高考物理一轮复习考点分类训练12.2交变电流-变压器和远距离输电（2份，原卷版+解析版）

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考向一 理想变压器基本规律的应用
考向二 理想变压器的动态分析
考向三 两种特殊的变压器模型
考向四 远距离输电问题
考向一 理想变压器基本规律的应用
一、理想变压器
1．构造和原理
(1)构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．
(2)原理：电磁感应的互感现象．
2．基本关系式
(1)功率关系：P入＝P出．
(2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
(3)电流关系：只有一个副线圈时eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
(4)频率关系：f出＝f入．
3．理想变压器的制约关系
【典例1】（2022年山东省普通高中学业水平等级性考试4）如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、电压，匝数为的原线圈中电随时间变化为．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为。将阻值为的电阻R接在两端时，功率为。下列说法正确的是（ ）
A. n1为1100匝，为
B. 间线圈匝数为120匝，流过R的电流为
C. 若将R接在两端，R两端的电压为，频率为
D. 若将R接在两端，流过R的电流为，周期为
【答案】D
【解析】A．变压器的输入电压为220V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为
解得原线圈为2200匝，A错误；
B．根据图像可知，当原线圈输入220V时，BC间的电压应该为12V，故BC间的线圈匝数关系有
BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为B错误；
C．若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为，故交流电的频率为
C错误；
D．若将R接在AC端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AC间的电压应该为30V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为
交流电的周期为D正确。
故选D。
【典例2】(2020·全国卷Ⅲ)(多选)在图a所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图b所示。下列说法正确的是( )
A．所用交流电的频率为50 Hz
B．电压表的示数为100 V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器传输的电功率为15.0 W
【答案】AD
【解析】变压器不改变交流电的频率，故所用交流电的频率等于电流i2的频率，即f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,0.02 s)＝50 Hz，A正确；通过R2电流的有效值为I2＝eq \f(\r(2) A,\r(2))＝1 A，根据欧姆定律可知，R2两端的电压即副线圈两端的电压，为U2＝I2R2＝1×10 V＝10 V，根据理想变压器的电压规律eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可知原线圈两端的电压为U1＝eq \f(n1,n2)U2＝10×10 V＝100 V，电压表示数即电阻R1两端的电压，为UV＝U0－U1＝220 V－100 V＝120 V，B错误；电流表的示数即通过R3的电流，为IA＝eq \f(U2,R3)＝eq \f(10,20) A＝0.5 A，C错误；变压器传输的电功率即副线圈电路的总功率，为P＝(I2＋IA)U2＝(1＋0.5)×10 W＝15.0 W，D正确。
【典例3】(多选)(2022·江苏省南京市高三下第三次调研)图甲为某恒温装置的电路原理图，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接正弦式电流，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，D为理想二极管，R1为电阻恒定的电热丝，AB间电压变化情况如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A．AB间电压的有效值为44 V
B．原线圈两端电压的有效值为220 V
C．R处温度升高时，R1消耗的电功率减小
D．理想变压器原、副线圈中的电流之比为1∶5
【答案】BC
【解析】根据电流的热效应有eq \f(44 V2,R)·eq \f(T,2)＝eq \f(UAB2,R)T，得AB间的电压有效值为UAB＝22eq \r(2) V；由于二极管的单向导电性，原、副线圈的电流之比不再与匝数成反比，故A、D错误；因为原线圈接正弦式电流，由题图乙知副线圈电压的有效值为44 V，根据电压与匝数成正比可得原线圈电压的有效值为220 V，故B正确；温度升高时，R减小，I2增大，R0分压变大，R1分压减小，故R1消耗的功率也减小，故C正确。
【典例4】(2022·湖南省永州市高三下第一次适应性测试)如图所示，为了浴室用电安全，某同学用理想变压器给浴室降压供电，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈输入交变电压u＝311sin (100πt) V．已知照明灯额定功率为44 W，排气扇电动机内阻为1 Ω，电流表示数为2 A，各用电器均正常工作，电表均为理想表．则( )
A．电压表示数为62 V
