專項(xiàng)培優(yōu)18 理想變壓器、遠(yuǎn)距離輸電模型（解析版）-2025版高三物理寒假精-品講義

專題18理想變壓器、遠(yuǎn)距離輸電模型目錄TOC\o"1-3"\h\u一.理想變壓器基本模型 1二．變壓器原線圈接有負(fù)載模型等效法 7三．變壓器副線圈接有二極管模型 15四．多組副線圈的理想變壓器模型 18五．理想變壓器動(dòng)態(tài)分析模型 22六．遠(yuǎn)距離輸電的電模型 28一.理想變壓器基本模型（1）理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征。構(gòu)造：兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個(gè)閉合鐵心上構(gòu)成所謂的變壓器。作用：在辦理送電能的過程中改變電壓。原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。特征：正因?yàn)槭抢秒姶鸥袘?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。（2）理想變壓器的理想化條件及規(guī)律如圖所示，在理想變壓器的原線圈兩端加交流電壓U1后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有忽略原、副線圈內(nèi)阻，有。另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略漏磁，即認(rèn)為任意時(shí)刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相同，于是又有。由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為。在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括了線圈內(nèi)能量損失和鐵心內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”），有，而，。于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為。由此可見：①理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗（實(shí)際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因素的差別）。②理想變壓器的規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想化條件下的新的表現(xiàn)形式。1．如圖所示，某理想變壓器原線圈與一交流電源相連，交流電源電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為，副線圈并聯(lián)兩個(gè)小燈泡a和b，小燈泡a的額定功率為，正常發(fā)光時(shí)電阻為，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的電流為，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．原副線圈的匝數(shù)比為 B．流過小燈泡b的電流為C．小燈泡中電流方向每秒鐘改變30次 D．小燈泡b正常發(fā)光時(shí)的電阻為【答案】C【詳解】A．原線圈輸入電壓為電源的有效值副線圈兩端電壓等于小燈泡a兩端的電壓，由得則原、副線圈的匝數(shù)比故A正確；B．流過燈泡a的電流又得流過燈泡b的電流故B正確：C．根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式可知該交流電的頻率為，電流方向每秒鐘改變100次，變壓器不會(huì)改變交流電的頻率，所以小燈泡中電流方向每秒改變100次，故C錯(cuò)誤；D．因?yàn)楣蔇正確。本題選說法錯(cuò)誤的，故選C。2．理想變壓器、電阻R、理想交流電流表A、理想交流電壓表V按圖甲連接，已知理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11:1，電阻R=10Ω，原線圈輸入的交流電如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為100Hz B．電壓表讀數(shù)為VC．電流表讀數(shù)為2A D．變壓器的輸入功率為44W【答案】C【詳解】A．由原線圈兩端輸入電壓隨時(shí)間變化的圖像可知，所以故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)原副線圈的電壓比等于匝數(shù)之比，可得所以電壓表的示數(shù)為20V，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)歐姆定律可得所以電流表的讀數(shù)為2A，故C正確；D．副線圈功率所以變壓器的輸入功率故D錯(cuò)誤。故選C。3．