2022年物理第一轮复习题库基础课2　变压器　电能的输送　传感器

基础课2支压覆电能的输送传感褰

保前双基过关紧抓教材自主落实

知识排查

知识点一理想变压器

1.工作原理：电磁感应的互感现象。

2.基本关系式

(1)功率关系：0_入=产出。

(2)电压关系：4=9。

ni-n2

(3)电流关系：只有一个副线圈时£琮。

3.几种常用的变压器

(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。

.J电压互感器：把高电压变成低电压,如图C所示。

(2)互感器［电流互感器：把大电流变成小电流,如图D所示。

知识点二远距离输电

1.输电过程(如图1所示)：

AIJAP

图1

2.输送电流：/p弋=U=—7U'=。

3.电压损失：U'=/R。

4.功率损失：AP=P一尸=&=(5

知识点三传感器元件及常用实例

(1)传感器元件

’特点：被光照射时电阻发生变化

光敏<

传感器电阻,作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻

、这个电学量

’特点：温度变化时电阻变化

热敏,

元件电阻,作用：把温度这个热学量转换为电阻这个

、电学量

霍尔电压：办=瑞

传感器元霍尔

<

件元件作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电

、压这个电学量

(2)常用实例

力传感器的应用——电子秤

声传感器的应用——话筒

(电熨斗

常用温度传感器的应用《电饭锅

实例〔测温仪

鼠标

光传感器的应用

.火灾报警器

小题速练

1.思考判断

⑴变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。()

⑵变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。()

(3)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。()

(4)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。()

(5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。()

(6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。()

(7)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大。()

答案(1)V(2)X(3)X(4)X(5)V(6)V(7)V

2」人教版选修3-2P44第2题改编侑些机床为了安全,照明电灯用的电压是36V,

这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副

线圈是（）

A.1081匝B.1800匝

C.108匝D.8010匝

解析由题意知Ui=380V,5=36V,上=1140,则今=：■得故=华小=108,

U2〃2（71

选项C正确。

答案c

3」人教选修3-2P44第5题改编］如图2所示电路中，变压器为理想变压器，a、b

接在电压有效值不变的交流电源两端，R）为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变

阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A,的示数增大了0.2A,

电流表Az的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是（）

A.电压表Vi示数增大

B.电压表V2、V3示数均增大

C.该变压器起升压作用

D.变阻器滑片是沿c~d的方向滑动

解析由于久b接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表Vi示数不变，

选项A错误；由理想变压器原理公式空=；且U、〃屋也不变，则S不变，即

V,的示数不变，V3的示数U3=U2—bRo应减小,故选项B错误；由公式，=竽得：

12n\

手=等=瞿=4,则小＞〃2,该变压器起降压作用，故选项C错误；又/2=6*，

〃2A/i0.2Ro+R

/2增大，H应减小，故滑片应沿Cfd方向滑动，故选项D正确。

答案D

4」人教版选修3—2P50第3题改编］从发电站输出的功率为220kW,输电线的总电

阻为0.05Q,用110V和11kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成

的电压损失之比为（）

A.100：1B.1：100

C.1：10D.10：1

解析由题意知输电线上的电流/=与，则输电线的总电阻造成的电压损失△〃=

1

T，故般£=齐嚅=笔故选项A正确。

U2

答案A

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考点m理想变压器的分析与计算

1.关于理想变压器

（1）变压器不能改变直流电压；

（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率;

⑶理想变压器本身不消耗能量；

（4）理想变压器基本关系中的Ui、。2、/1、上均为有效值。

2.理想变压器的基本关系

功率关系P入=「出

电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比：

U2〃2

基本

只有一个副线圈时，电流和匝数成反比：

关系电流关系

hn\

频率关系原、副线圈中电流的频率相等

原线圈电压和匝数比决定副线圈电压

电压

U2

制约

副线圈的输出功率P也决定原线圈的输入

关系功率

功率P入

电流副线圈电流h和匝数比决定原线圈电流1\

[例1]（2019・江苏卷，1）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10,当输入

电压增加20V时，输出电压（）

A.降低2VB.增加2V

C.降低200VD.增加200V

解析理想变压器的电压与匝数关系为会琮=鬻貌,整理可得般琮,即

原副线圈匝数比等于电压变化量之比，当公幼=2。V时，八小二？。。V,选项D

正确。

答案D

考点②两种特殊的变压器——自耦变压器、互感器

互感器分为电压互感器和电流互感器，比较如下:

