2021版江蘇高考物理一輪復(fù)習(xí)講義：第11章第2節(jié)　變壓器　電能的輸送

第2節(jié)　變壓器　電能的輸送一、理想變壓器1．構(gòu)造如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的。(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈。(2)副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈。2．原理電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)。3．理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒(méi)有能量損失(繞線無(wú)電阻、鐵芯無(wú)渦流)(2)沒(méi)有磁通量損失(磁通量全部集中在鐵芯中) 功率關(guān)系根據(jù)能量守恒可得：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即P入＝P出基本關(guān)系電壓關(guān)系原、副線圈的電壓之比等于其匝數(shù)之比，公式：＝，與負(fù)載、副線圈的個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)電流關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)：＝(2)有多個(gè)副線圈時(shí)：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交變電流的頻率)4.幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器，如圖甲(降壓作用)、乙(升壓作用)所示。甲　　　　　　　　乙丙　　　　　　　　丁(2)互感器二、電能的輸送如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶(hù)得到的電功率為P′，用戶(hù)的電壓為U′，輸電線總電阻為R。1．輸出電流I＝＝＝。2．電壓損失(1)ΔU＝U－U′。(2)ΔU＝IR。3．功率損失(1)ΔP＝P－P′。(2)ΔP＝I2R＝R。4．減少輸電線上電能損失的方法(1)減小輸電線的電阻R。由R＝ρ知，可加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線。(2)減小輸電線中的電流。在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P＝UI，要減小電流，必須提高輸電電壓。1．思考辨析(正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”)(1)變壓器能改變交變電流的電壓，不能改變交變電流的頻率。  (√)(2)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開(kāi)時(shí)，副線圈兩端無(wú)電壓。   (×)(3)變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，原線圈輸入的電流隨之減小。   (×)(4)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積不利于減少輸電過(guò)程中的電能損失。   (×)(5)高壓輸電是通過(guò)減小輸電電流來(lái)減少電路的發(fā)熱損耗。  (√)(6)在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程中的電能損失越大。  (√)2．(滬科版選修3－2P75T3)如圖所示為一理想變壓器，其原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R組成閉合電路。當(dāng)直導(dǎo)線MN在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向左勻速切割磁感線時(shí)，電流表的示數(shù)是10 mA，那么電流表的示數(shù)是(　　)A．40 mA   B．0  C．10 mA   D．2.5 mAB　[由于直導(dǎo)線MN勻速運(yùn)動(dòng)，則MN切割磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流恒定，線圈中產(chǎn)生的磁通量也是恒定的，所以不會(huì)引起副線圈的磁通量變化，所以副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，即電流表A2的示數(shù)為0，選項(xiàng)B正確。]3．(粵教版選修3－2P59T4改編)如圖所示，P是電壓互感器，Q是電流互感器，如果兩個(gè)互感器的變壓比和變流比都是50，電壓表的示數(shù)為220 V，電流表的示數(shù)為3 A，則輸電線路中的電壓和電流分別是(　　)A．11 000 V,150 A   B．1 100 V,15 AC．4.4 V,16.7 A   D．4.4 V,0.06 AA　[由兩個(gè)互感器的變壓比和變流比可知輸電線路中的電壓為U＝220×50 V＝11 000 V，電流為I＝3×50 A＝150 A，故A正確。]4．(人教版選修3－2P50T3改編)從發(fā)電站輸出的功率為220 kW，輸電線的總電阻為0.05 Ω，用110 V和11 kV兩種電壓輸電。兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為(　　)A．100∶1   B．1∶100C．1∶10   D．10∶1A　[由P＝UI得輸電線的電流I＝，則輸電線上由電阻造成的電壓損失ΔU＝IR＝R，所以?xún)煞N情況下：ΔU1∶ΔU2＝U2∶U1＝100∶1，A正確。]5．(人教版選修3－2P44T5改編)如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A，則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．電壓表V1示數(shù)增大 B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大C．該變壓器起升壓作用 D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)[答案]　D 理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用　1．(2019·江蘇高考)某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶10，當(dāng)輸入電壓增加20 V時(shí)，輸出電壓(　　)A．降低2 V   B．增加2 VC．降低200 V   D．