理想變壓器、電阻R、理想交流電流表A、理想交流電壓表V按圖甲連接，已知理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，電阻，原線圈輸入的交流電如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為 B．電壓表讀數(shù)為C．電流表讀數(shù)為 D．變壓器的輸入功率為【答案】C【詳解】A．由圖乙可知交流電周期T=0.02s，故頻率為變壓器不改變交變電流的頻率，故A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，交流電的最大電壓為，則輸入電壓的有效值為根據(jù)可知，電壓表的示數(shù)為故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)歐姆定律可知，電流表的示數(shù)為故C正確；D．變壓器為理想變壓器，所以輸入功率等于輸出功率故D錯(cuò)誤。故選C。4．如圖甲所示，某理想變壓器原線圈接入如圖乙所示的交流電源，副線圈所接的滑動(dòng)變阻器的最大阻值為，電壓表和電流表均為理想電表，原、副線圈的匝數(shù)比為6:1。下列說法正確的是（

）A．電壓表的示數(shù)為VB．滑動(dòng)變阻器消耗的最小功率為0.6WC．原線圈所加電流的頻率為100HzD．電流表的最小示數(shù)為0.2A【答案】B【詳解】A．由乙圖可知，理想變壓器原線圈電壓有效值則電壓表的示數(shù)為V。故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系，可得解得根據(jù)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值取最大值時(shí)，其消耗功率最小為Pmin=0.6W故B正確；C．由乙圖可知原線圈所加電流的頻率為故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知，滑動(dòng)變阻器阻值取最大值時(shí)，電流表具有最小示數(shù)為故D錯(cuò)誤。故選B。5．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在一個(gè)交流電源上，交流電壓瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的規(guī)律為，副線圈所在電路中接有燈泡、電動(dòng)機(jī)、理想交流電壓表和理想交流電流表。已知理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，燈泡的電阻為22Ω，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為1Ω，電流表示數(shù)為3A，各用電器均正常工作。則（）A．通過副線圈的電流頻率為5Hz B．電壓表示數(shù)為22VC．變壓器原線圈的輸入功率為 D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為44W【答案】B【詳解】A．由知交變電流的頻率變壓器不改變交變電流的頻率，故A錯(cuò)誤；B．由理想變壓器的變壓規(guī)律，可知故電壓表的示數(shù)為22V，故B正確；C．變壓器原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，為故C錯(cuò)誤；D．流過燈泡的電流故流過電動(dòng)機(jī)的電流電動(dòng)機(jī)的輸出功率故D錯(cuò)誤。故選B。二．變壓器原線圈接有負(fù)載模型等效法1.變壓器原線圈接有負(fù)載R時(shí)，原、副線圈的制約關(guān)系依然成立，但電路輸入的總電壓U不再等于變壓器原線圈的電壓U1，而是U＝U1＋U負(fù)載，顯然U≠U1.變壓器原、副線圈兩端的功率也始終相等，但電路輸入的電功率P也不等于原線圈兩端的功率P1，而是P＝P1＋P負(fù)載．2.等效負(fù)載電阻法變壓器等效負(fù)載電阻公式的推導(dǎo)：設(shè)理想變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為n1：n2，原線圈輸入電壓為U1，副線圈負(fù)載電阻為R，如圖1（1）所示，在變壓器正常工作時(shí)，求a、b間的等效電阻。先畫出等效電路圖如圖1（2）所示，設(shè)變壓器等效負(fù)載電阻為在（1）中由變壓器的分壓規(guī)律：得：，所以負(fù)載電阻R消耗的功率為：在（2）中等效電阻消耗的功率為：因，所以等效電阻為：（重要結(jié)論）1.一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，A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(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為A．2 B．3C．4 D．5【答案】B【解析】解法一：能量守恒法：設(shè)原副線圈匝數(shù)比為斷開①閉合②①②得即：化簡(jiǎn)得解法二：電流、電壓關(guān)系法設(shè)原副線圈匝數(shù)比為斷開時(shí)由圖可知即則①閉合由圖可知即則②由①②得解法三：等效負(fù)載電阻法設(shè)原副線圈匝數(shù)比為斷開時(shí)等效負(fù)載電阻為則①閉合時(shí)等效負(fù)載電阻為則②①②得1．如圖示電路，電源為交流電源，輸出電壓的有效值恒定，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2:1，三個(gè)定值電阻、、的阻值相同，開關(guān)斷開時(shí)消耗的功率為；開關(guān)閉合時(shí)消耗的功率為，則為（

