【志鸿优化设计】2014届高考物理第一轮复习 （梳理自测+理解深化+巩固提升）第十章交变电流 传感器第二节理想变压器 电能的输送教学案 鲁科版

1 第二节第二节 理想变压器理想变压器 电能的输送电能的输送 一 变压器 1 构造 由 和 组成 2 原理 利用电磁感应的 现象 3 理想变压器原 副线圈基本量的关系 理想变压器 1 没有能量损失 绕线无电阻 铁芯无涡流 2 没有磁通量损失 磁通量全部集中在铁芯中 功率 关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入 电压 关系 原 副线圈的电压比等于匝数比 公式 与负载 副线圈的个数无关 U1 U2 电流 关系 1 只有一个副线圈时 I1 I2 2 有多个副线圈时 由P入 P出得 I1U1 I2U2 I3U3 InUn或 I1n1 I2n2 I3n3 Innn 基本关系 频率 关系 f1 f2 变压器不改变交变电流的频率 4 几种常见的变压器 1 自耦变压器 调压变压器 2 互感器 如图所示 电压互感器 用来把 电压变成 电压 电流互感器 用来把 电流变成 电流 二 电能的输送 如图所示 若发电站输出电功率为P 输电电压为U 用户得到的电功率为P 用户 的电压为U 2 1 输电电流 I P U U U R线 2 输电导线损耗的电功率 P损 I2 R线 即在输送功率一定时 输电电压增大为原来的n倍 输电导线上损耗的功率就减少为 原来的 3 输电导线损耗的电压 U损 I R线 1 2012 福州质检 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数之比n1 n2 4 1 原 线圈两端连接光滑导轨 副线圈与电阻R相连组成闭合回路 当直导线AB在匀强磁场中沿 导轨匀速地向右做切割磁感线运动时 安培表 A1的读数是 12 mA 那么安培表A2的读数是 A 0 B 3 mA C 48 mA D 与R值大小无关 2 2012 华南师大附中模拟 在变电站里 经常要用交流电表去监测电网上的强电 流 所用的器材叫电流互感器 下列所示的四个图中 能正确反映其工作原理的是 3 中国已投产运行的 1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程 假设 甲 乙两地原来用 500 kV 的超高压输电 输电线上损耗的电功率 为P 在保持输送电功率 和输电线电阻都不变的条件下 现改用 1 000 kV 的特高压输电 若不考虑其他因素的影响 则输电线上损耗的电功率将变为 A B C 2P D 4P P 4 P 2 4 易错辨析 请你判断下列表述正确与否 对不正确的 请予以更正 1 原线圈输入电压U1一定 负载电阻R变化时 输出电压U2也随着变化 2 理想变压器的副线圈的匝数不论是一匝还是多匝 线圈上的电压总与匝数成正比 3 理想变压器的副线圈的匝数不论是一匝还是多匝 通过线圈的电流总与匝数成反 比 4 远距离输电时输电电压和输电线的损失电压相等 一 理想变压器中各物理量的制约关系 自主探究自主探究 1 2012 江苏南京二模 如图所示 理想变压器原线圈匝数n1 1 210 匝 副线圈匝数n2 121 匝 原线圈电压u 311sin 100 t V 负载电阻R 44 不计电 表对电路的影响 各电表的读数应为 3 A A1读数为 0 05 A B V1读数为 311 V C A2读数为 0 5 A D V2读数为 31 1 V 思考 1 输入电压与输出电压谁决定谁 思考 2 输入电流与输出电流谁决定谁 思考 3 输入功率与输出功率谁决定谁 二 降低输电损失的途径 自主探究自主探究 2 下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中 正确的是 A 因为热功率P 所以应降低输电电压 增大输电导线电阻 才能减小输电导线 U2 R 上的热损耗 B 因为热功率P IU 所以应采用低电压 小电流输电 才能减小输电导线上的热损 耗 C 因为热功率P I2R 所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输 电导线上的热损耗 D 以上说法均不正确 思考 1 远距离输电的损失指的哪部分电路的损失 影响输电损失的因素有哪些 思考 2 降低输电损耗的途径有哪些 命题研究一 理想变压器基本规律的应用 题例 1 如图所示 理想变压器原线圈的匝数为n1 