B．变压器的输入功率为186 W
C．排气扇输出功率为43 W
D．保险丝熔断电流不得低于2 A
【答案】C．
【解析】原线圈输入电压最大值为Um＝311 V，原线圈输入电压为U1＝220 V，根据变压器变压公式，U1∶U2＝5∶1，可知副线圈输出电压U2＝44 V，选项A错误；变压器的输出功率为P出＝U2I2＝44×2 W＝88 W，根据变压器输入功率等于输出功率，可知变压器输入功率为P入＝88 W，选项B错误；由P出＝P灯＋P＝44 W＋P＝88 W可得，P＝44 W，照明灯中电流I灯＝eq \f(P灯,U2)＝1 A，排气扇中电流I＝I2－I灯＝1 A，排气扇内阻发热功率为P内＝I2r＝1 W，由P＝P内＋P出′可得排气扇输出功率为P出′＝43 W，选项C正确；由P入＝U1I1，解得保险丝中电流I1＝0.4 A，即保险丝熔断电流不得低于0.4 A，选项D错误．
练习1、(2021年8省联考·河北卷)如图，理想变压器原线圈匝数为1 100匝，接有一
阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为( )
A．225 B．550 C．2 200 D．4 400
【答案】C
【解析】设电压表V1的示数为U1，理想变压器原线圈两端电压为Un1，副线圈两端电压为Un2，单匝线圈两端的电压为U3，则有eq \f(Un1,Un2)＝eq \f(n1,n2) ①，eq \f(Un1,U3)＝eq \f(n1,n3) ②，联立解得：Un1＝110 V。又有eq \f(I2,I1)＝eq \f(n1,n2) ③，I2＝eq \f(Un2,RL) ④，I1＝eq \f(U1,R) ⑤，可得：eq \f(Un2,440)＝eq \f(n1,n2) ⑥，联立①⑥两式可解得Un2＝220 V，n2＝2 200，故C项正确。
练习2、(2022·东北三省三校一模)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，R1＝R2＝R3＝10 Ω，C为电容器.已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则( )
A.副线圈输出的交流电的频率为10 Hz
B.原线圈输入电压的最大值为100eq \r(2) V
C.电阻R3的电功率为20 W
D.通过R2的电流始终为零
【答案】C
【解析】根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为T＝0.02 s，频率为f＝50 Hz，故A错误.由题图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝2 A，根据欧姆定律可知其两端最大电压为Um＝20 V，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知原线圈输入电压的最大值为100 V，故B错误；根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知电阻R3的电压有效值为：U3＝eq \f(Um,\r(2))＝10eq \r(2) V，则电阻R3的电功率为P3＝eq \f(U\\al( 2,3),R3)＝eq \f(10\r(2)2,10) W＝20 W，选项C正确； 因为电容器有通交流、隔直流的作用，则有电流通过R2，故D错误.
【巧学妙记】
1.变压器原线圈所在电路中含有负载问题的分析
(1)将原线圈看成用电器，在原线圈电路中可应用串并联电路规律、闭合电路欧姆定律等。
(2)要求解原线圈电路中负载的电流、电压和功率，一般需先求副线圈中的电流，然后根据理想变压器原、副线圈的电流关系求得原线圈电路中的电流，进而求解通过负载的电流。
原、副线圈的电流关系往往是解决问题的突破口。
2．含有多个副线圈的变压器的电路分析
副线圈有两个或两个以上时，一般从原、副线圈的功率相等入手。利用P1＝P2＋P3＋…，结合原副线圈电压关系、欧姆定律等分析。
3．变压器与二极管相结合的分析
当副线圈回路中含有二极管时，由于二极管具有单向导电性，二极管只有一半时间导通，经过二极管后的输出电压的有效值与副线圈两端交流电压的有效值不相等，应根据电流的热效应进行计算。
考向二 理想变压器的动态分析
常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。
1．匝数比不变的情况(如图所示)
(1)U1不变，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。
(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。
(3)I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化。
2．负载电阻不变的情况(如图所示)
(1)U1不变，eq \f(n1,n2)发生变化，U2变化。
(2)R不变，U2变化，I2发生变化。
(3)根据P2＝eq \f(U\\al(2,2),R)和P1＝P2，可以判断P2变化，P1变化，因U1不变，故I1发生变化。
3．分析动态问题的步骤

【典例5】（湖南省2022年普通高中学业水平等级考试6）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为，理想电流表A的示数为。下列说法正确的是（ ）
A. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，减小，不变
B. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，减小，增大
D. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
【答案】B
【解析】AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为