电压互感器电流互感器

r-tnt

n

原理图

AUX

口

原线圈的连接并联在高压电路中串联在交流电路中

副线圈的连接连接电压表连接电流表

将高电压变将大电流变

互感器的作用

为低电压成小电流

U\n\

利用的公式I\n\=，2〃2

U2〃2

【例2】（2016.江苏单科，4）一自耦变压器如图I3所示，环形铁芯上只绕有一个

线圈，将其接在。、。间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、

d间作为副线圈，在。、人间输入电压为Ui的交变电流时，c、d间的输出电压为

U2,在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中（）

图3

B.U2>U|,升高

A.U2>UI,仿降低

C.U2<Ui,C降低D.U2<U},。2升高

解析由为=之，〃9〃2知滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程，〃2

减小，则仍降低，C项正确。

答案c

【例3】（2018•江苏四市联考）（多选）如图4所示，在某一输电线路的起始端接入

两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为100：11：100,图中a、b表示电压

表或电流表，已知电压表的示数为22V,电流表的示数为1人则（）

A.a为电流表，b为电压表B.a为电压表，b为电流表

C.线路输送电功率是220kWD.输电线路总电阻为22Q

解析左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以a为电

压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上，测量的是输电电流，b为电流表，

选项B正确，A错误；电压表的示数为22V,根据变压公式，77=100,输电电

U2

压为Ui=100X22V=2200V；电流表的示数为1A,根据变流公式，2=竽=100,

12

输电电流/1=1OOX1A=100A,线路输送电功率为P=Ui/i=220kW,选项C正

确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项D错误。

答案BC

考点

常见的两种情况

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。

会■不变负载R变化空改变,负载R不变

Mim

图5

【例4】（2019•江苏南通高三上学期第一次调研）（多选）如图5所示，理想变压器

原线圈接电压为220V的正弦交变电流，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为

11：1,滑动变阻器接入电路的阻值为10Q,电压表和电流表均为理想电表，下

列说法正确的有（）

A.变压器输入功率与输出功率之比为1:1

B.lmin内滑动变阻器产生的热量为40J

C.仅将S从1拨到2,电流表示数减小

D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小

解析根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率之比为1：1,

故A项正确；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为

$X220V

T八2

=20V,则1min内产生的热量为。=詈r=-j^X60J=2400J,若只将S从1

拨到2,副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表示数减小，

故C项正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的限值变大，电流表的读

数变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故D项错误。

答案AC

方法技巧，

含有变压器的动态电路问题的解题思路

远距离输电问题的“三二二”

1.理清三个回路

回路1回路2回路3

回路1：发电机回路。该回路中，通过线圈1的电流人等于发电机中的电流/机;