）A．1:4 B．25:81 C．9:17 D．5:9【答案】B【詳解】設(shè)三個(gè)定值電阻均為R，電源電壓為U0，分析原線圈電路，電阻和原線圈串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，副線圈連接的電阻阻值為，可把副線圈的電阻等效為原線圈的電阻則原線圈的電路的總電阻為電阻消耗的功率為同理可得，開關(guān)閉合后，原線圈的電阻電路的總電阻為電阻消耗的功率為則故選B。2．如圖所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓為的燈泡和額定電壓為的燈泡。當(dāng)輸入電壓為時(shí)，兩燈泡均正常發(fā)光，則燈泡與的功率之比為（

）A．3：1 B．1：9 C．6：1 D．1：3【答案】B【詳解】依題意，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為則原副線圈電流比為根據(jù)功率表達(dá)式可得燈泡與的功率之比為故選B。3.如圖所示，理想變壓器原線圈接的交流電，原、副線圈匝數(shù)比，已知定值電阻，，R是滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表均為理想交流電表，以下說法正確的是（

）A．時(shí)，理想變壓器的輸出功率最大B．理想變壓器的最大輸出功率為C．理想變壓器的輸出功率最大時(shí)，電流表的示數(shù)為D．時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大【答案】AD【詳解】AB．根據(jù)題意，電源電動(dòng)勢(shì)有效值如圖：假設(shè)原線圈中的電壓為，電流為，可認(rèn)為虛線框中為等效電阻又，，求得①則電路可看成是由r和組成的電路，若使變壓器輸出功率最大，則的功率最大，根據(jù)根據(jù)基本不等式，當(dāng)時(shí)，的輸出功率最大，此時(shí)由①式可得輸出的最大功率A正確，B錯(cuò)誤；C．理想變壓器的輸出功率等于負(fù)載電阻總功率，則有可得故C錯(cuò)誤；D．要使滑動(dòng)變阻器上的功率最大，把r按照上述規(guī)則等效到副線圈中，有求得如圖所示：把虛線框看成是電源，內(nèi)阻當(dāng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器輸出功率最大，此時(shí)D正確。故選AD。4.如圖所示，理想正弦式交變電源E，電動(dòng)勢(shì)恒定，內(nèi)阻不計(jì)。變壓器為理想變壓器。其中原線圈中電流為I1，首先將電阻箱調(diào)至最大值，閉合開關(guān)S，以下說法正確的是（）A．如果小于，減小時(shí)（但是不能減為零），理想變壓器的輸出功率先增大后減小B．如果小于，減小時(shí)（但是不能減為零），理想變壓器的輸出功率先減小后增大C．如果大于，逐漸減小理想變壓器的副線圈匝數(shù)，變壓器的輸出功率先增大后減小D．如果大于，逐漸減小理想變壓器的副線圈匝數(shù)，變壓器的輸出功率先減小后增大【答案】AC【詳解】將變壓器和電阻箱看成一個(gè)等效電阻，則有可得則理想變壓器的輸出功率為根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)變壓器的輸出功率最大。AB．如果小于，減小時(shí)（但是不能減為零），則減小，當(dāng)?shù)扔跁r(shí)，輸出功率最大，則理想變壓器的輸出功率先增大后減小，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．如果大于，逐漸減小理想變壓器的副線圈匝數(shù)，則增大，當(dāng)?shù)扔跁r(shí)，輸出功率最大，則理想變壓器的輸出功率先增大后減小，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。5.圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，輸入電壓U隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示（圖像為正弦圖像的一部分），電阻、和的阻值分別為5Ω、2Ω和3Ω，電流表為理想交流電表，下列說法正確的是（）A．輸入電壓U的有效值為B．若開關(guān)S斷開，電流表的示數(shù)為0.2AC．若將開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，電流表的示數(shù)變小D．若僅增大副線圈負(fù)載的電阻，副線圈兩端電壓變化量與電流變化量的絕對(duì)值之比不變【答案】BD【詳解】A．