增加200 VD　[理想變壓器的電壓與匝數(shù)關(guān)系為＝＝，整理可得＝，即原、副線圈匝數(shù)比等于電壓變化量之比，當(dāng)ΔU1＝20 V時(shí)，ΔU2＝200 V，選項(xiàng)D正確。]2.(多選)(2016·全國(guó)卷Ⅲ)如圖所示，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光．下列說(shuō)法正確的是(　　)A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9C．此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1D．此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9AD　[設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時(shí)燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過(guò)b燈泡的電流是流過(guò)a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。]3.(2017·北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．原線圈的輸入功率為220 WB．電流表的讀數(shù)為1 AC．電壓表的讀數(shù)為110 VD．副線圈輸出交流電的周期為50 sB　[理想變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U1＝220 V，由＝得U2＝＝110 V，即電壓表的讀數(shù)為110 V，通過(guò)負(fù)載電阻的電流I2＝＝ A＝2 A，則副線圈的輸出功率P＝U2I2＝110×2 W＝220 W，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，為220 W，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；由n1I1＝n2I2得I1＝＝1 A，即電流表的讀數(shù)為1 A，選項(xiàng)B正確；由u＝220sin 100πt(V)可知，角速度ω＝100π rad/s，原線圈所接交流電的周期T＝＝0.02 s，副線圈輸出交流電的周期不變，仍為0.02 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]4.如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin(100πt)V的交流電，則(　　)A．交流電的頻率為100 HzB．通過(guò)R2的電流為1 AC．通過(guò)R2的電流為 AD．變壓器的輸入功率為200 WC　[由原線圈交流電瞬時(shí)值表達(dá)式可知，交變電流的頻率f＝＝＝50 Hz，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由理想變壓器變壓規(guī)律＝可知，輸出電壓U2＝50 V，由理想二極管單向?qū)щ娦钥芍?，交變電流每個(gè)周期只有一半時(shí)間有電流通過(guò)R2，由交變電流的熱效應(yīng)可知，·＝·T，解得U＝U2＝25 V，由歐姆定律可知，通過(guò)R2的電流為 A，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；電阻R2的功率P2＝UI＝50 W，而電阻R1的電功率P1＝＝100 W，由理想變壓器輸入功率等于輸出功率可知，變壓器的輸入功率為P＝P1＋P2＝150 W，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說(shuō)明(1)變壓器不能改變直流電壓。(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率。(3)理想變壓器本身不消耗能量。(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值。 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題　1．理想變壓器的制約關(guān)系制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P入由副線圈的輸出功率P出決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定2.兩種情況匝數(shù)比不變的情況負(fù)載電阻不變的情況(1)U1不變，根據(jù)＝，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，可以得出不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變(2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，根據(jù)輸出電流I2決定輸入電流I1，可以判斷I1的變化(3)I2變化引起P2變化，根據(jù)P1＝P2，可以判斷P1的變化(1)U1不變，發(fā)生變化，U2變化(2)R不變，U2變化，I2發(fā)生變化(3)根據(jù)P2＝和P1＝P2，可以判斷P2變化時(shí)，P1發(fā)生變化，U1不變時(shí)，I1發(fā)生變化　(多選)一自耦變壓器如圖所示，其a、b端接到一電壓有效值不變的交變電源兩端，在c、d間接有一定值電阻R1和滑動(dòng)變阻器R0。電壓表均可視為理想交流電壓表，輸電導(dǎo)線的電阻均可忽略不計(jì)。則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．保持滑動(dòng)觸頭位置不變，將滑動(dòng)變阻器滑片P下滑時(shí)，三個(gè)電壓表的示數(shù)均減小B．保持滑動(dòng)觸頭位置不變，將滑動(dòng)變阻器滑片P下滑時(shí)，V1、V2的示數(shù)不變，而V3的示數(shù)減小C．保持滑動(dòng)變阻器滑片P不動(dòng)時(shí)，將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，三個(gè)電壓表的示數(shù)均減小D．保持滑動(dòng)變阻器滑片P不動(dòng)時(shí)，將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，V1示數(shù)不變，而V2、V3示數(shù)均減小思路點(diǎn)撥：本題中變壓器為自耦變壓器，分析時(shí)要注意區(qū)分原線圈和副線圈，分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。