副线圈的匝数为n2 原线圈的 两端a b接正弦交流电源 电压表 V 的示数为 220 V 负载电阻R 44 电流表 A1的示 数为 0 20 A 下列判断中正确的是 A 原线圈和副线圈的匝数比为 2 1 B 原线圈和副线圈的匝数比为 5 1 C 电流表 A2的示数为 1 0 A D 电流表 A2的示数为 0 4 A 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 理想变压器 输入功率等于输出功率 2 根据原 副线圈的电压可以确定变压器的匝数比 解题要点 规律总结规律总结 理想变压器的两个基本公式是 1 即有电压和匝数成正比 电流与匝数成反比 只适用于有一个 U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1 副线圈的情况 2 P入 P出 即无论有几个副线圈在工作 变压器的输入功率总等于所有输出功率 之和 4 命题研究二 理想变压器的动态分析 题例 2 2012 广东深圳一模 如图 用理想变压器给电灯 L 供电 如果只增加副 线圈的匝数 其他条件不变 则 A 电灯 L 亮度减小 B 电流表示数增大 C 电压表示数增大 D 变压器输入功率不变 思路点拨 副线圈的匝数增加 副线圈两端电压如何变化 理想变压器输出功率与输 入功率之间存在什么关系 解题要点 规律总结规律总结 分析理想变压器的动态变化问题 关键是抓住不变量 以不变量作为分析基础 然后 根据变化量引起的现象再由欧姆定律分析电流 电压等各量的变化 命题研究三 远距离输电 题例 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 1 画出此输电线路的示意图 2 在输电线路中设置的升 降压变压器原副线圈的匝数比 3 用户得到的电功率是多少 解题要点 1 正弦交变电流经过匝数比为 的变压器与电阻R 交流电压表 V 交流电流表 n1 n2 10 1 A 按如图甲所示方式连接 R 10 图乙是R两端电压U随时间变化的图象 Um 10V 则下列说法中正确的是 2 A 通过R的电流IR随时间t变化的规律是IR cos 100 t A 2 B 电流表 A 的读数为 0 1 A C 电流表 A 的读数为A 2 10 D 电压表的读数为 10V 2 2 如图所示 一理想变压器原副线圈匝数比为n1 n2 4 1 原线圈ab间接一电压 为u 220sin 100 t V 的交流电源 灯泡 L 标有 36 V 18 W 当滑动变阻器R的滑 2 片处在某位置时 电流表示数为 0 25 A 灯泡 L 刚好正常发光 则 A 滑动变阻器R消耗的功率为 36 W B 定值电阻R0的电阻值为 19 5 C 流过灯泡 L 的交变电流频率为 25 Hz D 将滑动变阻器R的滑片向上滑时 灯泡 L 的亮度变暗 3 如图所示为远距离高压输电的示意图 关于远距离输电 下列表述正确的是 A 增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的 C 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 D 高压输电必须综合考虑各种因素 不一定是电压越高越好 4 某小型水电站的电能输送示意图如图所示 发电机的输出电压为 220 V 输电线总 电阻为r 升压变压器原副线圈匝数分别为n1 n2 降压变压器原副线圈匝数分别为 n3 n4 变压器均为理想变压器 要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作 则 A n2 n1 n3 n4 B n2 n1 n3 n4 C 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 6 参考答案参考答案 基础梳理自测基础梳理自测 知识梳理 一 1 原线圈 副线圈 闭合铁芯 2 互感 3 P出 n2 n1 n1 n2 4 2 高 低 大 小 二 1 P U 2 2 R 线 P U 1 n2 3 R线 P U 基础自测 1 A 解析 解析 当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时 原线圈 中产生恒定的电流 不能在铁芯中产生变化的磁场 副线圈中不会产生感应电流 A 正确 2 A 解析 解析 电流互感应是测电流的 应串联在火线上 