設(shè)輸入電壓的有效值為U，根據(jù)有效值的定義有可得輸入電壓的有效值為故A錯(cuò)誤；B．若開關(guān)S斷開，變壓器與副線圈負(fù)載的等效電阻為則原線圈電流為可知電流表的示數(shù)為0.2A，故B正確；C．若將開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，副線圈負(fù)載電阻變小，則等效電阻變小，原線圈電流變大，即電流表的示數(shù)變大，故C錯(cuò)誤；D．設(shè)原線圈兩端電壓為，則有可得根據(jù)線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系有，聯(lián)立可得即副線圈兩端電壓變化量與電流變化量的絕對(duì)值之比始終不變，故D正確。故選BD。三．變壓器副線圈接有二極管模型變壓器副線圈接有二極管時(shí)，由于二極管的單向?qū)щ娦?，使得cd端一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)只有半個(gè)周期有電流，依據(jù)這一特點(diǎn)可畫出cd間I－t關(guān)系圖象展開分析．1.如圖所示，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A接正弦交流電源，一個(gè)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(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．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．將二級(jí)管短路，電流表的讀數(shù)加倍【答案】BD【解析】若變壓器初級(jí)電壓Uab，則次級(jí)電壓U2＝eq\f(n2,n1)Uab，由于二極管的單向?qū)щ娦?，使得cd端只在一半的時(shí)間內(nèi)有電流，即Ucd＝eq\f(\r(2),2)U2，故eq\f(Uab,Ucd)＝eq\f(\r(2)n1,n2)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；增大負(fù)載電阻的阻值R，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，即電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確；c、d間的電壓由原線圈中的電壓和變壓器的匝數(shù)比決定，與電阻R無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將二極管短路，副線圈中的電流加倍，則原線圈中的電流也加倍，選項(xiàng)D正確．2.如圖所示，在一個(gè)閉合鐵芯中繞著一個(gè)匝數(shù)為n=1000的原線圈，該原線圈與一個(gè)電流表A串聯(lián)后接在有效值為220V的交流電源兩端，兩個(gè)匝數(shù)為n1=n2=500的副線圈分別接有電壓表V1、V2，定值電阻R1=22Ω、R2=44Ω兩個(gè)二極管的正向電阻為零，反向電阻無窮大，已知電表均為理想電表，則下列說法正確的是（）A．電壓表V1的示數(shù)一定小于V2的示數(shù) B．電流表A的示數(shù)為7.5AC．電流表A的示數(shù)為1.875A D．任何時(shí)刻穿過三個(gè)線圈的磁通量都相等【答案】CD【詳解】A．根據(jù)變壓器原理，在有兩個(gè)副線圈的情況下，因?yàn)閚1=n2=500，U=220V，故有故A錯(cuò)誤；BC．因?yàn)閮蓚€(gè)副線圈的輸出端分別串聯(lián)了一個(gè)具有單向?qū)щ娦缘亩O管，且二者反向，故在R1中有電流通過的半個(gè)周期內(nèi)，R2中沒有電流，則在這半個(gè)周期內(nèi)流過R1的電流為則在接下來的半個(gè)周期內(nèi)R2中有電流，R1中沒有電流，流過R2的電流為兩個(gè)副線圈可以等效為一個(gè)副線圈，設(shè)其等效電流為I′，等效電阻為R′，等效電壓為U′，根據(jù)焦耳定律有且聯(lián)立解得根據(jù)變壓器的電流關(guān)系有故B錯(cuò)誤，C正確；D．因?yàn)槿齻€(gè)線圈都在同一個(gè)閉合鐵芯中，故任何時(shí)刻穿過三個(gè)線圈的磁通量都相等，故D正確。故選CD。3.如圖所示，理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，O點(diǎn)在副線圈的三分之一處，電壓表和電流表均為理想交流電表，、為理想二極管，定值電阻，在原線圈A、B兩端加上的交變電壓，下列說法正確的是（