线圈1两端的电压U等于发电机的路端电压。机；线圈1输入的电功率Pl等于

发电机输出的电功率P机。

回路2：输送电路。h=h=lR，U2=5+AU，P2=AP+P3。

回路3:输出电路。/4=/用，用，尸4=「用。

2.抓住两个联系

(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2,由变压器原理可得：线圈1(匝数为

〃。和线圈2(匝数为〃2)中各个量间的关系是舁=华，7=竽P尸22。

(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压器原理可得：线圈3(匝数为

〃3)和线圈4(匝数为〃。中各个量间的关系是会或，加案，P3=P4。

3.掌握两种损耗

(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，XU=U2-U3=1RR处

(2)功率损耗：输电线上的电阻发热的功率损耗，"=P2-P3=&R级。输电线上能

MJ-

量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式△P=/W?税或bP=

R线

【例5】（2019•江苏省南通市如皋市高三期末考试）某小型发电厂输出电压为"=

220V2sin100MV）的交流电，经过升压变压器输送到较远的地区后，再经过降压

变压器输给用户使用，如图6所示，已知变压器都是理想变压器，升压变压器和

降压变压器的原、副线圈匝数比分别为1：〃和〃：1,则下列说法中正确的是

（）

升压变压器降压变压器

图6

A.用户用电器上交流电的频率是100Hz

B.降压变压器输入、输出功率之比为〃：1

C.升压变压器中副线圈的导线比原线圈的要粗

D.若用户增加时，输电线上损耗的功率增大

解析据”=22唾sin100MV）知，交流电的频率尸为=空5Hz=50Hz,故A

项错误；理想变压器无功率损失，所以降压变压器输入、输出功率之比为1：1,

故B项错误；升压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少，变压器原、副线圈的

电流比等于匝数的反比，副线圈的电流小于原线圈的电流，所以原线圈的导线粗，

故C项错误；若用户增加时，相当于负载的电阻减小，输出功率增大，输电线上

的电流增大，输电线上损耗的功率增大，故D项正确。

答案D

考点传感器的应用

1.热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。

2.光敏电阻被光照射时其电阻值发生变化，光照强度增大，电阻值变小，光照强

度减弱，电阻值变大。

【例6】（2018•江苏泰州中学5月质检）关于传感器，下列说法正确的是（）

A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号

B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的

作用是控制电路的通断

c.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量

D.光敏电阻在光照射下其电阻会显著变大

解析话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故A项错

误；热双金属片传感器和干簧管在电路中相当于开关，可以控制电路的通断，故

B项正确；霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C项

错误；光敏电阻在光照射下其电阻会显著变小，D项错误。

答案B

I当堂见固达标I跟踪演绘:强化提升

1.（2018•江苏清江中学期中）理想变压器的原、副线圈的匝数之比为4：1,在原线

圈上加上U=200V的交流电压，在副线圈上接交流电压表，其示数为（）

A.OB.50V

C.200VD.800V

解析由今=手解得5=50V。

U2〃2

答案B

2.（2018.江苏南京、盐城高三第一次模拟）（多选）变压器线圈中的电流越大，所用的

导线应当越粗。如图7所示，是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线

圈，匝数分别为m和〃2。下列说法中不正确的是（）

图7

A.〃|>〃2，原线圈比副线圈的导线粗

B.原线圈比副线圈的导线细

原线圈比副线圈的导线粗

D.m<m，原线圈比副线圈的导线细

解析由变压器原理可知#=竽，图为降压变压器，即有U|>U2,所以小>〃2,

U2"2

C、D错误；由，=竽可知4V/2,所以原线圈比副线圈的导线细，A错误，B正

bn\

确。

答案ACD

3.（2018.江苏单科，2）采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，

为使输电线上损耗的功率减小为原来的"，输电电压应变为（）

A.55kVB.llOkV

C.440kVD.880kV

解析设输送功率为P,则有P=U/,其中U为输电电压，/为输电电流。为使

输电线上损耗的功率减小为原来的四分之一，由P报=/2R（R为输电线的电阻，恒

定不变）可知应使/变为原来的二分之一，又输送功率不变，则输电电压应变为原

来的2倍，即440kV,选项C正确。

答案C

4.[2019.苏锡常镇四市高三教学情况调研（一）]如图8所示，理想变压器原线圈接有

正弦式交流电，R为滑动变阻器，。为平行板电容器，A为交流电流表。下列措

施能使A示数增大的是（）

图8

A.仅减小交流电的频率B.仅将滑片P向上移动

C.仅减小。两板间距离D.仅增大原线圈的匝数〃]