则变压器原线圈的电压有效值为
设输入交流电的电压有效值为，则
可得
保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律
可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；
CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得，则
整理可得
保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知，可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率
整理可得可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。
故选B。
【典例6】(2021·湖南高考)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
【答案】A
【解析】在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，副线圈电路中的总电阻先增大后减小，将副线圈电路中的电阻等效到原线圈电路中，等效电路图如图所示，根据理想变压器的原理可得R′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))2R副，故R′先增大后减小，则通过灯泡L1(原线圈)的电流先减小后增大，故灯泡L1先变暗后变亮，灯泡L1两端的电压先减小后增大，则原线圈两端的电压先增大后减小，由于理想变压器原、副线圈的匝数比固定，根据原、副线圈匝数比与电流的关系知，通过副线圈的电流先减小后增大，根据原、副线圈匝数比与电压的关系知副线圈两端的电压先增大后减小，而灯泡L2所在支路电阻一直减小，则灯泡L2先变亮，之后副线圈两端的电压减小，通过副线圈的电流增大，而R0所在支路电阻一直增大，所以通过R0的电流减小，灯泡L2所在支路电流增大，可见灯泡L2一直变亮，A正确。
练习4、(2022·唐山统考)如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L、一个电吹风M，输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变．S断开时，灯泡L正常发光，滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法正确的是( )
A．电压表读数增大 B．电流表读数减小
C．等效电阻R两端电压增大 D．为使灯泡L正常发光，滑片P应向下滑动
【答案】C
【解析】S闭合时，变压器副线圈电路电流增大，两端电压不变，电压表读数不变，选项A错误．由于变压器输出功率增大，输入电流增大，电流表读数增大，选项B错误．由于输电线中电流增大，所以输电线等效电阻R两端电压增大，选项C正确．为使灯泡L正常发光，应该增大变压器输出电压，滑片P应向上滑动，选项D错误．
练习5、(2022·广东省汕头市高三二模)理想变压器原线圈接如图13甲所示的正弦交变电压，变压器原线圈匝数n1＝270匝，P是副线圈上的滑动触头，当P处于图乙所示位置时，副线圈连入电路的匝数n2＝135匝，电容器C1恰好不被击穿，灯泡L恰能正常发光，R是滑动变阻器。以下判断正确的是( )
A.若向下移动P，电容器所带电荷量增加
B.若保持P不动，向下移动滑动变阻器的滑片，灯泡变暗
C.若保持滑动变阻器的滑片不动，向下移动P，灯泡变亮
D.电容器的击穿电压为11eq \r(2) V
【答案】D
【解析】当P处于题图乙所示位置时，副线圈两端电压的有效值为11 V，电容器C1恰好不被击穿，若向下移动P，电容器C1两端的电压减小，由Q＝CU可知，电容器所带电荷量减小，选项A错误；若保持P不动，向下移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过灯泡的电流变大，灯泡变亮，选项B错误；若保持滑动变阻器的滑片不动，向下移动P，则副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，选项C错误；交变电路中电容器是否被击穿取决于电容器两端的交变电压的最大值，根据变压器原、副线圈两端电压关系，有eq \f(umax1,umax2)＝eq \f(n1,n2)，得umax2＝11eq \r(2) V，由题意知选项D正确。
【巧学妙记】
原线圈含有用电器的动态分析技巧
图甲中当R2变化时如何判断原线圈中I1的变化情况？我们可以把图甲等效画成图乙。
由eq \f(U1,I1)＝R，eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，eq \f(U2,I2)＝R2，联立得：R＝eq \f(U1,I1)＝eq \f(n1U2,n2I1)＝eq \f(n1I2R2,n2I1)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))2R2
这样若当R2变大时，知R变大，则U1变大，I1变小，方便极了！
考向三 两种特殊的变压器模型
类型一 自耦变压器
自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，原、副线圈共用其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压(如图甲所示)也可以降压(如图乙所示)，变压器的基本关系对自耦变压器同样适用。

类型二 两类互感器
分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下：
类型三 多个副线圈的变压器
具有两个(或两个以上)副线圈的变压器的三个关系：
(1)电压关系：eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝…
