2020版高考物理一轮复习第11章第2节变压器电能的输送教学案新人教版.docx

第2节变压器电能的输送知识点一| 理想变压器1构造和原理(1)构造(如图所示)变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。(2)原理：电磁感应的互感现象。2基本关系(1)电压关系：。(2)功率关系：P入P出。(3)电流关系：只有一个副线圈时：。有多个副线圈时：n1I1n2I2n3I3nnIn。3几种常见的变压器(1)自耦变压器调压变压器。(2)互感器自耦变压器原理如图所示：若AX为输入端，触头a向上移动时，副线圈匝数N2增加，输出电压升高。(1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率。()(2)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。()(3)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。()考法1变压器的工作原理1(2019惠州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n2101，a、b两点间的电压为u220 sin 100t(V)，R为可变电阻，P为用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为2 A。为使保险丝不熔断，可变电阻R连入电路的最小阻值应大于()A B1.1 C11 D11 B由a、b两点间的电压为u220sin 100t(V)，可知变压器原线圈输入电压U1220 V，根据变压器变压公式可得变压器输出电压U2 U122 V，保险丝熔断电流为2 A，原线圈中电流为I12 A时，由U1I1U2I2可得副线圈中电流为I220 A，此时保险丝会熔断。为保证保险丝不熔断，由欧姆定律可得可变电阻R连入电路的最小阻值应大于1.1 ，选项B正确。2.(2017北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u220sin 100t(V)的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是()A原线圈的输入功率为220 WB电流表的读数为1 AC电压表的读数为110 VD副线圈输出交流电的周期为50 sB理想变压器原线圈两端电压的有效值为U1220 V，由得U2110 V，即电压表的读数为110 V，通过负载电阻的电流I2 A2 A，则副线圈的输出功率PU2I21102 W220 W，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，为220 W，故选项A、C错误。由n1I1n2I2得I11 A，即电流表的读数为1 A，选项B正确。由u220sin 100t(V)可知，角速度100 rad/s，原线圈所接交流电的周期T0.02 s，副线圈输出交流电的周期不变，仍为0.02 s，选项D错误。考法2原线圈中接有负载电路的分析3.(2019莆田模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为14，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CR1上的电功率是R2上电功率的DR1上的电功率是R2上电功率的16倍C原线圈两端电压等于电源电压，根据电压之比等于匝数之比可得41，A错误。流过R1的电流I1，流过R2电流I24I1，B错误。根据电功率PI2R可得R1上的电功率是R2上电功率的，C正确，D错误。4.(2019南昌检测)一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原、副线圈匝数比n1n231，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别是4 、 和 ，U为有效值恒定的正弦交流电源。当开关S断开时，理想电流表的示数为I。当S闭合时，电源电压增加到2U，则电流表的示数为()A6IB8IC10ID12IBS断开时，由得I23I，副线圈两端的电压U2I2(R2R3)12I，由得U136I，故UU1IR140I。S闭合时，电流表示数为I，副线圈中电流I23I，副线圈两端的电压U2I2R22I，原线圈两端的电压U16I，故2UIR1U110I，联立解得I8I，B正确。考法3变压器电路的动态分析考法指导1匝数比不变的情况(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，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，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。(3)I2变化引起P2变化，P1P2，故P1发生变化。2负载电阻不变的情况(1)U1不变，发生变化，故U2变化。(2)R不变，U2变化，故I2发生变化。(3)根据P2，P2发生变化，再根据P1P2，故P1变化，P1U1I1，U1不变，故I1发生变化。5(2019防城港模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，原线圈两端所加电压如图乙所示，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合开关S后，下列说法正确的是()甲乙A电流表示数减小B电压表示数为110 VC变压器的输入功率增大D灯泡上的交流电每秒钟方向改变50次C原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，则副线圈电压不变，即电压表示数不变，灯泡电阻不变，则电流表示数不变，A错误。原线圈的输入电压U1 V220 V，根据变压器原理可得U2U1110 V，所以电压表的示数为110 V，B错误。当S接通后，两个灯泡并联，增加一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，C正确。根据题图乙可知，周期T0.02 s，则频率f50 Hz，灯泡上的交流电每秒钟方向改变100次，D错误。6.(2019贵阳检测)如图是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S2与定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数。