）A．電壓表的示數(shù)為 B．電壓表的示數(shù)為30VC．電流表的示數(shù)為 D．電流表的示數(shù)為【答案】AD【詳解】AB．O點(diǎn)在副線圈的三分之一處，理想二極管具有單向?qū)щ娦裕本€圈上半支路導(dǎo)通時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比為，輸出電壓有效值為40V，下半支路導(dǎo)通時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比為，輸出電壓有效值為20V，電阻兩端的電壓-時(shí)間圖像如圖所示，根據(jù)有效值的定義有解得選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；CD．通過定值電阻R的電流選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。故選AD。四．多組副線圈的理想變壓器模型如圖所示，原線圈匝數(shù)為，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為、相應(yīng)的電壓分別為、和，相應(yīng)的電流分別為、和根據(jù)理想變壓器的工作原理可得①②可得③根據(jù)得：④將①③代入④得整理得1．理想變壓器如圖所示，原線圈匝數(shù)n1=1000，兩副線圈匝數(shù)分別為n2=600，n3=200，當(dāng)原線圈兩端接在220V的交流電源上時(shí)，原線圈上電流為2A，通過R2的電流為1A，則通過R3的電流為（）A．10A B．7AC．3A D．1A【答案】B【詳解】根據(jù)變壓器電壓之比等于匝數(shù)之比，可知，得根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率得通過R3的電流故選B。2．由匝數(shù)為的原線圈和兩個(gè)匝數(shù)分別為和的副線圈組成的理想變壓器，如圖所示。已知圖中定值電阻，，電流表為理想交流電表。當(dāng)原線圈接入電壓恒定的正弦交變電流，開關(guān)、均閉合時(shí)電流表示數(shù)為僅閉合時(shí)的4倍，則為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳解】根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系，開關(guān)、均閉合時(shí)，，變壓器輸出功率為僅閉合時(shí)，變壓器輸出功率為又聯(lián)立解得故選A。3.自從進(jìn)入電力時(shí)代，變壓器在我們的生活中就無處不在。某帶有照明系統(tǒng)的電動(dòng)裝置電路如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為，副線圈匝數(shù)分別為、，原線圈兩端接電壓有效值為220V的交流電源，兩副線圈分別連接電動(dòng)機(jī)M和燈泡L，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為，燈泡的電阻恒為。開關(guān)S閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)和燈泡都正常工作，理想電流表的示數(shù)為1A。下列說法正確的是（）A．開關(guān)S閉合時(shí)，燈泡中的電流為2AB．開關(guān)S閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)中的電流為20AC．開關(guān)S斷開后，電動(dòng)機(jī)的電功率為108WD．開關(guān)S斷開后，電流表的示數(shù)減小【答案】ACD【詳解】A．由解得開關(guān)S閉合時(shí)，燈泡兩端的電壓所以開關(guān)S閉合時(shí)，燈泡中的電流為故A正確；B．由解得開關(guān)S閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為由原副線圈的功率關(guān)系可得解得電動(dòng)機(jī)中的電流為故B錯(cuò)誤；C．開關(guān)S斷開后，電動(dòng)機(jī)正常工作，電功率為故C正確；D．開關(guān)S斷開后，燈泡熄滅，副線圈的功率減小，原線圈輸入功率減小，原線圈中電流減小，電流表的示數(shù)減小，故D正確。故選ACD。五．理想變壓器動(dòng)態(tài)分析模型【模型結(jié)構(gòu)】1．變壓器動(dòng)態(tài)分析流程圖eq\x(\a\al(輸入電,壓U1))→eq\x(\a\al(輸出電,壓U2))→eq\x(\a\al(輸出電,流I2))→eq\x(\a\al(輸入電,壓I1))→eq\x(\a\al(輸入功,率P1))2．涉及問題(1)U2＝eq\f(n2,n1)U1，當(dāng)U1不變時(shí)，不論負(fù)載電阻R變化與否，U2都不會(huì)改變．(2)輸出電流I2決定輸入電流I1．(3)輸出功率P2決定輸入功率P1．【解題方法】1．變壓器原線圈通入交變電流時(shí)，原線圈是交流電源的負(fù)載，此時(shí)原線圈和與之串、并聯(lián)的用電器同樣遵循串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)．對(duì)直流電，變壓器不起作用，副線圈輸出電壓為零．2．變壓器的副線圈是所連接電路的電源，其電源電動(dòng)勢(shì)U2由輸入電壓和匝數(shù)比決定．3．對(duì)其他形狀的鐵芯(如“日”字)，應(yīng)認(rèn)真分析原、副線圈之間磁通量的關(guān)系，再結(jié)合其變壓原理來分析變壓器的電壓和匝數(shù)之間的關(guān)系．