(2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
(3)功率关系：P1＝P2＋P3＋…
【典例7】 (2022·福建泉州市第一次质检)如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器(均视为理想变压器)，T1的原、副线圈匝数比为1∶1 000，、是交流电压表或交流电流表，其中交流电压表两端的电压为10 V，高压线路输送的电功率是2.2×103 kW、电压是22 kV，则( )
A.是交流电压表
B.T2的原、副线圈匝数比为1 000∶1
C.通过交流电流表的电流为0. 1 A
D.绕制T1原线圈的导线应比副线圈的细
【答案】C
【解析】T1是电流互感器，是交流电流表，T2是电压互感器，是交流电压表，故A错误；对T2，根据变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(22×1 000,10)＝eq \f(2 200,1)，故B错误；对T1，原线圈的电流I1＝eq \f(P,U)＝eq \f(2.2×103,22) A＝100 A，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，解得I2＝0.1 A，故C正确；T1原线圈的电流大于副线圈的电流，故绕制T1原线圈的导线应比副线圈的粗，故D错误。
【典例8】(2022·浙江杭州模拟)如图所示，一自耦变压器(可看做理想变压器)输入端AB间加一正弦式交流电压，在输出端CD间接灯泡和滑动变阻器。转动滑片P可以改变副线圈的匝数，移动滑片Q可以改变接入电路电阻的阻值。则( )
A.只将P顺时针转动，灯泡变亮
B.只将P逆时针转动，灯泡变亮
C.只将Q向上移动，灯泡变亮
D.只将Q向下移动，灯泡变亮
【答案】B
【解析】由理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系可知，副线圈电压UCD＝eq \f(n2,n1)UAB，由题知，UAB、n1不变，故当n2增大时，UCD变大，灯泡L变亮，即将P逆时针转动时，灯泡变亮，故A错误，B正确；灯泡L与滑动变阻器R并联，若只是移动滑片Q，灯泡两端电压不变，灯泡亮度不变，故C、D错误。
【典例8】(2021·河北高考)(多选)如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是( )
A．通过电阻R2的电流为eq \f(n1I,n2)
B．电阻R2两端的电压为eq \f(n2IR1,n1)
C．n0与n1的比值为eq \f(\r(2)NBL2ω,IR1)
D．发电机的功率为eq \f(\r(2)NBL2ωIn1＋n2,n0)
【答案】BC
【解析】电阻R1两端的电压U1＝IR1，由变压器电压规律有eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，解得U2＝eq \f(n2IR1,n1)，则通过电阻R2的电流I2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(n2R1I,n1R2)，A错误，B正确；由题意可知发电机电动势的最大值Em＝NBSω＝2NBL2ω，电动势的有效值E＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \r(2)NBL2ω，由变压器的电压规律有eq \f(E,U1)＝eq \f(n0,n1)，所以eq \f(n0,n1)＝eq \f(E,U1)＝eq \f(\r(2)NBL2ω,IR1)，C正确；发电机的功率等于变压器的输入功率，发电机的功率P＝EI原＝eq \r(2)NBL2ωIeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n0)＋\f(n22R1,n0n1R2)))，D错误。
练习6、(多选)(2022·江苏常州市上学期学业水平监测)如图所示，钳型电流表是一种穿心式电流互感器，选择量程后，将一根通电导线夹入钳中，就可以读出导线中的电流。该电流表( )
A.可以测直流电流
B.可以测交流电流
C.量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多
D.量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变少
【答案】 BC
【解析】电流互感器是根据电磁感应原理制成的，则只能测量交流电流，不能测量直流电流，选项A错误，B正确；根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)可知，n1和I2一定，则当I1变大时n2要增大，则量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多，选项C正确，D错误。
练习7、(2022·湖北省武汉市第二中学高三上模拟)如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为( )
A．1∶1∶1 B．3∶2∶1
C．6∶2∶1 D．2∶2∶1
【答案】B
【解析】灯泡正常发光，可得UA＝UB＝UC＝UD，所以U2＝2U3，由理想变压器匝数与电压的关系得eq \f(n2,n3)＝eq \f(U2,U3)＝eq \f(2,1)，可得n2＝2n3。灯泡都正常发光，则功率相等，即PA＝PB＝PC＝PD。由P＝I2R得IA＝IB＝IC＝ID，即I1＝I2＝I3。由理想变压器的功率关系得U1I1＝U2I2＋U3I3，即n1I1＝n2I2＋n3I3，可得n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1。
【巧学妙记】
分析变压器的动态变化问题的注意事项
1．要明确变压器的各基本物理量之间的制约关系.
