微練44變壓器電能的輸送實驗15:探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系梯級Ⅰ基礎練1.(2023·浙江卷)我國1100kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設備再將直流變換成交流。下列說法正確的是(A)A.送電端先升壓再整流B.用戶端先降壓再變交流C.1100kV是指交流電的最大值D.輸電功率由送電端電壓決定解析由于變壓器的工作原理是電磁感應現象，因此升壓變壓器和降壓變壓器原線圈兩端的電壓均為交流電壓，所以送電端先升壓再整流，用戶端先變交流再降壓，A項正確，B項錯誤；1100kV指的是直流電的電壓，C項錯誤；由遠距離輸電的原理可知，輸電功率由用戶端決定，D項錯誤。2.低溫雨雪冰凍往往會造成高壓輸電線因結冰而損毀。為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設計了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為ΔP；除冰時，輸電線上的熱耗功率需變為9ΔP，則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)(D)A.輸電電流為6I B.輸電電流為9IC.輸電電壓為3U D.輸電電壓為13解析輸電線上的熱耗功率ΔP=I2R，除冰時熱功率為9ΔP，輸電線電阻不變，所以電流為3I；因為輸電功率不變，由P=IU得，電壓變為13U，D3.(2024·浙江卷)理想變壓器的原線圈通過a或b與頻率為f、電壓為u的交流電源連接，副線圈接有三個支路，如圖所示。當S接a時，三個燈泡均發光，若(A)A.電容C增大，L1燈泡變亮B.頻率f增大，L2燈泡變亮C.RG上光照增強，L3燈泡變暗D.S接到b時，三個燈泡均變暗解析電容增大，對交流電的阻礙作用減小，則L1燈泡變亮，A項正確；頻率f增大，則電感的阻礙作用增大，則L2燈泡變暗，B項錯誤；光敏電阻光照增強，阻值減小，由于各支路電壓不變，則L3燈泡電流增大，變亮，C項錯誤；S接到b時，根據變壓比可知，副線圈電壓增大，則三個燈泡均變亮，D項錯誤。4.(2024·北京卷)如圖甲所示，理想變壓器原線圈接在正弦式交流電源上，輸入電壓u隨時間t變化的圖像如圖乙所示，副線圈接規格為“6V3W”的燈泡。若燈泡正常發光，下列說法正確的是(B)A.原線圈兩端電壓的有效值為242VB.副線圈中電流的有效值為0.5AC.原、副線圈匝數之比為1∶4D.原線圈的輸入功率為12W解析由題圖知，原線圈電壓最大值為Um=242V，則原線圈兩端電壓的有效值為U1=Um2=24V，A項錯誤；燈泡正常發光，由P=UI得，副線圈中電流有效值為I=PLU2=3W6V=0.5A，B項正確；由理想變壓器電壓與匝數關系可知n1n2=U1U2=4∶1，C項錯誤；理想變壓器沒有能量損失，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，5.如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R，電表均為理想交流電表，a、b接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關S后(C)A.R的發熱功率不變B.電壓表的示數變大C.電流表A1的示數變大D.電流表A2的示數變小解析閉合開關S后，負載電阻減小，匝數為n4的線圈輸出功率變大，匝數為n1的線圈輸入功率也變大，a、b兩端電壓有效值不變，由P1=U1I1可知電流表A1的示數變大，根據I1I2=n2n1，因n2n1比值不變，I1變大，I2變大，所以R的發熱功率變大，A項錯誤，C項正確；根據理想變壓器電壓比等于匝數比U1U2=n1n2，輸出電壓U2不變，電壓表的示數不變，B項錯誤；根據理想變壓器電流與匝數關系可得I1I2=n2n1，I26.鉗形電流表是電機運行和維修工作中最常用的測量儀表之一，其工作部分主要由一只電流表和電流互感器組成。電流互感器鐵芯制成活動開口，且成鉗形，用手柄來控制開合，圖甲、圖乙為此電流表的實物圖和內部結構圖，下列說法正確的是(D)A.測量電流時，需要斷開電路將此鉗形電流表串接在電路中B.鉗口是否閉合緊密對電流的測量值不會有影響C.鉗形電流表測電流時相當于降壓變壓器D.如果通電導線在鉗形口多繞幾圈，則電流測量值會變大解析鉗形電流表通過打開鐵芯將導線圈入其中，不需要斷開電路將鉗形電流表串接在電路中，A項錯誤；若鉗口未閉合，則會出現漏磁，原、副線圈的磁通量不同造成測量值變小，B項錯誤；該電表原線圈為單匝，是升壓變壓器，C項錯誤；若原線圈多繞幾圈，則n1增大，副線圈電流增大，導致電流測量值增大，D項正確。7.(多選)如圖所示為某小型發電站遠距離輸電示意圖，其中升壓變壓器輸入電壓U1保持不變，降壓變壓器原、副線圈的匝數比為200∶1，輸電線路總電阻r=20Ω。為了安全測量輸電線路中的電壓和電流，現在輸電線路的起始端接入甲、乙兩個特殊的變壓器，甲、乙兩個變壓器中原副線圈匝數比一個是200∶1，另一個是1∶20，其中電壓表的示數為220V，電流表的示數為5A，以上變壓器均為理想變壓器。下列判斷正確的是(AC)A.圖中a為電壓表，b為電流表B.用戶端的電壓U4為220VC.輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率的4.5%D.若用戶端接入的用電設備變多，電流表示數變小解析對變壓器甲、乙的連接方式分析可知，甲為電壓互感器，乙為電流互感器，A項正確；由變壓器甲可知U2=200×220V=44000V，由變壓器乙可知I2=5×20A=100A，則U3=U2-I2r=42000V，用戶端的電壓U4=42000200V=210V，B項錯誤；輸電線路上損耗的功率約占輸電總功率的η=I22rU2I2=122≈4.5%，C項正確；若用戶端接入的用電設備變多，降壓變壓器次級電阻減小梯級Ⅱ能力練8.4個阻值相同的電阻R1、R2、R3和R4及理想變壓器按如圖所示連接，變壓器原、副線圈匝數比為1∶2，以下說法正確的是(C)A.R1和R2消耗的電功率之比為9∶4B.R1和R3消耗的電功率之比為4∶1C.R2和R3消耗的電功率之比為1∶1D.R2和R4消耗的電功率之比為1∶4解析設通過R2的電流為I，變壓器原、副線圈兩端電壓分別為U1、U2，通過原、副線圈的電流分別為I1、I2，則有U1U2=n1n2，I1I2=n2n1，根據歐姆定律U2=I2·2R，U1=I'R2，可得I2=I，I1=2I，通過R2的電流I'=I，則通過R1的電流為3I。由功率P=I2R可知R1和R2消耗的電功率之比為P1∶P2=(3I)2R∶I2R=9∶1，A項錯誤；R1和R3消耗的電功率之比為P1∶P3=(3I)2R∶I22R=9∶1，B項錯誤；R2和R3消耗的電功率之比為P2∶P3=I2R∶I22R=1∶1，C項正確；R2和R4消耗的電功率之比為9.在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數的關系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構和材料是D(填選項字母)。