【命題角度】角度1匝數(shù)比不變，負(fù)載R變化(如圖甲)(1)U1不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可知不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變．(2)當(dāng)負(fù)載電阻R變化時(shí)，I2變化，可推出I1的變化．(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2知P1的變化．角度2負(fù)載電阻R不變，匝數(shù)比變化(如圖乙)(1)U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化，故U2變化．(2)R不變，U2改變，故I2發(fā)生變化．(3)根據(jù)P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，P1＝P2，可以判斷P2發(fā)生變化時(shí)，P1變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化．1．如圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時(shí)輸入電壓保持不變。輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，兩條輸電線的總電阻用表示，變阻器R代表用戶用電器的總電阻，當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R的值減?。ɑ瑒?dòng)片向下移）。忽略變壓器上的能量損失，不計(jì)電壓表、電流表的內(nèi)阻對(duì)電路的影響。當(dāng)用戶的用電器增加時(shí)，下列說法正確的是（）A．電流表A的示數(shù)不變 B．電壓表的示數(shù)變大C．上損失的電功率變大 D．電壓表的示數(shù)變大【答案】C【詳解】BD．根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比可得因?yàn)樵本€圈的匝數(shù)不變，原線圈的輸入電壓不變，則副線圈的輸出電壓不變，電壓表的示數(shù)不變；當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R的值減小，則副線圈總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，副線圈電流增大，則兩端電壓增大，變阻器R兩端電壓減小，電壓表的示數(shù)變小，故BD錯(cuò)誤；AC．根據(jù)，由于副線圈電流增大，可知上損失的電功率變大，原線圈電流增大，則電流表A的示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤，C正確。故選C。2．如圖所示，理想變壓器原線圈接在的交流電源上，電流表A、電壓表V均為理想交流電表，為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器，則（）A．副線圈中交變電流的頻率始終為100HzB．將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，副線圈兩端電壓變大C．將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，A的示數(shù)變大D．將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，V的示數(shù)變大【答案】D【詳解】A．由交流電源電壓表達(dá)式可知，頻率為變壓器不改變頻率，所以副線圈中交變電流的頻率為50Hz，故A錯(cuò)誤；BCD．根據(jù)由于原線圈輸入電壓不變，則副線圈輸出電壓不變，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值增大，根據(jù)歐姆定律可知，副線圈電流減小，則兩端電壓減小，所以電壓表V的示數(shù)變大；根據(jù)可知原線圈電流減小，則電流表A的示數(shù)變小，故BC錯(cuò)誤，D正確。故選D。3.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11：1，原線圈與理想電流表、副線圈與理想電壓表以及負(fù)載電阻R開關(guān)S連接成如圖甲所示的閉合回路，原線圈所接交流電源電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，兩個(gè)定值電阻R=10Ω。下列說法中正確的是（）A．當(dāng)S斷開時(shí)，t=0.01s時(shí)電流表的示數(shù)為0B．當(dāng)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為0.18AC．當(dāng)S閉合后，電壓表的示數(shù)減小D．當(dāng)S閉合后，變壓器的輸入功率為80W【答案】BD【詳解】AB．由變壓器電壓規(guī)律有由題意有而當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，副線圈的電流由電流關(guān)系方程聯(lián)立解得，理想電流表測(cè)量的是電流的有效值，不隨著時(shí)間變化，故A錯(cuò)誤，B正確；C．