2变压器电能的输送

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1、第第2讲变压器电能的输送讲变压器电能的输送1.构造：构造：如图如图1021所示，变压器是由所示，变压器是由 和绕在铁和绕在铁芯上的芯上的 组成的组成的理想变压器理想变压器(考纲要求考纲要求)闭合铁芯闭合铁芯两个线圈两个线圈图图1021初级初级 负载负载 次级次级 电磁感应电磁感应 P入入P出出 U2I2U3I3UnIn 高电压高电压 低电压低电压 大电流大电流 小电流小电流 判断正误，正确的划判断正误，正确的划“”，错误的划，错误的划“”(1)没有能量损失的变压器叫理想变压器没有能量损失的变压器叫理想变压器()(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用变压器只对变化的电流起作用，对恒

2、定电流不起作用()(3)变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的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频率()(4)变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率即输入变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率即输入功率总等于输出功率功率总等于输出功率()答案答案(1)(2)(3)(4)1.输电过程输电过程(如图如图1022所示所示)远距离输电远距离输电(考纲要求考纲要求)图图10222输电导线上的能量损失：输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为生的，表达式为Q .3电压损失电压损失(1)UUU；(2)U_I2RtIR

3、I2R 判断正误，正确的划判断正误，正确的划“”，错误的划，错误的划“”(1)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随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增大之增大()(2)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失()(3)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗()(4)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小能损失越小()答案答案(1)(2)(3)(4)理想变压器的规律理想变压器的

4、规律热点一变压器基本规律的应用热点一变压器基本规律的应用热点二理想变压器的动态分析热点二理想变压器的动态分析远距离输电问题的远距离输电问题的“三二一三二一”1理清三个回路理清三个回路热点三远距离输电问题热点三远距离输电问题图图10210自耦变压器自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器理想模型，自耦变压器(又称调压器又称调压器)，它只有一个线圈，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点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，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自

5、耦变时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用如图压器均适用如图10213所示所示物理建模物理建模11.三种特殊的变压器模型三种特殊的变压器模型 图图10213互感器互感器 分为电压互感器和电流互感器，比较如下：分为电压互感器和电流互感器，比较如下：双副线圈变压器双副线圈变压器1(多选多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应

6、电动势穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈基础自测基础自测解析解析由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量由于是交变电流，交变电流的磁场不断变化，磁通量也在变化，也在变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故错误；因理想变压器无漏磁，故B、C正确；原正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D错错答案答案BC2(多选多选)如图如图1023所示，理想变压器原、副线圈匝数比所示，理想变压器原、副线圈匝数比为为2 1，电池和交变电源的电动势都为，电池和交变电源的电动势都为6

7、V，内阻均不，内阻均不计下列说法正确的是计下列说法正确的是()图图1023AS与与a接通的瞬间，接通的瞬间，R中无感应电流中无感应电流BS与与a接通稳定后，接通稳定后，R两端的电压为两端的电压为0CS与与b接通稳定后，接通稳定后，R两端的电压为两端的电压为3 VDS与与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2 1解析解析S与与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，A错错误；误；S与与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为零，副线圈电压为零，B正确；正确

8、；S与与b接通稳定后，根据接通稳定后，根据U1U2n1n2，可得，可得R两端的电压为两端的电压为3 V，C正确；原、副线圈的频正确；原、副线圈的频率相同，率相同，D错误错误答案答案BC3(单选单选)一输入电压为一输入电压为220 V，输出电压为，输出电压为36 V的变压器副的变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如匝线圈，如图图1024所示，然后将原线圈接到所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，交流电源上，测得新绕线圈的端电压为测得新绕线

9、圈的端电压为1 V按理想变压器分析，该变按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()图图1024A1 100,360B1 100,180C2 200,180D2 200,360答案答案B4(多选多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么不变时，那么()A输电线路上损失的电压与输送电流成正比输电线路上损失的电压与输送电流成正比B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成