解析减小交流电的频率，电容器的容抗增大，通过电容器的电流减小，故A项

错误；电容器两端的电压是副线圈两端的电压，将滑片P向上移动，对电容器两

端的电压没有影响，故B项错误；减小C两板间距离，由平行板电容器的电容C

=鉴可知电容增大，电容器的容抗减小，通过电容器的电流增大，所以通过A

示数增大，故C项正确；由理想变压器的电压与匝数的关系式伪=手5可知，

增大原线圈的匝数〃I,副线圈的电压S减小，通过电容器的电流减小，通过A

示数减小，故D项错误。

答案C

探后知能演练I课后演练提升技能

（时间：30分钟）

一、单项选择题

1.（2018.江苏省扬州市高三第一次模拟考试）某理想变压器的原、副线圈匝数比为

1：2,原线圈接在1.5V的干电池上，则副线圈两端电压为（）

A.3VB.1.5V

C.0.75VD.0V

解析原线圈为直流电，选项D正确。

答案D

2.（2015•江苏单科，1）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流

改变为110V。已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为（）

A.200B.400

C.1600D.3200

解析根据变压器的变压规律整=告得，〃2=华”严黑义800=400,选项B正确。

1/2H2U\220

答案B

3.（2019.江苏省苏州市调研测试）发电厂的输出电压为5,发电厂至用户间输电导

线的总电阻为R,通过导线的电流为/,用户得到的电压为S，则下列输电导线

上损耗功率的表达式中错误的是（）

____R____

II---T—

U,4

图1

A.（ULS）/B/R

贝（U\—UG2

JRR

解析升压变压器的输出电压为t/i,降压变压器的输入电压为s,则输电线上

的电压损失升压输电线上损失的功率为P产或P

报=等=（"5）；则A、D项正确；因为输电线上的电流为/,则输电线上

损失的功率P就=-心故B项正确，C项错误。

答案C

4.（2019•江苏省盐城市高三第三次模拟考试）如图2所示的钳形电流表，按下手柄

时，它的铁芯可以分开，把被测的载流导体放入后，松开手柄，铁芯闭合。导线

中的交变电流在铁芯中产生交变磁场，电流表与套在铁芯上的线圈相连，可以间

接得知导线中的电流。被测导线、铁芯、线圈构成一个电流互感器。下列对钳形

电流表的说法正确的是（）

数

据

显

手

保

示

铁芯柄

持

屏

（钳口），.

k

5

功能功能开关

旋钮切换=

图2

A.其工作原理与降压变压器一样

B.需要断开电路将此钳式电流表串接在电路中

C.如果钳口没有闭合紧密，则电流的测量值会偏小

D.如果通电导线在钳形口多绕几圈，则读数会偏小

解析钳形电流测量仪实质上是“降流”，则原理是与升压变压器一样，故A项

错误；此仪器不需要断开电路，只需将此钳式电流表的钳口扣在导线上即可，B

项错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合，载流导线中电流产生的磁场减弱，磁通

量变化率减小，在内置线圈产生的感应电动势减小，感应电流减小，则测量出的

电流将小于实际电流，故C项正确；根据〃|/1=必/2,知若将载流导线在铁芯上多

绕几匝，即m变大，八、“2不变，则钳形电流测量仪的示数/2将变大，即读数会

偏大,故D项错误。

答案C

5.[2019•江苏省七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁'连云港）二模]可调式

理想变压器示意图如图3所示，原线圈的输入电压为U\,副线圈输出电压为U2,

R为电阻。将原线圈输入端滑动触头P向下移动时。下列结论中正确的是（）

Q

图3

A.输出电压5增大B.流过R的电流减小

C.原线圈输入电流减小D.原线圈输入功率不变

解析P向下移动时，原线圈的匝数减小，根据。2=牛。1,可知副线圈电压增大，

则副线圈电流增大，流过R的电流增大，输出功率增大，则输入功率也增大，原

线圈电压不变，则原线圈输入电流增大，故A项正确、B、C、D项错误。

答案A

6.（2019•江苏省扬州市调研）如图4所示，理想变压器原线圈接入正弦交流电，图

中电压表和电流表均为理想交流电表，定值电阻凡、&为负温度系数的热敏电阻

（温度升高时阻值减小），C为电容器。下列说法正确的是（）

A.通过凡的电流为零

B.滑片P向上滑动，电压表示数变大

C.&处温度升高时，电压表的示数不变

D.减小电容器。的电容，电流表的示数变大

解析交流电能够通过电容器，通过Ri的电流不为零，故选项A错误；滑片P

向上滑动，初级线圈匝数小变大，根据卷=卷可知，副线圈两端电压减小，即电

压表示数变小，选项B错误；及处温度升高时，阻值减小，不会影响输入和输出

电压值，电压表的示数不变，故选项C正确；减小电容器C的电容，则电容器的

容抗变大，则电流表的示数变小，选项D错误。

答案C

7.（2017.南京三模）在如图5所示电路中，R2为光敏电阻。合上开关S,用较弱光

照射R2,电压表读数为Uo,电流表读数为Zo;用较强光照射&,电压表读数为

5,电流表读数为八；用更强光照射金,电压表读数为S,电流表读数为/2。令

kx=7f'k2=了不'则历、近的关系为（)

