高考物理一轮 专题30 变压器 电能的输送学案 新课标.doc

2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题30 变压器 电能的输送教学目标：1了解变压器的工作原理，掌握理想变压器的电流、电压与匝数的关系2理解远距离输电的原理3能够讨论负载变化时电流、电压等相关物理量的变化情况本讲重点：理想变压器的电流、电压与匝数的关系本讲难点：变压规律和变流规律的应用考点点拨：1理想变压器的理想化条件及其规律2解决变压器问题的常用方法3远距离输电第一课时4变压器原、副线圈的磁通量的变化率是相等的（“日”字形变压器除外）。5输电导线上的损失减小输送损失的方法为减小输电导线的电阻、减小输送电流。高考要点精析（一）理想变压器的理想化条件及其规律考点点拨在理想变压器的原线圈两端加交变电压u1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：，忽略原、副线圈内阻，有 u1e1 ，u2e2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 由此可见：（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别）【例1】理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝，电源电压为u1=220v。n2上连接的灯泡的实际功率为36w，测得初级线圈的电流为i1=0.3a，求通过n3的负载r的电流i3。解：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用i1/n，而应该用p1=p2+p3和un。由un可求得u2=36v，u3=1000v；由u1i1=u2i2+u3i3和i2=1a可得i3=0.03a。考点精炼（二）解决变压器问题的常用方法考点点拨思路1 电压思路。变压器原、副线圈的电压之比为u1/u2=n1/n2；当变压器有多个副绕组时u1/n1=u2/n2=u3/n3=思路2 功率思路。理想变压器的输入、输出功率为p入=p出，即p1=p2；当变压器有多个副绕组时p1=p2+p3+思路3 电流思路。由i=p/u知，对只有一个副绕组的变压器有i1/i2=n2/n1；当变压器有多个副绕组时n1i1=n2i2+n3i3+【例2】如图，为一理想变压器，k为单刀双掷开关，p为滑动变阻器的滑动触头，u1为加在原线圈两端的电压，i1为原线圈中的电流强度，则a.保持u1及p的位置不变，k由a合到b时，i1将增大b.保持u1及p的位置不变，k由b合到a时，r消耗的功率减小c.保持u1不变，k合在a处，使p上滑，i1将增大d.保持p的位置不变，k合在a处，若u1增大，i1将增大命题意图：以变压器动态问题为背景考查考生综合分析能力及逻辑思维能力.错解分析：部分考生对变压器工作原理理解不深刻，辨不清原副线圈中的变量与不变量，理不明各量间谁制约谁的制约关系；导致错选.解析：k由a合到b时，n1减小，由u1/u2=n1/n2，可知u2增大，p2=u22/r随之增大，而p1=p2，又p1=i1u1，从而i1增大，a正确；k由b合到a时，与上述情况相反，p2将减小，b正确；p上滑时，r增大，p2=u22/r减小，又p1=p2，p1=i1u1，从而i1减小，c错误；u1增大，由u1/u2=n1/n2可知，u2增大，i2=u2/r随之增大，由i1/i2=n2/n1可知i1也增大，d正确.故选项a、b、d正确.考点精炼2一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2=60匝，n3=600匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是i2=1 a，i3=4 a，求原线圈中的电流强度.第二课时（三）远距离输电考点点拨一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/ n2、n2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比，当然选择前者。若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。r【例3】 学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1，升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻为r=4，全校22个教室，每个教室用“220v，40w”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：发电机的输出功率多大？发电机的电动势多大？输电线上损耗的电功率多大？【例4】 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为p=500kw，当使用u=5kv的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：这时的输电效率和输电线的总电阻r。若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？考点精炼3发电机输出功率为100 kw，输出电压是250 v，用户需要的电压是220 v，输电线电阻为10 .若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.（2）画出此输电线路的示意图.（3）用户得到的电功率是多少？考点精炼参考答案1解：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选a。2解析：电流强度与匝数成反比，仅适用于理想变压器只有一只副线圈的情况，本题有两个副线圈，应根据理想变压器无能量损失来分析，由于理想变压器无能量损失，所以有p1=p2+p3（p1为原线圈输入功率，p2、p3分别为两只副线圈的输出功率）根据电功率公式有：i1u1=i2u2+i3u3又因为，u2=，u3=u1把代入，整理得：i1n1=i2n2+i3n3所以i1=a=2.24 a三、考点落实训练1如图所示，甲图是接有灯泡l的和交流电表的理想变压器，乙图是输出电压u2的图象，已知变压器原、副线圈的匝数比为101 ，电流表的示数为2.0a ，则（ ）a电压表v1的示数为220v b电压表v2的示数为20vc变压器原线圈电流的最大值为0.28a d灯泡实际消耗功率为40w2如图所示，展示了四种亮度可调的台灯的电路图，它们所用的白炽灯完全相同，且都是“220v，40w”规格的。当灯泡的实际功率都调至20w时，消耗总功率最小的台灯是（ ）3电厂发电机的端电压为250v ，输出功率为10kw ，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5，则（ ）a直接输电，用户两端的电压只有50vb若要求用户两端的电压为220v ，则应配备原、副线圈匝数比为1/4（发电厂）和5/1（用户端）的变压器c若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5% ，则用户端的电压为237.5vd若用10000v的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%7变压器原线圈的匝数是n1，两个副线圈的匝数是n2和n3， n1n2n3=10101，已知输入电压u1=220v，第一副线圈的负载是r2=110w，第二个副线圈中的电流i3=2a，则第一个副线圈中的电流i2和原线圈中的电流i1各是 a1a、3a b1a、0.7a c2a、4a d2a、2.2ar2r1l1l2s8如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个完全相同的灯泡l1和l2，原线圈和电源间串接一个电阻r1，输电导线的等效电阻为r2，电源的电压恒定。开始时，开关s断开，当s接通时，以下说法中正确的是（ ）a副线圈两端的输出电压减小br2上的电压降增大c通过灯泡l1的电流将增大d原线圈两端的电压将增大a9如图所示，原线圈接在i=imsint的交流电源上，当t=t/4时，i=14.