故 B D 选项错误 同时 由 I1n1 I2n2知要使I2 I1 须n2 n1 故 A 选项正确 C 项错误 3 A 解析 解析 输送电功率不变 由P损 2R 线 得当输电电压为原来的两倍 输电 P送 U送 线上损耗功率为原来输电线上损耗功率的 即 A 正确 1 4 P 4 4 答案 答案 1 错误 原线圈输入电压U1一定 负载电阻R变化时 输出电压U2不变 2 正确 3 错误 通过线圈的电流与副线圈两端的电压及负载有关 4 错误 远距离输电时输电电压远大于输电线的损失电压 核心理解深化核心理解深化 自主探究 1 AC 解析 解析 各表的读数均为有效值 故 V1的读数U1 220 V 由U2 U1知 V2的读数为 22 V 由I2 知 A2的读数为 0 5 A I1 I2知 A1的读数为 n2 n1 U2 R n2 n1 0 05 A 选项 A C 正确 提示 1 输入电压U1决定输出电压U2 2 输出电流I2决定输入电流I1 3 输出功率P2决定输入功率P1 自主探究 2 C 解析 解析 计算导线上的热损耗时 用P损 I R线 P损 U线 I线 2 线 或P损 注意输电电压U U线 由P U I和P损 I R线联立可得P损 2 R 线 U2 线 R线2 线 P U 故只有选项 C 正确 提示 1 远距离输电的损失指的是输电导线上的热损耗 由输电线上损失的功率P损 I R线可知 影响输电损失的因素有两个 减小导线的电阻或减小输电导线中的输电 2 线 电流 2 降低输电损耗的两个途径 1 减小电线的电阻 由电阻定律R 可知 在输 l S 电距离一定的情况下 为减小导线电阻 应采用电阻率小的材料 也可以增加导线的截面 积 2 减小输电导线中的输电电流 由P UI可知 当输送功率一定时 提高输电电压 可以减小输电电流 考向探究突破考向探究突破 题例 1 BC 解析 解析 对于理想变压器 P1 U1I1 220 0 20 W 44 W 则负载电阻 7 消耗的功率P2 P1 44 W 据P2 得U2 V 44 V 则 U2 2 RP2R44 44 5 故 B 正确 A 错误 A2的读数I2 A 1 A 故 C 正确 D 错误 n1 n2 U1 U2 220 44 U2 R 44 44 题例 2 BC 解析 解析 由理想变压器的变压比等于匝数比 可得 即副线圈 U1 n1 U2 n2 两端电压增加 电压表的读数增大 加在电灯两端的电压增大 电灯变亮 即变压器的输 出功率增大 由于理想变压器的输入功率等于输出功率 即输入功率也随之增大 根据 P U1I1 可知电流表的读数增大 选项 B C 正确 选项 A D 错误 题例 3 答案 答案 1 如解析图所示 2 1 20 240 11 3 96 kW 解析 解析 1 输电线路 如图所示 2 输电线损耗功率P损 100 4 kW 4 kW 又P损 I2R线 输电线电流 I I2 I3 20 A 原线圈中输入电流I1 A 400 A P损 R线 P U1 105 250 所以 n1 n2 I2 I1 20 400 1 20 升压变压器U2 U1 250 20 V 5 000 V n2 n1 U3 U2 U线 5 000 20 10 V 4 800 V 所以 n3 n4 U3 U4 4 800 220 240 11 3 用户得到的电功率 P用 100 96 kW 96 kW 演练巩固提升演练巩固提升 1 AB 解析 解析 由图象知T 2 10 2 s f 50 Hz 2 f 100 rad s 故IR cos 100 t A A 正确 通过R电流有效值I2 1 A 再根据 知 I1有效值为 2 Im 2 I1 I2 n2 n1 0 1 A B 正确 C 错误 电压表读数应为副线圈电压有效值 U 10 V 故 D 错误 Um 2 2 B 解析 解析 根据电流表示数和原副线圈的匝数之比可知副线圈中的电流大小为 1 A 灯泡正常发光可知 灯泡所在支路电流为 0 5 A 故滑动变阻器所在支路电流为 0 5 A 电压为 36 V 根据P UI可知滑动变阻器消耗的功率为 18 W 故 A 错误 根据原副线 圈的匝数之比可知副线圈两端的电压的有效值为 55 V 则R0两端电压为 19 V R0的电阻 为 19 故 B 正确 原副线圈电流的频率应相同均为 50 Hz 故 C 错误 滑动变阻器滑片 向上滑 阻值增大 则并联电路的阻值变大 并联电路两端电压变大 灯泡将变亮 故 D 错误 3 ABD 解析 解析 根据P I