[解析]　滑動(dòng)觸頭位置保持不變時(shí)，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比不變，因電源的電壓不變，所以V1、V2的示數(shù)不變，R1與R0串聯(lián)分得的總電壓不變；當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P下滑時(shí)，R0接入電路的阻值變小，分得的電壓減小，所以V3的示數(shù)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；保持滑動(dòng)變阻器滑片P不動(dòng)時(shí)，將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中，副線圈的匝數(shù)變小，由U1∶U2＝n1∶n2可知，V2、V3的示數(shù)均減小，V1的示數(shù)不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。[答案]　BD含有變壓器的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的解題思路　匝數(shù)比不變，負(fù)載變化的情況1.有一理想變壓器，副線圈所接電路如圖所示，燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，燈L1正常發(fā)光。S閉合后，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．電阻R消耗的電功率增大B．燈L1、L2都能正常發(fā)光C．原線圈的輸入功率減小D．原、副線圈的電流比減小A　[當(dāng)S閉合后，由變壓器電壓與匝數(shù)比關(guān)系：＝，可知副線圈電壓U2不變，而電路的電阻減小，所以副線圈的電流增大，由P＝I2R知R消耗的功率增大，故A正確；副線圈的電流增大，所以電阻R的電壓增大，而副線圈電壓U2不變，所以燈泡兩端的電壓減小，燈L1、L2都不能正常發(fā)光，故B錯(cuò)誤；由于副線圈中負(fù)載電阻減小，消耗的功率為P＝，故消耗的功率增大，又因?yàn)檩斎牍β实扔谳敵龉β剩试€圈的輸入功率增大，所以C錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變，由電流與匝數(shù)關(guān)系＝，知原、副線圈中電流之比不變，故D錯(cuò)誤。]2．(多選)(2019·江蘇南京師大附中高考模擬)如圖所示，理想變壓器原線圈輸入端a、b間的交流電壓有效值不變，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。將滑動(dòng)變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2 A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A。忽略所有電表對(duì)電路的影響，下列說(shuō)法中正確的有(　　)A．變阻器滑片是沿c→d方向滑動(dòng)的B．電壓表V2示數(shù)增大C．電壓表V3示數(shù)減小D．該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4∶1ACD　[由題意可知電源的電壓的有效值不變，原副線圈的匝數(shù)不變，所以副線圈兩端的電壓不變，即電壓表V2示數(shù)不變；電流表A2的示數(shù)增大了，說(shuō)明副線圈的負(fù)載電阻減小了，所以變阻器滑片是沿c→d方向滑動(dòng)的，故A正確，B錯(cuò)誤；電流表A2的示數(shù)增大了，則通過(guò)副線圈的電流I2增大，所以R0兩端的電壓增大，因?yàn)?/span>R和R0兩端的電壓之和不變，所以R兩端的電壓減小，即電壓表V3示數(shù)減小，故C正確；理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)與原副線圈的電流的關(guān)系為＝，所以可得＝，代入數(shù)據(jù)可得＝＝＝，故D正確。]　匝數(shù)比改變，負(fù)載不變的情況3.(多選)如圖所示，電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1、I2分別為原、副線圈中的電流。下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．保持U1不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小B．保持U1不變，S由a切換到b，則I2減小C．保持U1不變，S由b切換到a，則I1增大D．保持U1不變，S由a切換到b，則變壓器的輸入功率增大BC　[保持U1不變，S由b切換到a時(shí)，副線圈匝數(shù)增多，則輸出電壓U2增大，電流I2增大，R消耗的功率增大，由變壓器功率關(guān)系可知，其輸入功率也增大，故I1增大；S由a切換到b時(shí)，副線圈匝數(shù)減少，則輸出電壓U2減小，輸出電流I2減小，所以根據(jù)P2＝I2U2，P2減??；又因P1＝P2，所以變壓器輸入功率減小。由以上分析可知，正確選項(xiàng)為B、C。]4.(2019·江蘇七市二模)可調(diào)式理想變壓器示意圖如圖所示，原線圈的輸入電壓為U1，副線圈輸出電壓為U2，R為電阻。將原線圈輸入端滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)。下列結(jié)論中正確的是(　　)A．輸出電壓U2增大　   B．流過(guò)R的電流減小C．原線圈輸入電流減小   D．原線圈輸入功率不變A　[P向下移動(dòng)時(shí)，原線圈的匝數(shù)減小，根據(jù)U2＝U1，可知副線圈電壓增大，則副線圈電流增大，流過(guò)R的電流增大，輸出功率增大，則輸入功率也增大，原線圈電壓不變，則原線圈輸入電流增大，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。] 遠(yuǎn)距離輸電　1．理清三個(gè)回路遠(yuǎn)距離輸電電網(wǎng)間的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。輸電過(guò)程的電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，即電源回路、輸送回路和用戶(hù)回路。在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源，每個(gè)回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系則是聯(lián)系不同回路的橋梁。2．抓住兩個(gè)物理量的聯(lián)系(1)理想的升壓變壓器聯(lián)系了電源回路和輸送回路，由理想變壓器原理可得：線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個(gè)量間的關(guān)系是＝，P1＝P2，I1n1＝I2n2。