10、反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比答案答案AC5(2013汕头质量测评汕头质量测评)(单选单选)如图如图1025所示为远距离所示为远距离输电的电路原理图，下列判断正确的是输电的电路原理图，下列判断正确的是()图图1025AU1U2BU2U3CI4I2解析解析在远距离输电的过程中，第一级为升压过程，故在远距离输电的过程中，第一级为升压过程，故U1I2，A错误、错误、D正确；由部分电路欧姆定律可得正确；由部分电路欧姆定律可得U3U2I2R线线，B错误；由于第二级为降压过程，故错误；由于第二级为降压过程，故U3U4，由，由U3I2U4I4，可知

11、，可知I2I4，C错误错误答案答案D图图1026A电流频率为电流频率为100 HzB.的读数为的读数为24 VC.的读数为的读数为0.5 AD变压器输入功率为变压器输入功率为6 W答案答案D图图1027A原、副线圈的匝数比为原、副线圈的匝数比为50 1B交变电压的频率为交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为副线圈中电流的有效值为4 AD变压器的输入功率为变压器的输入功率为880 W答案答案C图图1028单刀双掷开关与单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的向上移动的过程中，过程中，R接入电路的阻值增大，而接入电路的阻值增大，而U2不变，故电流表读不

12、变，故电流表读数减小，电压表数减小，电压表V1示数增大，示数增大，C对；当单刀双掷开关由对；当单刀双掷开关由a扳向扳向b时，变压器原线圈匝数减小，所以副线圈输出电压时，变压器原线圈匝数减小，所以副线圈输出电压增大，电压表增大，电压表V1和电流表的示数均变大，和电流表的示数均变大，D错错答案答案BC反思总结反思总结常见的理想变压器的动态分析问题一般有两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种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况反思总结反思总结常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：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

13、的情况匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况【跟踪短训跟踪短训】2(2013辽宁五校联考辽宁五校联考)如图如图1029所示，有一矩形线圈所示，有一矩形线圈的面积为的面积为S，匝数为，匝数为N，电阻不计，绕，电阻不计，绕OO轴在水平方向轴在水平方向的磁感应强度为的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度的匀强磁场中以角速度做匀速转动，做匀速转动，从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理想变压从图示位置开始计时矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻可调电阻R，下列判断正确的是，下列判断正确的是()图图1029电

14、压表读数为电压的有效值，矩形线圈的电阻不计，故电压电压表读数为电压的有效值，矩形线圈的电阻不计，故电压表的示数为交流电压的有效值，恒定不变，选项表的示数为交流电压的有效值，恒定不变，选项C错误；当错误；当P向上移动、向上移动、R不变时，原线圈的电压不变，副线圈的电压增不变时，原线圈的电压不变，副线圈的电压增大，输出功率变大，故原线圈中的电流增大，选项大，输出功率变大，故原线圈中的电流增大，选项D错误错误答案答案A【典例典例3】2013年年4月月20日日8时时2分在四川省雅安市芦山县发生分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发级地震后，常州常发集团向灾区人民

15、捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图10211所示发电机到安置区的距离是所示发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中，输电线路中的火线和零线均为的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为位长度的电阻为2.5104，安置区家用电器的总功率为，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作的家用电器都正常工作时时().图图

16、10211A.输电线路中的电流为输电线路中的电流为20 AB发电机的实际输出电压为发电机的实际输出电压为300 VC在输电线路上损失的电功率为在输电线路上损失的电功率为8 kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是电压最大值是300 V型号型号AED6500S输出电压范围输出电压范围220300 V最大输出功率最大输出功率60 kW答案答案C【跟踪短训跟踪短训】3随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要某发电厂采用升压变压器向某一特节能变得越来越重要

17、某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为压为U1，输电导线总电阻为，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电，在某一时段用户需求的电功率为功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是户正常用电的情况下，下列说法正确的是()答案答案C图图10212A通过通过R0电流的有效值是电流的有效值是20 AB降压变压器降压变压器T2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为41C升压变压器升压变压器T1的输出电压等于降压变压器的输