開關(guān)S閉合不影響副線圈的輸出電壓，電壓表示數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)S閉合后，副線圈的總電阻所以副線圈的功率故D正確。故選BD。4.如圖所示，理想變壓器原線圈接在電壓恒定的交流電源上，圖中各電表均為理想電表，下列說法正確的是（）A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變小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】BC【詳解】ABC．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值變大，副線圈總電阻變大，根據(jù)可知副線圈輸出電壓不變，根據(jù)歐姆定律可知副線圈總電流減小，即通過電流減小，消耗的功率變??；由于兩端電壓減小，則副線圈并聯(lián)部分電壓增大，即電壓表V示數(shù)變大；根據(jù)由于副線圈總電流減小，可知原線圈電流減小，即電流表A1示數(shù)變小，A錯(cuò)誤，BC正確；D．若閉合開關(guān)S，則副線圈總電阻變小，由于副線圈輸出電壓不變，根據(jù)歐姆定律可知副線圈總電流增大，兩端電壓增大，則副線圈并聯(lián)部分電壓減小，通過的電流減小，即電流表A2示數(shù)變??；根據(jù)由于副線圈總電流增大，可知原線圈電流增大，即電流表A1示數(shù)變大，D錯(cuò)誤。故選BC。5．如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，電表為理想電表，、為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器，在a、b端輸入有效值恒定的正弦交流電，則下列說法正確的是（）A．僅將向下移，電流表示數(shù)變大、電壓表示數(shù)變大B．僅將向下移，電流表示數(shù)變小、電壓表示數(shù)變大C．僅將向下移，電流表示數(shù)變小、電壓表示數(shù)一定變小D．僅將向下移，電流表示數(shù)變小、電壓表示數(shù)有可能變大【答案】AD【詳解】AB．根據(jù)題意，設(shè)副線圈回路的總電阻為，則原線圈等效電阻為僅將向下移，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻減小，減小，則減小，由可知，增大，即電流表示數(shù)變大，由可知，流過副線圈的電流增大，則電壓表示數(shù)增大，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．結(jié)合上述分析可知，僅將向下移，即減小，則增大，由可知，減小，即電流表示數(shù)變小，由可知，由于減小，減小，則可能增大，也可能減小，還可能不變，則電壓表示數(shù)可能增大，也可能減小，還可能不變，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。六．遠(yuǎn)距離輸電的電模型1.五個(gè)關(guān)系式(1)eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，eq\f(U3,n3)＝eq\f(U4,n4).(2)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入＝P出．(3)升壓變壓器原線圈的電流I1＝eq\f(P1,U1)，副線圈的電流I2＝eq\f(P2,U2)，U2為輸送電壓．(4)功率損失：ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R線＝eq\f(U2－U32,R線)，P2＝P3＋ΔP.(5)電壓關(guān)系：U2＝I2R線＋U3.2.解遠(yuǎn)距離輸電問題的思路(1)正確畫出輸電過程示意圖并在圖上標(biāo)出各物理量．(2)抓住變壓器變壓前后各量間關(guān)系，求出輸電線上的電流．(3)計(jì)算電路功率問題時(shí)常用關(guān)系式：P損＝Ieq\o\al(2,線)R線，注意輸電線上的功率損失和電壓損失．(4)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則說明原線圈電流由副線圈電流決定.3.輸電線路功率損失的計(jì)算方法(1)P損＝P－P′，P為輸送的功率，P′為用戶所得功率．(2)P損＝Ieq\o\al(2,線)R線＝(eq\f(P2,U2))2R線．，I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻．當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的eq\f(1,n2).(3)P損＝eq\f(ΔU2,R線)，ΔU為輸電線路上損失的電壓，R線為線路電阻．(4)P損＝ΔUI線，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I線為輸電線路上的電流．4.