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1、专题12 变压器 远距离输电【母题来源一】 2017年北京卷【母题原题】如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有R=55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是： （ ）A原线圈的输入功率为220WB电流表的读数为1 AC电压表的读数为110VD副线圈输出交流电的周期为50 s【答案】B【名师点睛】理想变压器原副线圈两端电压、电流、功率与匝数的关系需注意因果关系，电压由原线圈决定副线圈，电流与功率则由副线圈决定原线圈。【母题来源二】 2017年天津卷【母题原题】（多选）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固
2、定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 ，则： （ ）At=0时，线圈平面平行于磁感线Bt=1 s时，线圈中的电流改变方向Ct=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大D一个周期内，线圈产生的热量为【答案】AD【名师点睛】本题要正确理解正弦交变电流的规律和法拉第电磁感应定律。【命题意图】 考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生的理解能力和综合分析能力。【考试方向】 对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量；二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。【得分要点】 1、 电压器的几个常用关系：（
3、1）电压关系：或者或者（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。（2）电流关系：根据P入=P出可求出，或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+（有多个副线圈时）。（3）功率关系：P入P出，即I1U1I2U2（一个副线圈）或者I1U1I2U2+I3U3+I4U4+（多个副线圈）。（4）各物理量之间的制约关系：输入电压U1决定输出电压U2；输出功率P出决定输入功率P入；输出电流I2决定输入电流I1。 对于动态变化问题，求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化，据闭合电路欧姆定律判断干路电流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决
4、定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功率”这个结论。2、解远距离输电问题必备技巧（1）正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量（2）抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流（3）计算电路功率问题时常用关系式：，注意输电线上的功率损失和电压损失（4）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定【母题1】如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为101，A、V均为理想电表，R为光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)，L1和L2是两个完全相同的灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是： （ ）A. 电压u的频率为100 HzB. 电压表V的示
5、数为22 VC. 当光强增大时，变压器的输入功率变大D. 当L1的灯丝烧断后，V示数变小【答案】C点睛：电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。【母题2】（多选）如图甲所示，理想变压器原，副线圈的匝数之比为101，B是原线圈的中心接头，原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R1，R3为定值电阻，R2为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，C为耐压值为70 V的电容器，所有电表均为理想电表下列判断正确的是： （ ）A. 当单刀双掷开关与A连接，传感器R2所在处温度升高，A1的示数变大，A2的示数减小B
6、. 当单刀双掷开关与B连接，副线圈两端电压的频率变为25 HzC. 当单刀双掷开关由AB时，电容器C不会被击穿D. 其他条件不变，单刀双掷开关由AB时，变压器的输出功率变为原来的0.5倍【答案】AC【母题3】（多选）如图所示，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给用户供电，图中变压器均可视为理想变压器，电表均视为理想交流电表。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： （ ）A. 电压表V1、V2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
7、表V3、V4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、V3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【答案】BCD【解析】当用电进入高峰时，发电机的输出功率增大，输入原线圈的电流增大，升压变压器输出端的输电电流增大，输电线的电压损失和功率损失增大，所以V1、V2的读数均不变，A1、A2增大；V3、V4的读数均减小，A3的读数增大，A、B、D错误；而电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值是输电线的电阻，是不变的，C正确；故选C。【名师点睛】解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系
8、；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系【母题4】一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2553，原线圈输入电压u随时间t的变化规律u220 sin 100t V。理想交流电压表V、理想交流电流表A按所示方式连接，副线圈接入一个R=6 的电阻，则： （ ）A. 经过1分钟电阻产生的热量是24JB. 与电阻并联的电压表的示数约为20.0VC. 电流表A的示数约为0.11 AD. 当再将一个电阻与电阻R并联时，变压器的输出电压减小【答案】C【母题5】如图甲所示为理想调压变压器，原线圈A、B端的输入电压如图乙所示，则当此变
9、压器工作时，以下说法正确的是： （ ）A. 若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头下滑时，电流表示数将变小B. 若滑动触头P处于某一确定位置，当变阻器R的滑动触头上滑时，电压表示数增大C. 若滑动触头P和变阻器R的滑动触头同时上移，则电流表示数一定变大D. 若变阻器最大阻值为，且变阻器R的滑动触头置于最上端，则在滑动触头P滑动的过程中，电流表的电流变化范围为02.2 A【答案】D【母题6】（多选）如图所示，n 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小为 B 的水平匀强磁场中，线 框面积为 S，电阻不计线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度匀速转动，并与理想变压 器原线圈相连，变压
10、器副线圈接入一只额定电压为 U 的灯泡，灯泡正常发光从线圈通 过中性面开始计时，下列说法正确的是： （ ）A. 图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B. 灯泡中的电流方向每秒改变次C. 变压器原、副线圈匝数之比为D. 线框中产生感应电动势的表达式为【答案】BD【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决。【母题7】（多选）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统 （报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小下列说法中正确的是： （ ）A. 图乙中电
11、压的有效值为110VB. 电压表的示数为44VC. R处出现火警时电流表示数增大D. R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大【答案】ACD【解析】乙图是不完整的正弦交流电，根据电压有效值的定义，所以电压有效值；根据变压器原理，电压表示数应是，R处出现火警时，温度升高，电阻变小，电流变大，R0消耗的电功率变大。【母题8】如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1220sin100t（V），则： （ ）A. 当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VB. 当ts时，c、d间
12、的电压瞬时值为110VC. 单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D. 当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小【答案】A【名师点睛】电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。【母题9】如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时： （ ）A.输电线上损耗的功率减小B.电压表V1的示数减小，电流表A1增大C. 电压表V2的示数增大，电流表A2减小D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小【答案】D【解
13、析】当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U2不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小故D正确故选D【名师点睛】解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。【母题10】（多选）如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，线圈面积为S，转动角速度为，匝数为N，线圈电阻不计下列说法正确的是： （ ）A将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗B电容器的电容C变大时，灯泡变暗C图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大D若线圈abcd转动的角速度变为2，则变压器原线圈电压的有效值为NBS【答案】AD