(2)理想的降壓變壓器聯(lián)系了輸送回路和用戶(hù)回路，由理想變壓器原理可得：線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個(gè)量間的關(guān)系是＝，P3＝P4，I3n3＝I4n4。3．掌握一個(gè)能量守恒定律發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過(guò)導(dǎo)線將能量輸送給線圈1，線圈1上的能量就是遠(yuǎn)程輸電的總能量，在輸送過(guò)程中，先被輸送回路上的導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部分通過(guò)降壓變壓器和用戶(hù)回路被用戶(hù)使用消耗，所以其能量關(guān)系為P1＝P線損＋P用戶(hù)。　如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，升壓變壓器的變壓比為m，降壓變壓器的變壓比為n，輸電線的電阻為R，升壓變壓器和降壓變壓器均為一理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出的電壓恒為U，若由于用戶(hù)的負(fù)載變化，使電壓表V2的示數(shù)減小了ΔU，則下列判斷正確的是(　　)A．電流表A2的示數(shù)增大了B．電流表A1的示數(shù)增大了C．電壓表V1的示數(shù)減小了ΔUD．輸電線損失的功率增加了RB　[降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓之比等于n，所以有＝n，即降壓變壓器原線圈兩端電壓減小了nΔU，升壓變壓器副線圈兩端電壓不變，所以輸電線上電壓增大為nΔU，根據(jù)歐姆定律知，電流表A1示數(shù)增大了，輸電線上電流增大了，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知，電流表A2示數(shù)增大了n·＝，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)題意知，發(fā)電廠的輸出電壓恒為U，升壓變壓器的變壓比不變，所以電壓表V1的示數(shù)不變，C錯(cuò)誤；輸電線上電流增大了，但輸電線損失的功率增加量一定不是P＝R，D錯(cuò)誤。]輸電線路功率損失的計(jì)算方法P損＝P1－P4P1為輸送的功率，P4為用戶(hù)得到的功率P損＝IR線I線為輸電線路上的電流，R線為線路電阻P損＝ΔU為輸電線路上損失的電壓，不要與U2、U3相混P損＝ΔU·I線ΔU不要錯(cuò)代入U2或U3　遠(yuǎn)距離輸電原理1．(2018·江蘇高考)采用220 kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，為使輸電線上損耗的功率減小為原來(lái)的，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?/span>(　　)A．55 kV   B．110 kVC．440 kV   D．880 kVC　[輸送功率P＝UI，輸電線上損耗的功率P損＝I2r＝r∝。當(dāng)P損減小為原來(lái)的時(shí)，輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍。]2．遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是(　　)A.＝   B．I2＝C．I1U1＝IR   D．I1U1＝I2U2D　[根據(jù)變壓器的工作原理可知＝，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因U2、I2、R不滿(mǎn)足歐姆定律公式中物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；U1I1＝U2I2，但U2I2≠IR，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。]　遠(yuǎn)距離輸電的電壓、功率損失3.如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsin ωt的交流電源。若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為(　　)A.   B．C．4r   D．4rC　[升壓變壓器T的原線圈兩端電壓的有效值為U1＝；由變壓關(guān)系可得＝，則U2＝；因?yàn)檩斔碗姽β蕿?/span>P，輸電線中的電流為I2＝＝，則輸電線上損失的電功率為ΔP＝I(2r)＝，故選項(xiàng)C正確。]4．(2019·馬鞍山市質(zhì)檢)圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，理想升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶1000，理想降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1 000∶1，輸電線的總電阻為1 000 Ω，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶(hù)端電壓為220 V。下列說(shuō)法正確的是(　　)甲　　　　　　　　　　乙A．輸電線中的電流為3 AB．電站輸出的功率為7 500 kWC．輸電線路損耗功率為90 kWD．用戶(hù)端交變電流的頻率為100 HzB　[由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓的最大值為Um＝250 V，有效值為U1＝＝250 V，根據(jù)＝，得副線圈兩端的電壓U2＝U1＝×250 V＝2.5×105 V；用戶(hù)端電壓為220 V，根據(jù)＝，得降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3＝U4＝×220 V＝2.2×105 V，故輸電線上損失的電壓為ΔU＝U2－U3＝3×104 V，則輸電線上的電流為I＝＝ A＝30 A，電站的輸出功率為P1＝P2＝U2I＝7 500 kW，輸電線路損耗功率為ΔP＝I2R＝900 kW，由題圖乙可知，原線圈交變電流的周期為T＝0.02 s，則頻率為f＝＝50 Hz，變壓器不會(huì)改變交流電的頻率，故用戶(hù)端交變電流的頻率為50 Hz，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。]類(lèi)型1　發(fā)電功率一定的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題[示例1]　(多選)如圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小。電壓表V顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫(huà)出)。未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為750 kW。