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课时突破练64　理想变压器　电能的输送　
实验16:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
基础·满分练
命题角度一　理想变压器基本规律的应用
1.如图所示,理想变压器原线圈的匝数为1 000,两个副线圈的匝数分别为n2=50和n3=100,L1是“6 V　2 W”的小灯泡,L2是“12 V　4 W”的小灯泡,当原线圈接上交流电压时,L1、L2都正常发光,那么,原线圈中的电流为(　　)
A. A B. A
C. A D. A
命题角度二　原线圈回路含有用电器的电路分析
2.(2026河南信阳月考)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶4,a、b两端接到交流电源上,R1、R2为阻值相同的定值电阻,下列说法正确的是(　　)
A.副线圈两端电压是电源电压的
B.流过R1的电流是流过R2电流的4倍
C.R1上的电功率是R2上电功率的
D.R1上的电功率是R2上电功率的16倍
命题角度三　输电线路的电压损失和功率损失的计算题
3.(多选)(2026湖北武汉阶段训练)在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所有输电导线的电阻率均为ρ,横截面积均为S,两地的距离为L,输电线上损耗的电功率为P1,用户得到的电功率为P2。下列关于P1和P2的表达式中正确的是(　　)
A.P2=P B.P2=P-
C.P1= D.P1=
命题角度四　远距离输电相关量的计算
4.(12分)(跨模块融通)一座小型水电站,水以3 m/s的速度流入水轮机,而以1 m/s的速度流出,流出水位比流入水位低1.6 m,水的流量为1 m3/s,如果水流机械能减少量的75%供给发电机。问:
(1)若发电机效率为80%,则发电机的输出功率为多大 (g取10 m/s2)
(2)在(1)的条件下,发电机的输出电压为240 V,输电线路电阻为24 Ω,损失的电功率为5%,用户所需电压为220 V,如图所示,则升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少 (变压器均为理想变压器)
命题角度五　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
5.(8分)(2026海南海口模拟)某同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,采用了如图所示的可拆式变压器进行研究,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×10”的匝数。
(1)关于实验器材和实验过程,下列说法正确的有　　　　。
A.变压器的铁芯可以用整块金属
B.本实验采用了控制变量法
C.测量副线圈电压时应当用交流电压表
D.因为实验原线圈的输入电压较低,在通电情况下可用手接触裸露的接线柱
(2)该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验,当原、副线圈匝数比为8∶4,原线圈接16.0 V交流电压时,则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是　　　　。
A.0 B.2.60 V
C.8.00 V D.9.65 V
能力·高分练
6.(2026江西南昌模拟)如图所示,一理想变压器ab端接电压恒定的交流电源,原、副线圈匝数分别为n1、n2,已知R1=R2=R3=R。当开关S断开时,变压器输出功率为P1;当开关S闭合时,变压器输出功率为P2,且P1∶P2=18∶25,则原、副线圈匝数比为(　　)
A.n1∶n2=2∶1
B.n1∶n2=1∶2
C.n1∶n2=3∶2
D.n1∶n2=2∶3
7.(多选)(2026山东菏泽模拟)交流发电机产生的感应电动势如图所示,通过自耦变压器给一电阻R供电,不计发电机内阻。下列说法正确的是(　　)
A.通过电阻R的电流方向每秒改变10次
B.改变滑片P的位置可以使电压表的示数为12 V
C.t=0.05 s时发电机线圈平面与磁场方向平行
D.自耦变压器滑片P向上滑动时,电阻 R 热功率增大
8.(多选)(2026江西萍乡二模)下图为“日”字形理想变压器(铁芯左右对称)的示意图,中间和两臂上分别绕有匝数为n0、n1、n2的线圈,线圈匝数比n0∶n1∶n2=10∶4∶5,两臂电路中接有相同的电阻R。将中间线圈接入电压u0=36sin 100πt(V)的交变电流,设通过铁芯左右两臂的磁通量相等,下列说法正确的是(　　)
A.三个线圈中磁通量的变化率都相同
B.电压表V1的示数为7.2 V
C.电压表V1和V2示数比为4∶5
D.电流表A1和A2示数比为5∶4
素养·提升练