S

图5

A.%1>%2B.k\=k2

C.ki<k2D.无法确定

解析由闭合电路欧姆定律U=£—〃可知端=r即电源内阻，为定值。选项B

正确。

答案B

8.（2019.扬州第一学期期末）如图6所示为一理想变压器，原线圈接在输出电压为“

=Uosin3的交流电源两端。电路中R）为定值电阻，Vi、V2为理想交流电压表，

AHA2为理想交流电流表。现使滑动变阻器R的滑动触头尸向上滑动，下列说法

正确的是（）

A.电压表V\与V2示数的比值将变大

B.电流表Ai与A2示数的比值将变小

C.电压表Vi与电流表Ai示数的比值变大

D.电压表V2与电流表A2示数的比值变小

解析由于变压器电压之比等于线圈匝数之比，因此电压表之比一定等于线圈匝

数之比，故A项错误；由于只有一个副线圈，因此电流之比一定等于线圈匝数的

反比，故两电流表的比值不变，故B项错误；滑动变阻器R的滑动触头尸向上

滑动，则滑动变阻器接入电阻增大，由欧姆定律可知，电流表A2示数减小，电流

表Ai示数也减小，而电压表Vi示数不变，与电流表Ai示数的比值变大，故C

项正确；滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动，则滑动变阻器接入电阻增大，由

欧姆定律可知，电压表V2与电流表A2示数的比值变大，故D项错误。

答案C

二、多项选择题

9J2019•江苏省七市（南通'泰州、扬州'徐州、淮安'宿迁、连云港）二模］检测煤

气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度

增大而减小，某同学用该气敏电阻凡设计了图示7电路，R为变阻器，小匕间接

报警装置。当a、b间电压高于某临界值时，装置将发出警报。则（）

图7

A.煤气浓度越高，a、8间电压越高

B.煤气浓度越高，流过用的电流越小

C.煤气浓度越低，电源的功率越大

D.调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度

解析煤气浓度越高气敏电阻Ri阻值越小，电路总电阻越小，由闭合电路欧姆定

律可知，电路电流/越大，电阻两端电压U=/R变大，即久人间电压越高，故A

项正确，B项错误；煤气浓度越大，气敏电阻Ri越大，电路总电阻越大，电路电

流/越小，电源功率2;以越小，故C项错误；调整变阻器R的阻值会改变煤气

浓度一定时人间的电压，会影响报警器的灵敏度，故D项正确。

答案AD

10.[2019.江苏省常州市阳光指标高三（上）期末]如图8甲所示为理想变压器的示意

图，其原、副线圈的匝数比为10：1,V为交流电压表，。和L分别为电容器和

带铁芯的电感线圈，Di、D2均为灯泡.若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦

交流电，则下列说法中正确的是（）

A.输入电压的表达式〃=311sin1007i/（V）

B.仅增大输入电压的频率，Di亮度变亮，D2亮度变暗

C.仅拔出电感线圈L的铁芯，Di亮度变亮，D2亮度变暗

Dl=0.005s时，电压表示数为22V,发电机的线圈平面与磁场方向垂直

2兀

解析根据乙图可知，原线圈电压的最大值为311V,60=-y=10071rad/s,则电

压〃的表达式”=311sin1007t/（V）,故A项正确；原线圈电压不变，线圈匝数不

变，仅增大电压H的频率，电压表示数不变，则电容器通高频阻低频，Di亮度变

亮；电感线圈通低频阻高频，则频率越大，阻碍作用越大，所以D?变暗，故B

项正确；仅拔出电感线圈L的铁芯，自感系数减小，Di亮度不变，D2亮度变亮,

311

故C项错误；根据乙图可知，原线圈电压的最大值为311V,则有效值5=V

=220V,根据理想变压器电压与匝数成正比得小：〃2=Ui:5=10：1,解得U2

=22V,所以电压表示数为22V不变，f=0.005s时，电动势最大，发电机的线

圈平面与磁场方向平行，故D项错误。

答案AB

11.（2018.江苏省镇江市高三模拟）某发电机输出的交流电压如图9所示，经理想变

压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法中正

确的是（）

A.发电机输出交流电压的有效值为500\「V

B.用户获得的交流电压频率为50Hz

C.若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加

D.若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小

解析交流电压的有效值为翁V=25SeV,选项A错误；交流电压的周期为

0.02s,对应频率为50Hz,选项B正确；增加用户负载的数量，电路中消耗的功

率变大，电流变大，输电线上电流变大，损失的功率增加，选项C正确；增加升

压变压器原线圈的匝数，副线圈两端电压变小，输送功率一定时，输电线中电流

变大，损失的功率增加，选项D错误。

答案BC

12.Q019•苏锡常镇四市调研（二）］如图10所示，理想变压器输入一电压为"=10sin

100加（V）的正弦交流电，各交流电表均为理想电