高考物理大一轮复习 第十一章 交变电流（第2课时）变压器 电能的输送课件

第2课时变压器电能的输送 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 理想变压器的基本关系1 功率关系 二 电能的输送1 输电过程 如图所示 P入 P出 降压 升压 2 输送电流 3 电压损失 1 U 2 U U U 4 功率损失 2 P P P Ir I2r 1 有些机床为了安全 照明电灯的电压是36V 这个电压是把380V的电压降压后得到的 1 如果理想变压器的原线圈是n1 1140匝 副线圈n2是多少匝 答案 1 108匝 问题思考 2 如果把这个理想变压器匝数多的线圈的两端接上普通交流电流表 匝数少的线圈串联在电路中 如图所示 当合上电路的开关时 交流电流表的读数为I2 45A 则电路中实际的电流是多少 答案 2 475A 选修3 2P43图5 4 6 2 如图所示 发电厂输出的功率为P 220kW 输电线的总电阻为r 0 05 选修3 2P45图5 5 2 1 若用U1 110V的电压输电 输电线上的电流I1为多少 输电线上由电阻造成的电压损失 U1为多少 功率损失 P1为多少 2 若用U2 11kV的电压输电 输电线上的电流I2为多少 输电线上由电阻造成的电压损失 U2为多少 功率损失 P2为多少 答案 1 2000A100V200kW 2 20A1V20W 考点扫描 重点透析通热点 考点一理想变压器的原理和基本关系 要点透析 1 理想变压器的基本关系 4 无电能损失 因此P入 P出 无论副线圈一个还是多个 总有U1I1 U2I2 U3I3 将电压关系代入可得n1I1 n2I2 n3I3 2 基本关系式中物理量之间的决定关系 1 电压决定关系 输入电压U1决定输出电压U2 这是因为输出电压U2 U1 当U1不变时 不论负载电阻R变化与否 U2不会改变 2 电流决定关系 输出电流I2决定输入电流I1 3 功率决定关系 输出功率P出决定输入功率P入 也可简记为 用决定供 典例突破 核心点拨 1 电流表测量的是交变电流的有效值 因此通过原副线圈的电压关系求出电压的有效值 再求电流的有效值 2 由法拉第电磁感应定律来求解穿过铁芯的磁通量的最大变化率 3 变压器的输入功率是由输出功率决定 因此电阻R消耗的功率即为变压器的输入功率 答案 BD 关于变压器的四点注意 1 变压器不能改变恒定电流 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 3 理想变压器本身不消耗能量 所以没有能量损失 4 理想变压器基本关系式中的U1 U2 I1 I2均为有效值 误区警示 1 变压器的有关规律 2016 山东潍坊质检 理想变压器在正常工作时 原 副线圈中不同的物理量是 A 每匝线圈中磁通量的变化率B 交变电流的频率C 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D 原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 即时巩固 解析 根据变压器的工作原理 穿过原 副线圈每匝的磁通量及其变化率是相同的 故A不符合题意 交变电流的频率保持不变 B不符合题意 理想变压器无功率损失 C不符合题意 而E n与n成正比 变压器原 副线圈的匝数不同 故感应电动势不同 所以D符合题意 D 解析 根据铭牌上所提供的信息可知 变压器的输入电压为220V 输出电压为12V 该变压器为降压变压器 故选项A错误 B正确 由理想变压器的输出功率等于输入功率 且原线圈的电压大于副线圈的电压 故副线圈接负载时 副线圈中电流比原线圈中电流大 选项C错误 由于副线圈的电流较大 为了减小实际变压器导线电阻的发热损耗 电流大的线圈导线较粗 则导线粗的应是副线圈 选项D错误 2 变压器规律的应用 2016 福建厦门质检 如图为一种变压器的实物图 根据其铭牌上所提供的信息 以下判断正确的是 A 这是一个升压变压器B 原线圈的匝数比副线圈的匝数多C 当原线圈输入交流电压220V 副线圈接负载时 副线圈中电流比原线圈中电流小D 导线粗的是原线圈 细的是副线圈 B 考点二理想变压器的动态分析 要点透析 变压器动态分析的两种情况1 匝数比不变 负载发生变化的情况 如图 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 P1 P2 故P1发生变化 2 负载电阻不变 匝数发生变化的情况 如图 2 R不变 U2改变 故I2发生变化 典例突破 例2 2016 长沙质检 如图所示 理想变压器输入端PQ接稳定的交流电源 通过单刀双掷开关S可改变变压器原线圈匝数 图中电压表及电流表皆为理想电表 则下列说法中正确的是 A 当滑片c向b端移动时 变压器输入功率变大B 当滑片c向a端移动时 电流表A1的示数将减小 电压表V的示数不变C 当滑片c向b端移动时 电流表A2的示数将变大 电压表V的示数也变大D 滑片c不动 将开关S由1掷向2时 三个电表A1 A2 V的示数都变大 答案 D 核心点拨 1 滑片c移动改变负载电阻的大小 输出电压不变 从而改变副线圈中的电流 功率 改变原线圈中的电流 2 开关S由1掷向2减少了原线圈的匝数 从而改变输出电压 题后反思变压器动态分析要点处理此类问题的关键是要分清变量和不变量 弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系 U2由U1和匝数比决定 I2由U2和负载电阻决定 I1由I2和匝数比决定 即时巩固 1 负载电阻变化 2017 湖南师大附中摸底 多选 如图 甲 所示的电路中 理想变压器原 副线圈匝数之比为5 1 原线圈接入图 乙 所示的电压 副线圈接火灾报警系统 报警器未画出 电压表和电流表均为理想电表 R0为定值电阻 R为半导体热敏电阻 其阻值随温度的升高而减小 下列说法中正确的是 A 图 乙 中电压的有效值为220VB 电压表的示数为44VC R处出现火情时电流表示数增大D R处出现火情时电阻R0消耗的电功率增大 