现在原线圈加一电压有效值为U的正弦交流电，当S1接a，S2接c时，电流表的示数为I，下列说法正确的是()A当S1接a，S2接d时，电流为2IB当S1接a，S2接d时，电流为C当S1接b，S2接c时，电流为4ID当S1接b，S2接d时，电流为C设S1、S2分别接a、c时，原、副线圈匝数比为n1n2，则输出电压U2U，功率PUI；在S1、S2分别接a、d时，输出电压U2，功率PUI，联立得II，A、B项均错，同理可知，C项对，D项错。考法指导理想变压器制约问题的解题思路利用上述因果关系，可解决变压器动态变化问题。知识点二| 电能的输送1输电过程(如图所示)2电压损失(1)UUU；(2)UIR。3功率损失(1)PPP；(2)PI2R。4输送电流(1)I；(2)I。5减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电导线的电阻R线。由R线知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。(2)减小输电导线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据PUI，要减小电流，必须提高输电电压。(1)增大输电导线的横截面积不利于减少输电过程中的电能损失。()(2)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。()(3)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。()1理清三个回路在回路2中，U2UU3，I2I线I3。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n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是：，P1P2。(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n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是：，P3P4。3掌握一个守恒能量守恒关系式：P1P损P4。典例(2019南京模拟)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为一理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了U，则下列判断正确的是()A电流表A2的示数增大了B电流表A1的示数增大了C电压表V1的示数减小了UD输电线损失的功率增加了RB降压变压器原、副线圈两端的电压之比等于n，所以有n，即降压变压器原线圈两端电压减小了nU，升压变压器副线圈两端电压不变，所以输电线上电压增大为nU，根据欧姆定律知，电流表A1示数增大了，输电线上电流增大了，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数增大了n，A错误，B正确。根据题意知，发电厂的输出电压恒为U，升压变压器的变压比不变，所以电压表V1的示数不变，C错误。输电线上电流增大了，但输电线损失的功率增加量一定不是PR，D错误。考法1远距离输电原理1.远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()ABI2CI1U1IR DI1U1I2U2D根据理想变压器的工作原理可知，所以选项A错误；因U2、I2、R不满足欧姆定律公式中物理量之间的对应关系，所以选项B错误；U1I1U2I2，但U2I2IR，选项C错误，D正确。2.(2015福建高考)图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()A BC4r D4rC升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为U1；由变压关系可得，则U2；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2，则输电线上损失的电功率为PI(2r)，故选项C正确。考法指导输电线路功率损失的计算方法P损P1P4P1为输送的功率，P4为用户得到的功率P损IR线I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻P损U为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混P损UI线注意：U不要错代入U2或U3考法2远距离输电的动态分析3(多选)如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，r是输电电阻，灯L1、L2相同且阻值不变，现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则()A仅闭合S，灯L1会变亮B仅闭合S，r消耗的功率会变大C仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小D仅将滑片P上移，电流表示数会变小BD闭合S，负载电阻减小，变压器T2副线圈电流增大，根据电流规律知，T2原线圈电流增大，即输电线上电流增大，输电线上损耗的电压UIr增大，损耗的功率PI2r增大，T2的输入电压U3U2U减小，所以输出电压U4减小，即灯泡L1两端的电压减小，灯泡L1变暗，A错误，B正确。仅将滑片P下移，变压器T1副线圈匝数增加(n2增加)，根据可知，U2变大，所以变压器T2的输入电压U3增大，输出电压U4也增大，再根据I4得，负载电流增大，整个输电电路电流增大，r消耗的功率会变大，C错误。仅将滑片P上移，同理可得输电线电流减小，电流表示数会变小，D正确。4(2019衡水模拟)如图所示为某山区小型电站输电示意图，发电厂发出U1220sin(100t) V的交流电通过变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电，图中高压输电线部分总电阻为r，负载端的电压表是理想交流电表，下列有关描述正确的是()A若开关S1、S2都断开，则电压表示数为零B负载端所接收到交流电的频率为25 HzC深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故D用