电压
副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定
功率
原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定
电流
原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定
2.要明确“不变量”和“变化量”，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况．
考向四 远距离输电问题
一、远距离输电问题的“三二一”
1．理清三个回路
远距离输电电网间的基本结构如图所示．输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路．在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁．
2．抓住两个物理量的联系
(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，P1＝P2，I1n1＝I2n2.
(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，P3＝P4，I3n3＝I4n4.
3．掌握一个能量守恒定律
发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户．
4.三种电压和三种电功率的区别
【典例9】(2022·北京市西城区高三下统一测试)发电电压一定的动态分析问题(多选)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，该电压先通过发电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降压变压器降低电压后再输送至各用户，如图所示。设变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，随着用电器增多，用户消耗的电功率增加，下列说法正确的是( )
A．发电机的输出电流变小
B．高压输电线路的功率损失变大
C．降压变压器副线圈两端的电压变小
D．升压变压器副线圈两端的电压变大
【答案】BC
【解析】用电高峰期用电器增多，降压变压器的输出电流增大，由变压器原、副线圈电流关系可知输电线上的电流I增大，发电机的输出电流变大，A项错误；输电线路上损失的功率P损＝I2r，r为输电线路电阻，故P损变大，B项正确；升压变压器副线圈的输出电压U2只与输入电压U1及原、副线圈匝数比有关，即升压变压器副线圈两端的电压不变，D项错误；降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－U损，U损＝Ir，I增大，U损增大，故U3减小，由理想变压器原、副线圈的电压关系可知降压变压器副线圈两端的电压变小，C项正确。
【典例10】(2022·河北省唐山市高三下3月第一次模拟考试)发电功率一定的动态分析问题(多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率P0＝20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻r＝10 Ω。下列说法正确的是( )
A．采用高压输电可以增大输电线路中的电流
B．升压变压器的输出电压U2＝2 000 V
C．用户获得的功率为19 kW
D．将P下移，用户获得的电压将增大
【答案】BC
【解析】采用高压输电可以减小输电线路中的电流，从而减小输电损耗，A项错误；电流表的示数为1 A，电流互感器原、副线圈匝数比为1∶10，故输电线路中电流的大小I2＝10 A，根据P0＝U2I2可得升压变压器的输出电压U2＝2 000 V，B项正确；线路损耗的功率Pr＝Ieq \\al(2,2)r＝1 kW，故用户获得的功率为19 kW，C项正确；将P下移，降压变压器原线圈匝数增大，用户获得的电压将减小，D项错误。
练习8.(多选)(2022·山东枣庄市上学期期末)某同学模拟“远距离输电”电路，将实验室提供的器材连接成了如图3所示电路．A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变，输电线路等效电阻为R.现保持A的输入电压不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则( )
A．仅闭合S，L1变暗
B．仅闭合S，输电线路的发热功率变小
C．仅将滑片P上移，L1变亮
D．仅将滑片P上移，输电线路的发热功率变小
【答案】AD
【解析】仅闭合S，则消耗功率增大，B副线圈中电流增大，B原线圈电流也增大，则R上损失的电压和功率增大，则B输入电压UB1＝UA2－IR减小，灯泡L1两端电压UB2减小，故灯泡L1会变暗，故A正确，B错误；仅将滑片P上移，A副线圈匝数减小，则A的输出电压减小，B的输入电压减小，灯泡L1两端电压也减小，故L1变暗，消耗功率减小，流过灯泡L1的电流减小，则B原线圈中电流减小，流过R的电流减小，输电线路的发热功率变小，故C错误，D正确．
练习9、(2022·湖北省武汉市部分学校高三上质量检测)图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时( )
A．A1、A2两表的示数相同 B．L1、L2两灯泡的亮度相同
C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2两端的电压小于R4两端的电压
【答案】D
【解析】由于n1