1．理解理想變壓器原、副線圈電壓關(guān)系，從能量守恒的角度理解功率關(guān)系和電流關(guān)系.2.變壓器的輸入電壓決定輸出電壓，但輸入電流、功率卻由輸出電流、功率決定.3.正確畫出遠(yuǎn)距離輸電示意圖，能確定各回路電壓、電流、功率關(guān)系．
1．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入的交流電如圖乙所示，電阻R＝22 Ω，則( )
A．原、副線圈中的磁通量不等
B．t＝0.01 s時(shí)電壓表的讀數(shù)為22eq \r(2) V
C．t＝0.01 s時(shí)電流表讀數(shù)為1 A
D．該變壓器原線圈的輸入功率為22 W
答案 D
解析 理想變壓器不漏磁，原、副線圈中的磁通量相等，故A錯(cuò)誤；電壓表的讀數(shù)為副線圈電壓的有效值，原線圈兩端電壓有效值為U1＝eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V，根據(jù)原、副線圈電壓比等于匝數(shù)比可得，副線圈的電壓有效值為U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1,10)×220 V＝22 V，所以電壓表的讀數(shù)為22 V，故B錯(cuò)誤；副線圈的電阻為R＝22 Ω，所以副線圈的電流為I2＝eq \f(U2,R)＝eq \f(22,22) A＝1 A，原、副線圈中的電流比等于匝數(shù)比的倒數(shù)，所以原線圈的電流為0.1 A，電流表的讀數(shù)為電流的有效值，所以電流表讀數(shù)為0.1 A，故C錯(cuò)誤；副線圈消耗的功率P＝U2I2＝22×1 W＝22 W，輸入功率等于輸出功率，該變壓器原線圈的輸入功率為22 W，故D正確．
2．(2023·重慶市模擬)某電站的電能輸送示意圖如圖所示，升壓變壓器與降壓變壓器間輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比eq \f(n1,n2)＝m，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比eq \f(n3,n4)＝k.變壓器均為理想變壓器，如果發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，用戶輸入端電壓為U2，用戶消耗電功率為P，則輸電線上消耗電功率為( )
A．(eq \f(P,mU1))2r B．(eq \f(mP,U1))2r
C．(eq \f(P,kU2))2r D．(eq \f(kP,U2))2r
答案 C
解析 降壓變壓器副線圈電流I4＝eq \f(P,U2) ，降壓變壓器原線圈電流I3＝eq \f(n4,n3)I4＝eq \f(P,kU2)，則升壓變壓器與降壓變壓器間輸電線上消耗電功率P′＝I32r＝(eq \f(P,kU2))2r，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
3．(2023·陜西西安市模擬)如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，電表均為理想電表，閉合開關(guān)S后( )
A．電流表A1的示數(shù)不變
B．電壓表V1的示數(shù)減小
C．電壓表V2的示數(shù)不變
D．電流表A2的示數(shù)減小
答案 D
解析 因開關(guān)S閉合時(shí)，副線圈電路的總電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，但因總電阻減小，則總電流增大，可知干路中電阻R分壓增大，所以電壓表V2示數(shù)變小，電流表A2的示數(shù)減小，故B、C錯(cuò)誤，D正確；開關(guān)S閉合時(shí)，副線圈電路的總電流I2變大，根據(jù)eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,IA1)，可知IA1變大，電流表A1示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤．
4．如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，某個(gè)小水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為100 kW，發(fā)電機(jī)的電壓為250 V．通過升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為R＝8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V．要求在輸電線上損失的功率控制為5 kW(即用戶得到的功率為95 kW)．下列說法正確的是( )
A．輸電線上通過的電流為400 A
B．降壓變壓器的輸入電壓為4 000 V
C．升壓變壓器的匝數(shù)比為eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,16)
D．降壓變壓器的匝數(shù)比為eq \f(n3,n4)＝eq \f(200,11)
答案 C
解析 根據(jù)ΔP＝I22R可得I2＝25 A，故A錯(cuò)誤；輸電線路上損失的電壓ΔU＝I2R＝25×8 V＝200 V，升壓變壓器副線圈兩端的電壓U2＝eq \f(P1,I2)＝eq \f(1.0×105,25) V＝4 000 V，故降壓變壓器的輸入電壓為U3＝U2－ΔU＝4 000 V－200 V＝3 800 V，故B錯(cuò)誤；升壓變壓器的匝數(shù)比為eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(250,4 000)＝eq \f(1,16)，故C正確；降壓變壓器的匝數(shù)比為eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(3 800,220)＝eq \f(190,11)，故D錯(cuò)誤．
5．(2023·江西贛州市檢測(cè))如圖所示，一理想變壓器的原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，原線圈串聯(lián)定值電阻R1，副線圈接滑動(dòng)變阻器R2.當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片位于某一位置時(shí)，R1、R2消耗的功率之比為2∶9.則下列說法正確的是( )