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)觀察兩個線圈的導線，發現粗細不同，導線粗的線圈匝數少(填“多”或“少”)。

(3)(多選)以下給出的器材中，本實驗需要用到的是BD(填選項字母)。

(4)為了人身安全，低壓交流電源的電壓不要超過B(填選項字母)。

A.2VB.12VC.50V(5)實驗中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個接線柱之間，用電表測得副線圈的“0”和“4”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則原線圈的輸入電壓可能為C(填選項字母)。

A.1.5VB.6.0VC.7.0V(6)本實驗要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，實驗中需要運用的科學方法是A(填選項字母)。

A.控制變量法 B.等效替代法C.整體隔離法解析(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構是絕緣的硅鋼片疊成，D項正確。(2)根據I1I2=n2n1可知(3)本實驗需要用到的是交流電源和多用電表，不需要干電池和直流電壓表，B、D兩項正確。(4)為了人身安全，低壓交流電源的電壓不要超過12V，B項正確。(5)依題意，原、副線圈的匝數比為2∶1，若是理想變壓器，則有U1U2=n1n2，解得U1=6V，考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現象，則原線圈所接的電源電壓大于6V，則原線圈的輸入電壓可能為(6)實驗中需要運用的科學方法是控制變量法，A項正確。梯級Ⅲ創新練10.(多選)如圖為高鐵供電流程的簡化圖，牽引變電所的理想變壓器將電壓為U1的高壓電進行降壓；動力車廂內的理想變壓器再把電壓降至U4，為動力系統供電，此時動力系統的電流為I4，發電廠的輸出電流為I1；若變壓器的匝數n2=n3，則下列關系式正確的是(AD)A.U1∶U4>n1∶n4 B.U1∶U4<n1∶n4C.I1∶I4=n1∶n4 D.I1∶I4=n4∶n1解析由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數比，兩變壓器則有U1∶U2=n