9.(跨模块融通)(多选)如图所示,某同学分别将6卷完全相同的长导线串联后接入电路Ⅰ和电路Ⅱ,模拟远距离输电进行实验探究。已知交流电源输出电压为36 V,变压器T2的匝数比为10∶1,小灯泡L1、L2的规格相同,不考虑温度对灯丝阻值的影响,电表均为理想电表,变压器均为理想变压器,电路的输电效率η=×100%。当接通电路Ⅰ时,电流表A1的示数为0.2 A,电压表V1的示数为4 V;当接通电路Ⅱ时,电压表V2的示数为6 V,灯泡未烧毁。下列说法正确的是(　　)
A.6卷导线的总电阻为180 Ω
B.电路Ⅰ中6卷导线上消耗的总功率为6.4 W
C.变压器T1副线圈两端的电压为60 V
D.电路Ⅱ中的输电效率约为92.6%
答案：
1.C　解析 两灯泡正常发光,则U2=6 V,原线圈两端电压U1=U2=×6 V=120 V,副线圈上总的输出功率P出=PL1+PL2=2 W+4 W=6 W,原线圈上输入功率P入=P出=6 W,原线圈中的电流I1= A= A,故选项C正确。
2.C　解析 原线圈两端电压等于电源电压,根据电压之比等于原、副线圈匝数之比可得,A错误;流过R1的电流I1=,流过R2的电流I2==4I1,B错误;根据电功率P=I2R可得R1上的电功率是R2上电功率的,C正确,D错误。
3.AC　解析 输电导线上的电流I=,输电导线的电阻R=,输电线上损耗的电功率为P1=I2R=,用户得到的电功率为P2=P-P1=P,故A、C正确。
4.(1)12 kW　(2)
解析 (1)每秒水流机械能损失为
ΔE=m()+mgΔh=2×104 J
发电机的输出功率为
P出=×80%=12 kW。
(2)由题可知P线=5%P出=600 W
由P线=R线,得I线==5 A
I2=I线=5 A,I1==50 A
对升压变压器有
I3=I线=5 A,I4= A
所以对降压变压器有。
5.(1)BC　(2)B
解析 (1)为了降低涡流造成的损耗,变压器的铁芯是用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成,故A错误;为便于探究,可以采用控制变量法,故B正确;变压器的原线圈接低压交变电流,测量副线圈电压时应当用交流电压表,故C正确;虽然实验所用电压较低,但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等,避免发生危险,故D错误。
(2)假设变压器为理想变压器,则副线圈电压为U2=U1=×16 V=8.00 V,考虑到变压器不是理想变压器,则副线圈两端电压小于8.00 V,电压表测量有效值,则读数小于8.00 V。
6.A　解析 设ab端输出电压为U0,将变压器和副线圈负载电阻看成一个等效电阻,当开关S断开时,等效电阻为R等=R3=R,此时通过R1的电流为I1=,变压器的输出功率为P1=R等;当S闭合时,等效电阻为R等'=,此时通过R1的电流为I1'=,此时变压器的输出功率P2=I1'2R等',由题意可知,联立可得原、副线圈匝数之比为,故选A。
7.AC　解析 由图可知,周期为0.2 s,一个周期电流方向改变两次,则发电机线圈中电流方向每秒改变10次,故A正确;电动势有效值为E= V=6 V,则电压表的示数为6 V,故B错误;由图可知,t=0.05 s时,电动势最大,此时磁通量变化率最大,磁通量为零,则发电机线圈平面与磁场方向平行,故C正确;自耦变压器滑片P向上滑动时,原线圈匝数增大,根据可知,电阻R两端电压减小,电阻R热功率PR=减小,故D错误。
8.BC　解析 因穿过中间线圈的磁通量等于两边线圈的磁通量之和,可知中间线圈的磁通量变化率大于两边线圈的磁通量变化率,两边线圈的磁通量变化率相等,选项A错误;中间线圈电压有效值U0= V=36 V,可得左侧线圈两端电压U1=U0=×36 V=7.2 V,即电压表V1的示数为7.2 V,选项B正确;同理右侧线圈两端电压U2=U0=×36 V=9.0 V,即电压表V2的示数为9.0 V,电压表V1和V2示数比为4∶5,选项C正确;因左右两边电路中所接的电阻相同,可知电流表A1和A2示数比等于电压之比,即为4∶5,选项D错误。
9.BD　解析 当接通电路Ⅰ时,电流表A1的示数为0.2 A,电压表V1的示数为4 V,根据欧姆定律,6卷导线的总电阻为R= Ω=160 Ω,故A错误;电路Ⅰ中6卷导线上消耗的总功率为P=I2R=0.22×160 W=6.4 W,故B正确;设变压器T1原、副线圈两端的电压为U1、U2,变压器T2原、副线圈两端的电压为U3、U4,变压器T2原、副线圈中的电流为I3、I4,小灯泡的电阻为RL= Ω=20 Ω,通过小灯泡L2的电流为I4= A=0.3 A,根据理想变压器原、副线圈电压、电流与线圈匝数的关系,其中U4=6 V,解得U3=60 V,I3=0.03 A,变压器T1副线圈两端的电压为U2=U3+I3R=(60+0.03×160) V=64.8 V,故C错误;电路Ⅱ中的输电效率约为η=×100%=×100%≈92.6%,故D正确。
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