A．副線圈回路中滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為eq \f(220,9) V
B．此時(shí)定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值之比為18∶1
C．若滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，電阻R1的功率增大
D．若原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，電阻R1的功率減小
答案 B
解析 由于R1的分壓，原線圈的電壓小于220 V，則副線圈的電壓小于eq \f(220,9) V，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電功率與電流的關(guān)系式，有P＝I2R，根據(jù)變壓器原理可得eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(1,9)，由此可得電阻R1和R2消耗的功率之比eq \f(P1,P2)＝eq \f(I12R1,I22R2)，代入數(shù)據(jù)解得eq \f(R1,R2)＝eq \f(18,1)，故B正確；若滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，R2增大，電流I2減小，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)知電流I1減小，根據(jù)P＝I2R知電阻R1的功率減小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)功率關(guān)系可得UI1＝I12R1＋I(xiàn)22R2，其中eq \f(n1,n2)I1＝I2，若原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，相當(dāng)于eq \f(n1,n2)減小，則電流I1增大，根據(jù)P＝I2R知電阻R1的功率增大，故D錯(cuò)誤．
6．(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈與電阻R串聯(lián)，和電壓表并聯(lián)，原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1，b是原線圈的中心觸點(diǎn)，副線圈連接滑動(dòng)變阻器，電流表、電壓表均為理想交流電表．已知交流電源電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝311sin 100πt (V)．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)K扳向a后，下列說法中正確的是( )
A．電壓表的示數(shù)為220 V
B．若只將滑動(dòng)變阻器的滑片下移，則電壓表的示數(shù)減小，R消耗的功率增大
C．通過滑動(dòng)變阻器的交變電流的頻率為100 Hz
D．若只將單刀雙擲開關(guān)由a扳向b，則電壓表的示數(shù)減小
答案 BD
解析 電源電壓有效值為U＝eq \f(Um,\r(2))＝eq \f(311,\r(2)) V≈220 V，因?yàn)橛须娮鑂分壓，電壓表示數(shù)即原線圈兩端的電壓小于220 V，故A錯(cuò)誤；保持K的位置不變，滑動(dòng)變阻器滑片向下移，接入電路的電阻變小，副線圈的電流變大，則電流表的示數(shù)變大，原線圈中的電流變大，電阻R兩端的電壓也變大，R消耗的功率變大，交流電源的電壓不變，原線圈兩端的電壓變小，電壓表的示數(shù)減小，故B正確；變壓器不改變交變電流的頻率，由電源電壓瞬時(shí)值表達(dá)式可知交變電流的頻率為f＝eq \f(ω,2π)＝eq \f(100π,2π) Hz＝50 Hz，故C錯(cuò)誤；設(shè)原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓和電流分別為U1、I1，U2、I2，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為RP，若將電壓表右側(cè)的電路看成一個(gè)等效電阻R′，則R′＝eq \f(U1,I1)，又因?yàn)閑q \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)，I1n1＝I2n2，RP＝eq \f(U2,I2)，聯(lián)立可得R′＝(eq \f(n1,n2))2RP，單刀雙擲開關(guān)由a扳向b，原線圈匝數(shù)變少，即n1減小，等效電阻R′減小，R和R′組成串聯(lián)電路，電源電壓不變，所以電壓表的示數(shù)減小，故D正確．
7．如圖所示是通過街頭變壓器降壓給用戶供電的示意圖．輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時(shí)輸入電壓不變．輸出電壓通過輸電線送給用戶，兩條輸電線總電阻用R0表示．當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，則( )
A．電壓表V3的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大
B．電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小
C．電壓表V1讀數(shù)不變，V2的讀數(shù)減小
D．電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值變小
答案 A
解析 理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的，由于輸入電壓和匝數(shù)比不變，所以副線圈的輸出電壓也不變，電壓表V1、V2的讀數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，副線圈電路中的總電阻減小，所以電流要變大，即A2的示數(shù)變大，根據(jù)I1∶I2＝n2∶n1可知A1的示數(shù)變大；由于副線圈的電流變大，電阻R0消耗的電壓變大，又因?yàn)閂2的示數(shù)不變，所以V3的示數(shù)變小，故A正確，B錯(cuò)誤；電壓表V2、V3的讀數(shù)之差等于R0兩端電壓，與電流表A2 的讀數(shù)的比值等于定值電阻R0的阻值，保持不變，故D錯(cuò)誤．