18、出电压等于降压变压器T2的输入电压的输入电压D升压变压器升压变压器T1的输出功率大于降压变压器的输出功率大于降压变压器T2的输入功率的输入功率解析解析降压变压器副线圈两端交变电压有效值为降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负，负载电阻为载电阻为11，所以通过，所以通过R0电流的有效值是电流的有效值是20 A，选项，选项A正正确；降压变压器确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为的原、副线圈匝数之比为41，所以降压，所以降压变压器变压器T2原、副线圈的电压比为原、副线圈的电压比为41，选项，选项B正确；升压变正确；升压变压器压器T1的输出电压等于降压变压器的输出电压等于降压变压器T2

19、的输入电压加上输电线的输入电压加上输电线上损失的电压，选项上损失的电压，选项C错误；升压变压器错误；升压变压器T1的输出功率等于的输出功率等于降压变压器降压变压器T2的输入功率加上输电线上损失的功率，选项的输入功率加上输电线上损失的功率，选项D正确正确答案答案ABD【典例典例1】(2012课标全国卷，课标全国卷，17)自耦变压器铁芯上只绕有自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图自耦调压变压器的电路如图10214所示，其副线圈匝所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为数可调已知变压器线圈总

20、匝数为1 900匝；原线圈为匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为匝，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载电压调至最大时，负载R上的功率为上的功率为2.0 kW.设此时原线圈设此时原线圈中电流有效值为中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为，负载两端电压的有效值为U2，且变压，且变压器是理想的，则器是理想的，则U2和和I1分别约为分别约为()A380 V和和5.3 AB380 V和和9.1 AC240 V和和5.3 AD240 V和和9.1 A图图10214 答案答案B即学即练即学即练1如图如图10215甲所示，为一种可调压自耦变压甲所示

21、，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若AB间间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中到如图甲中所示位置，在所示位置，在BC间接一个理想的交流电压表间接一个理想的交流电压表(图甲中未画图甲中未画出出)，则，则()图图10215A A B 间 输 入 的 交 流 电 的 电 压 瞬 时 值 表 达 式 为间 输 入 的 交 流 电 的 电 压 瞬 时 值 表 达 式 为 u 220sin(100t)VB该交流电的频率为该交流电的频率为100 HzCt1102s时电压表的读数为零

22、时电压表的读数为零DBC间输出的电功率为零间输出的电功率为零答案答案AD【典例典例2】电流互感器和电压互感器如图电流互感器和电压互感器如图10216所示其所示其中中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交为两只交流电表，则流电表，则()图图10216AA为电流互感器，且为电流互感器，且n1n2，a是电压表是电压表CB为电流互感器，且为电流互感器，且n3n4，b是电压表是电压表答案答案AD即学即练即学即练2(2013天津卷，天津卷，4)普通的交流电流表不能直接接普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连在高压输电线路上测量

23、电流，通常要通过电流互感器来连接，图接，图10217中电流互感器中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，一侧线圈的匝数较少，工作时电流为工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则，为了使电流表能正常工作，则()图图10217Aab接接MN、cd接接PQ，IabIcdBab接接MN、cd接接PQ，IabIcdCab接接PQ、cd接接MN，IabIcdDab接接PQ、cd接接MN，IabIcd【典例典例3】如图如图10218所示，理想变压器有两个副线圈，所示，理想变压器有两个副线圈，L1、L2是两盏规格为是两盏规格为“8

24、V,10 W”的灯泡，的灯泡，L3、L4是两盏是两盏规格为规格为“6 V,12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为的灯泡，当变压器的输入电压为U1220 V时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数数n11 100匝，求：匝，求：图图10218(1)副线圈副线圈n2、n3的匝数的匝数(2)电流表的读数电流表的读数答案答案(1)40匝匝60匝匝(2)0.2 A即学即练即学即练3如图如图10219所示，接于理想变压器中的四个所示，接于理想变压器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规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n

25、1n2n3为为()图图10219A111B321C621D221由由PI2R，得，得IAIBICID，即，即I1I2I3.由由U1I1U2I2U3I3得得n1I1n2I2n3I3，即即n1n2n32n3n33n3，所以，所以n1n2n3321.答案答案B附：对应高考题组附：对应高考题组 1(2011课标全国，课标全国，17)如图所示，一理想变压器原，如图所示，一理想变压器原，副线圈的匝数比为副线圈的匝数比为1 2；副线圈电路中接有灯泡，灯；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为泡的额定电压为220 V，额定功率为，额定功率为22 W；原线圈电；原线圈电路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常