下列說(shuō)法正確的是(　　)　　　甲　　　　　　　　　　乙A．降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 HzB．遠(yuǎn)距離輸電線路損耗功率為180 kWC．當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表V的示數(shù)變小D．當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變小AC　[由題圖乙知交變電流的周期為0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入電壓有效值為250 V，根據(jù)變壓比公式知升壓變壓器副線圈兩端電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A，輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔU·I＝90 kW，B錯(cuò)誤；當(dāng)出現(xiàn)火警時(shí)傳感器R2阻值減小，降壓變壓器副線圈中電流增大，輸電線上電流變大，輸電線損失的電壓變大，降壓變壓器輸入、輸出電壓都變小，定值電阻的分壓增大，電壓表V的示數(shù)變小，C正確，D錯(cuò)誤。][即時(shí)訓(xùn)練]1．(多選)如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率P＝20 kW。在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1 A，輸電線的總電阻r＝10 Ω。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．采用高壓輸電可以增大輸電線路中的電流B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 VC．用戶(hù)獲得的功率為19 kWD．將P下移，用戶(hù)獲得的電壓將增大BC　[采用高壓輸電可以減小輸電線路中的電流，從而減小輸電損耗，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為1 A，電流互感器匝數(shù)比為1∶10，故輸電線路中電流的大小I2＝10 A，根據(jù)P＝U2I2可得升壓變壓器的輸出電壓U2＝2 000 V，選項(xiàng)B正確；線路損耗的功率Pr＝Ir＝1 kW，故用戶(hù)獲得的功率為19 kW，選項(xiàng)C正確；將P下移，降壓變壓器原線圈匝數(shù)增大，用戶(hù)獲得的電壓將減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]類(lèi)型2　發(fā)電電壓一定的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題[示例2]　如圖所示為某小型發(fā)電站的輸電示意圖，發(fā)電站輸出U1＝220sin(100πt)V的交流電通過(guò)升壓變壓器升壓后進(jìn)行高壓輸電，接近用戶(hù)時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶(hù)供電。圖中高壓輸電線部分總電阻為r，負(fù)載端的電壓表是理想電壓表。下列有關(guān)描述正確的是(　　)A．若開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)，則電壓表示數(shù)為零B．負(fù)載端所接收交流電的頻率為25 HzC．深夜開(kāi)燈時(shí)燈較亮是因?yàn)楦邏狠旊娋€上電壓損失減小的緣故D．用電高峰期燈泡較暗，可通過(guò)減少降壓變壓器副線圈的匝數(shù)來(lái)提高其亮度C　[開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)時(shí)降壓變壓器空載，其副線圈兩端有電壓，電壓表示數(shù)不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器不能改變交流電的頻率，故負(fù)載端所接收交流電的頻率還是50 Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；深夜大部分用戶(hù)已關(guān)燈，干路中電流減小，線路損耗電壓也減小，用戶(hù)得到的電壓升高，故此時(shí)開(kāi)燈較亮，選項(xiàng)C正確；用電高峰時(shí)，負(fù)載增多，負(fù)載電阻減小，干路中電流增大，因此輸電線路上損耗電壓增大，導(dǎo)致降壓變壓器的輸入電壓降低，為提高負(fù)載電壓，可增大降壓變壓器副線圈的匝數(shù)，使負(fù)載電壓提高，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。][即時(shí)訓(xùn)練]2．(多選)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)有穩(wěn)定的輸出電壓，該電壓先通過(guò)發(fā)電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過(guò)輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處用戶(hù)附近的降壓變壓器，經(jīng)降壓變壓器降低電壓后再輸送至各用戶(hù)，如圖所示。設(shè)變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，隨著用電器增多，用戶(hù)消耗的電功率增加，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．發(fā)電機(jī)的輸出電流變小B．高壓輸電線路的功率損失變大C．降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小D．升壓變壓器副線圈兩端的電壓變大BC　[用電高峰期用電器增多，降壓變壓器的輸出電流增大，由變壓器原副線圈電流關(guān)系可知輸電線上的電流I增大，發(fā)電機(jī)的輸出電流變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輸電線路上損失的功率P損＝I2r，r為輸電線路電阻，故P損變大，選項(xiàng)B正確；升壓變壓器副線圈的輸出電壓U2只與輸入電壓U1及原、副線圈匝數(shù)比有關(guān)，即升壓變壓器副線圈兩端的電壓不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3＝U2－U損，U損＝Ir，I增大，U損增大，故U3減小，由理想變壓器原副線圈的電壓關(guān)系可知降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小，選項(xiàng)C正確。]