CD 2 导学号00622756 匝数变化和负载电阻变化 2016 重庆南开中学二模 多选 如图所示 理想变压器原线圈接一正弦式交变电流 交变电流的电压有效值恒定不变 则下列说法中正确的是 A 只将S1从2拨向1时 电流表示数变小B 只将S2从4拨向3时 电流表示数变小C 只将S3从闭合变为断开 电阻R2两端电压不变D 只将变阻器R3的滑动触头上移 变压器的输入功率增大 BC 考点三远距离输电 要点透析 1 对高压输电问题 应按 发电机 升压变压器 远距离输电线 降压变压器 用电器 这样的顺序 或从 用电器 倒推到 发电机 一步一步进行分析 2 远距离高压输电的几个基本关系 以下图为例 1 功率关系 P1 P2 P3 P4 P2 P损 P3 典例突破 例3 2016 上海模拟 多选 一台发电机最大输出功率为4000kW 电压为4000V 经变压器T1升压后向远方输电 输电线路总电阻为R 1k 到目的地经变压器T2降压 负载为多个正常发光的灯泡 220V 60W 若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10 变压器T1和T2的损耗可忽略 发电机处于满负荷工作状态 则 A T1原 副线圈电流分别为103A和20AB T2原 副线圈电压分别为1 8 105V和220VC T1和T2的变压比分别为1 50和40 1D 有6 104盏灯泡 220V 60W 正常发光 核心点拨 1 由输电线路上消耗的功率 可以计算出输电电流 2 已知发电机的输出功率和电压 可以求出变压器T1的原线圈电流 求出T1的原副线圈匝数比和副线圈的电压 答案 ABD 题后反思 远距离输电问题应注意以下几点 1 画出输电线路图 2 将输电线路划分为几个独立回路 3 升压变压器副线圈中的电流与降压变压器原线圈中的电流相等 4 输电线长度等于距离的2倍 计算线路功率损失一般用P损 I2R线 1 导学号00622757 输电线路电压及功率分析 2016 河南八市联考 如图所示为某发电站电能输送示意图 已知发电机的输出电压 输电线的电阻及理想升压 降压变压器匝数均不变 若用户电阻R0减小 下列说法正确的是 A 发电机的输出功率减小B 输电线上的功率损失减小C 用户得到的电压减小D 输电线上输电电压减小 C 即时巩固 解析 若用户电阻减小 则降压变压器输出功率增大 导致发电机的输出功率增大 选项A错误 若用户电阻减小 则降压变压器输出功率增大 导致输电线上电流增大 输电线上损失的电压增大 输电线上的功率损失增大 选项B错误 降压变压器原线圈输入电压减小 由于降压变压器的原 副线圈匝数比不变 降压变压器副线圈输出电压 即用户得到的电压 减小 选项C正确 因为发电机的输出电压不变 则升压变压器的原线圈输入电压不变 由于升压变压器的原 副线圈匝数比不变 则输电线上输电电压不变 选项D错误 2 输电线路的有关计算 2016 黑龙江大庆调研 多选 如图所示 某变电站用10kV的高压向10km外的小区供电 输送的电功率为200kW 现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2 下列不同规格的输电线中 符合要求的是 解析 由P UI 解得输电电流I 20A 输电线路上损耗的功率最大为P线 200kW 2 4kW 由P线 I2R 解得R 10 即输电线电阻的最大值为10 由于输电线长度需要20km 所以可以选择千米电阻0 5 km以下的型号 符合要求的是选项C D CD 考点四原线圈电路中含有用电器的变压器问题 要点透析 2 若原线圈存在用电器 则U1一定是用来产生磁场的电压 即加在原线圈上的电压 3 若原线圈存在用电器 对电流关系和功率关系无影响 典例突破 例4 2016 内蒙古兴安盟二模 多选 如图 在理想变压器原 副线圈的回路中分别接有三个阻值相同的电阻R1 R2 R3 A B两端接在输出电压恒为U的正弦交流发电机上 此时三个电阻消耗的功率相同 则 A 变压器原 副线圈的匝数比为2 1B 变压器原 副线圈的匝数比为1 3C 电阻R1两端的电压为D 电阻R1中的电流等于R2和R3中的电流之和 答案 AC 审题指导 1 原线圈串联电阻问题的计算 2016 山东泰安模拟 多选 如图所示 理想变压器原线圈的匝数为1100 副线圈的匝数为55 原线圈两端a b接正弦式电流 在原线圈前串接一个电阻R0 121 的保险丝 电压表V的示数为220V 如果负载电阻R 5 5 各电表均为理想电表 则 A 电流表A的示数为1AB 变压器的输出电压为5 5VC 保险丝实际消耗的功率为1 21WD 负载电阻实际消耗的功率为22W CD 即时巩固 2 导学号00622758 原线圈串联电阻问题的求解 2016 全国 卷 16 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻R1 R2和R3的阻值分别为3 1 和4 为理想交流电流表 U为正弦交流电压源 输出电压的有效值恒定 当开关S断开时 电流表的示数为I 当S闭合时 电流表的示数为4I 该变压器原 副线圈匝数比为 A 2B 3C 4D 5 B 真题在线 体验高考提素能 1 2015 安徽卷 16 图示电路中 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 R0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A1的示数增大了0 2A 电流表A2的示数增大了0 8A 则下列说法正确的是 A 电压表V1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 D 2 2015 福建卷 15 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u Umsin 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 C 3 2014 江苏卷 3 远距离输电的