26、发路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发光若用光若用U和和I分别表示此时电压表和电流表的读数，分别表示此时电压表和电流表的读数，则则()答案答案A2(2011山东理综，山东理综，20)为保护用户电压稳定在为保护用户电压稳定在220 V，变电，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图保持输入所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图保持输入电压电压u1不变，当滑动接头不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压压某次检测得到用户电压u2随时间随时间t变化的曲线如图乙变化的曲线如图乙所示以下正确的是所示以下正确的是()3(2012山东卷，山东卷，18

27、)如图甲所示是某燃气炉点火装置的原如图甲所示是某燃气炉点火装置的原理图转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电理图转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为的匝数分别为n1、n2，为交流电压表当变压器副线圈电，为交流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大于压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体以下判断正确的是电火花进而点燃气体以下判断正确的是()答案答案BCAI1和和I2表示电流的瞬时值表示电流的瞬时值BU1和和U2表示电

28、压的最大值表示电压的最大值C滑片滑片P向下滑动过程中，向下滑动过程中，U2不变、不变、I1变大变大D滑片滑片P向下滑动过程中，向下滑动过程中，U2变小、变小、I1变小变小答案答案C答案答案D6(2012江苏高考江苏高考)某同学设计的家庭电路保护装置如图所某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成当右侧线圈由火线和零线并行绕成当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关质开关K，从而切断家庭电路仅考虑，从而切断家庭电路仅考虑L1在铁芯中产生的在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有

29、磁场，下列说法正确的有()A家庭电路正常工作时，家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零中的磁通量为零B家庭电路中使用的电路增多时，家庭电路中使用的电路增多时，L2中的磁通量不变中的磁通量不变C家庭电路发生短路时，开关家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起将被电磁铁吸起D地面上的人接触火线发生触电时，开关地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸将被电磁铁吸起起解析解析当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成，当电路正常工作时，火线和零线在铁芯内部

30、产生的磁场大小相等，方向相作时，火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等，方向相反，所以内部的磁通量为零，反，所以内部的磁通量为零，A正确；当电路中的电器增多正确；当电路中的电器增多时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向时，火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即始终相反，铁芯内部的磁通量还是零，即L2中的磁通量不中的磁通量不变，变，B正确；正确；当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很当电路发生短路时，电流不经用电器，火线和零线中电流很大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯内部的磁通量还大，但大小始终相等，方向始终相反，铁芯

31、内部的磁通量还是零，是零，L2不产生感应电流，开关不产生感应电流，开关K不会被电磁铁吸起，不会被电磁铁吸起，C错错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不等，在铁芯内产生的磁通量不为零，芯内产生的磁通量不为零，L2中产生感应电流，开关中产生感应电流，开关K被电被电磁铁吸起，磁铁吸起，D正确正确答案答案ABD7(2013江苏卷，江苏卷，8)如图所示，理想变压器原线圈接有交流如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片电源，当副

32、线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡处于图示位置时，灯泡L能发能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有光要使灯泡变亮，可以采取的方法有()A向下滑动向下滑动PB增大交流电源的电压增大交流电源的电压C增大交流电源的频率增大交流电源的频率D减小电容器减小电容器C的电容的电容解析解析滑片滑片P向下滑动，副线圈匝数减小，变压器输出电压向下滑动，副线圈匝数减小，变压器输出电压减小灯泡变暗，则减小灯泡变暗，则A项错；增大原线圈的输入电压，输出电项错；增大原线圈的输入电压，输出电压增大，小灯泡变亮，压增大，小灯泡变亮，B项正确；增大交流电的频率，电容项正确；增大交流电的频率，电容器对交流电的阻碍减小，因此灯泡变亮，器对交流电的阻碍减小，因此灯泡变亮，C项正确；减小电项正确；减小电容器的电容，电容器对交流电的阻碍会增大，因此容器的电容，电容器对交流电的阻碍会增大，因此D项错项错误误答案答案BC