環(huán)境下，普通的交流電流表不能直接用來測量電路中的電流，通常要通過電流互感器來連接。圖甲為某型號的電流互感器，其中的a、b兩接線柱分別與其內(nèi)部的一組線圈的兩端相連接；c、d兩接線柱分別與其內(nèi)部的另一組線圈的兩端相連接?，F(xiàn)利用這個電流互感器通過普通的電流表測通過輸電導(dǎo)線M、N間的強電流（圖乙），下列說法中正確的是（）A．接輸電導(dǎo)線、接電流表，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多B．接電流表、接輸電導(dǎo)線，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多C．接輸電導(dǎo)線、接電流表，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多D．接電流表、接輸電導(dǎo)線，間線圈的線徑較細(xì)且匝數(shù)較多【答案】B【解析】據(jù)題意，高壓線中電流較大，不能用普通電流表測量其電流，一般用電流互感器進(jìn)行測量其電流大小，據(jù)變壓器中電流與匝數(shù)成反比可知，變壓器中匝數(shù)較多一邊電流較小，根據(jù)電阻定律可知，線線徑較細(xì)的線圈電阻小，為了使得線圈中產(chǎn)生的熱量少，所以電流小的一端線徑較細(xì)。故選B。10．鉗形電流表其外形和結(jié)構(gòu)簡圖如圖甲所示，現(xiàn)用其測量一電纜線中的電流，如圖乙，若電流表上指示的電流為I，已知表中線圈的匝數(shù)為n匝，則下列說法正確的是（）A．這種電流表能測量恒定電流B．這種電流表利用自感原理工作C．待測電纜中電流為ID．待測電纜中電流為nI【答案】D【解析】AB．鉗型電流表工作原理是電磁感應(yīng)規(guī)律（變壓器原理），所以主要應(yīng)用在交變電流中，故AB錯誤；CD．根據(jù)變壓器原理可得所以圖中電纜線中的電流為nI，故C錯誤D正確。故選D。11．普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)為100匝，工作時電流為Iab；cd一側(cè)線圈的匝數(shù)為2000匝，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則（

）A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab：Icd=1：20B．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab：Icd=20：1C．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab：Icd=1：20D．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab：Icd=20：1【答案】B【解析】根據(jù)理想變壓器的電流之比等于匝數(shù)的反比可知，輸入端ab接MN，輸出端cd接PQ，電流互感器的作用是使大電流變成小電流；根據(jù)理想變壓器的電流之比等于匝數(shù)的反比可知===故選B。二、多選題12．如圖所示的交變電路中，理想自耦變壓器的原線圈通過電刷接在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的矩形線圈上，、、為定值電阻，L為小燈泡，R為某特殊材料制成的電阻，只有當(dāng)其兩端的電壓大于某臨界電壓值時才能有電流流過。電鍵斷開時小燈泡間歇性的發(fā)光，電鍵閉合后小燈泡不發(fā)光，則閉合電鍵，下列說法正確的是（）A．如果副線圈的滑片向上移動少許，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期不變B．如果副線圈的滑片向下移動少許，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期變大C．如果副線圈的滑片向上移動少許，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期變小D．如果增大線圈的角速度，小燈泡可能間歇性發(fā)光，但閃光周期變小【答案】AD【解析】AC．由可得，副線圈兩端電壓增大，R兩端的電壓增大，可能使小燈泡間歇性發(fā)光；由于原線圈輸入電壓的周期不變，副線圈回路中電流周期不變，燈泡閃光周期不變，選項A正確，C錯誤；B．如果副線圈的滑片向下移動少許，變壓器副線圈匝數(shù)減少，由可得，副線圈兩端電壓減小，R兩端的電壓減小，小燈泡不能間歇性發(fā)光，選項B錯誤；D．由可知，線圈的角速度增大時，原線圈兩端的電壓增大，據(jù)可得,副線圈兩端的電壓增大，R兩端的電壓增大，可能使燈泡間歇性發(fā)光；又由可知，原線圈輸入電流的周期減小，副線圈中電流的周期減小，小燈泡間歇性發(fā)光的周期變小，D正確；故選AD。13．如圖甲所示為恒壓電源給硫化鎘光敏電阻R供電時，流過此電阻的電流和所受光照強度的關(guān)系圖像。根據(jù)這一特性，某同學(xué)設(shè)計了一個燈泡的自動控制電路如圖乙所示，T為一自耦變壓器．下列說法正確的是（）A．在其他條件不變的情況下，如果光照變強，則燈泡的亮度降低B．在其他條件不變的情況下，如果光照變強，則燈泡的亮度增加C．在其他條件不變的情況下，將自耦變壓器的