關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問題的處理思路(1)畫出輸電線路圖，將已知量和未知量標(biāo)在圖中相應(yīng)位置；(2)將輸電線路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路；(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間的關(guān)系；(4)根據(jù)升壓、降壓，原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解。5.遠(yuǎn)距離輸電問題的分析思路及常見的“三個(gè)誤區(qū)”（1）分析思路：對(duì)高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→遠(yuǎn)距離輸電線→降壓變壓器→用電器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析．（2）三個(gè)誤區(qū)：(1)不能正確地利用公式P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))2R計(jì)算輸電線上的損耗功率導(dǎo)致錯(cuò)誤；(2)不能正確理解升壓變壓器的輸出電壓U2、降壓變壓器的輸入電壓U3和輸電線上損失的電壓ΔU的關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤，三者關(guān)系是U2＝ΔU＋U3；(3)不能正確理解升壓變壓器的輸入功率P1、降壓變壓器的輸出功率P4和輸電線上損失的功率P損的關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤，三者關(guān)系是P1＝P損＋P4.1.如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，發(fā)電廠輸出電壓U1=104V，輸出功率P1=109W，兩個(gè)理想變壓器的匝數(shù)比分別為n1∶n2=1∶100、n3∶n4=100∶1，輸電線總電阻r=50Ω。則（）A．U4=U1B．I4=I1C．通過電阻r的電流I2=2×104AD．用戶端的電功率為9.5×108W【答案】BD【詳解】C．根據(jù)電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系可得A則通過電阻r的電流為A，故C錯(cuò)誤；A．電阻r兩端的電壓為V則V根據(jù)電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系解得故A錯(cuò)誤；B．由于，根據(jù)則故B正確；D．電阻r損耗的功率W用戶端的電功率為W故D正確。故選BD。2．如圖為輸電線為用戶輸電的情景，電路中升壓變壓器和降壓變壓器都認(rèn)為是理想變壓器，中間輸電電路電阻為R，下列說法正確的有（）A．輸出電壓與輸入電壓相等B．輸出功率大于輸入功率C．若用戶接入的用電器增多，則R功率降低D．若用戶接入的用電器增多，則輸出電壓降低【答案】BD【詳解】A．輸出電壓等于輸入電壓與電阻R上損失的電壓之和，A錯(cuò)誤；B．輸出功率等于輸入功率與電阻R上損失的功率之和，所以輸出功率大于輸入功率，B正確；CD．若用戶接入的用電器增多，則用戶端的等效電阻減小，用戶端電流增大，根據(jù)降壓變壓器電流與匝數(shù)成反比，可知，通過電阻R的電流增大，根據(jù)可知，R功率增大，C錯(cuò)誤；輸入電壓不變，所以輸出電壓不變，根據(jù)可知，R上損失的電壓增大，輸入電壓減小，根據(jù)降壓變壓器電壓與匝數(shù)成正比，可得，輸出電壓降低，D正確。故選BD。3．如圖為高鐵供電流程的簡(jiǎn)化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為U1的高壓電進(jìn)行降壓；動(dòng)力車廂內(nèi)的理想變壓器再把電壓降至U4，為動(dòng)力系統(tǒng)供電，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)的電流為I4，發(fā)電廠的輸出電流為I1；若變壓器的匝數(shù)n2=n3，則下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．【答案】AD【詳解】AB．由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，兩變壓器則有，可得，由題意可知，由于輸電線上有電壓降，因此則有，又有，可得故A正確，B錯(cuò)誤；CD．由理想變壓器原、副線圈的電流比等于匝數(shù)的反比，兩變壓器則有，可得，由于，，可得故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。4．如圖所示，一小水電站，輸出的電功率為，輸出電壓，經(jīng)理想升壓變壓器升壓后遠(yuǎn)距離輸送，升壓變壓器的匝數(shù)比，輸電線總電阻為，最后經(jīng)理想降壓變壓器降為向用戶供電。下列說法正確的是（）A．輸電線上的電流為B．用戶得到的電功率為C．輸電線上損失的電壓為500VD．變壓器的匝數(shù)比【答