8．(2023·湖南省模擬)變壓器是遠(yuǎn)距離輸電過程中用于改變電壓的重要設(shè)備，如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝5 Ω，D為理想二極管(理想二極管具有單向?qū)щ娦?，原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，則下列說法正確的是( )
A．原線圈所接的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220eq \r(2)sin (50πt) V
B．變壓器的輸出電壓為100 V
C．通過電阻R2的電流有效值為5eq \r(2) A
D．變壓器的輸入功率為1 000 W
答案 C
解析 由題圖乙可得周期T＝0.02 s，則原線圈所接的交變電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220eq \r(2)sin eq \f(2π,T)t＝220eq \r(2)sin (100πt) V，故A錯(cuò)誤；由題意得，原線圈輸入電壓有效值為U1＝eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2可得變壓器的輸出電壓為U2＝50 V，故B錯(cuò)誤；因?yàn)镽2與二極管相連，則當(dāng)為正向電壓時(shí)，通過R2的電流為I2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(50,5) A＝10 A，當(dāng)為反向電壓時(shí)，通過R2的電流為0，設(shè)通過R2的電流有效值為I，由電流的熱效應(yīng)得I2R2T＝I22R2·eq \f(T,2)＋0，解得通過電阻R2的電流有效值為I＝5eq \r(2) A，故C正確；因?yàn)殡娮鑂1的電流始終為I1＝eq \f(U2,R1)＝eq \f(50,5) A＝10 A，所以副線圈的電功率為P＝P1＋P2＝U2I1＋I(xiàn)2R2，代入數(shù)據(jù)解得P＝(500＋250) W＝750 W，變壓器的輸入功率等于輸出功率，故變壓器的輸入功率為750 W，故D錯(cuò)誤．
9．在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，可拆變壓器如圖所示．
(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)和材料是________；
A．整塊硅鋼鐵芯
B．整塊不銹鋼鐵芯
C．絕緣的銅片疊成
D．絕緣的硅鋼片疊成
(2)以下給出的器材中，本實(shí)驗(yàn)需要用到的是________；
A．干電池 B．學(xué)生電源
C．直流電壓表 D．多用電表
(3)為實(shí)現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變?cè)?、副線圈匝數(shù)，測(cè)量副線圈上的電壓．這個(gè)探究過程采用的科學(xué)探究方法是________．
A．演繹法 B．等效替代法
C．控制變量法 D．理想實(shí)驗(yàn)法
(4)某次實(shí)驗(yàn)中得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，你的結(jié)論是_____________________________．
(5)原、副線圈上的電壓之比是否等于它們的匝數(shù)之比呢？發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格遵從這樣的規(guī)律，分析下列可能的原因，你認(rèn)為正確的是________．
A．變壓器線圈中有電流通過時(shí)會(huì)發(fā)熱
B．原、副線圈的電壓不同步
C．鐵芯在交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)熱
D．原線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)能在向副線圈轉(zhuǎn)移過程中有損失
答案 (1)D (2)BD (3)C (4)在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比相等，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) (5)ACD
解析 (1)觀察變壓器的鐵芯，由于渦流在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生熱量，所以它的結(jié)構(gòu)是絕緣的硅鋼片疊成，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤；
(2)實(shí)驗(yàn)中需要交流電源和多用電表，不需要干電池和直流電壓表，故選B、D；
(3)當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)物理量相關(guān)時(shí)，應(yīng)采用控制變量法，探究該物理量與某一個(gè)量的關(guān)系，如本實(shí)驗(yàn)中，保持原線圈輸入電壓U1一定，探究副線圈輸出電壓U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系，故選C.
(4)通過分析表中數(shù)據(jù)可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比相等，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).一定要注意是在誤差允許的范圍內(nèi)，而不是嚴(yán)格相等關(guān)系．
(5)變壓器并非理想變壓器，能量損失主要來源于三個(gè)方面，分別是繞制線圈的銅導(dǎo)線發(fā)熱損耗(俗稱銅損)、鐵芯中的渦流發(fā)熱損耗(俗稱鐵損)、鐵芯對(duì)磁場(chǎng)的約束不嚴(yán)密損耗(俗稱磁損)，故選A、C、D.實(shí)驗(yàn)次數(shù)
n1/匝
n2/匝
U1/V
U2/V
1
1 200
400
12.1
3.98
2
800
400
12.0
5.96
3
200
100
11.9
5.95

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