高考物理一轮复习第11章交变电流传感器第2节变压器电能的输送教师用书.docx

第2节变压器电能的输送知识点1理想变压器1构造和原理(如图1121所示)(1)构造：图1121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，U1I1U2I2U3I3UnIn.知识点2远距离输电1输电过程(如图1122所示)图11222电压损失(1)UUU(2)UIR3功率损失(1)PPP(2)PI2R4输送电流(1)I(2)I5减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻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正误判断(1)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()(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()(4)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()(5)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗()(6)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()2理想变压器原理的理解(多选)理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2101，原线圈两端接通交流电源，则()A原、副线圈中电流频率之比f1f2101B原、副线圈两端电压之比为U1U2101C原、副线圈内交变电流之比I1I2110D变压器输入和输出功率之比P1P2101BC根据变压器的电压比和电流比可知选项B、C是正确的；对于理想变压器，不改变电流的频率，输入与输出的功率应相等，即P1P2，所以选项A、D是错误的32017庄河模拟(多选)在如图1123所示的电路中，在ab两端输入稳定的正弦交流电，变压器原线圈中的电流为I1，电压为U1，输入功率为P1，副线圈中的电流为I2，电压为U2，输出功率为P2，则在滑动变阻器滑片移动的过程中，下列图象关系正确的有(B图中曲线为双曲线的一支，D图中曲线为抛物线)图1123ABCDAC由原、副线圈的电压与匝数关系可知，U1与U2成正比，选项A正确；由原、副线圈的电流与匝数关系可知，I1与I2成正比，选项B错误；由P1P2，可知选项C正确，D错误；故选A、C.4远距离输电电损的特点(多选)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() 【导学号：92492389】A输电线路上损失的电压与输送电流成正比B输送电压越高，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D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比AC输电线路上损失电压UIr，在r一定时，U和I成正比，若U越高，I，I越小，那么U越小输电线路上损失的功率PI2r，当P一定时，I，所以P()2r，即P和U的平方成反比，跟I的平方成正比，故A、C正确理想变压器原理和基本关系理想变压器的基本关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系P入P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比：电流关系只有一个副线圈时，电流和匝数成反比：频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定题组通关1(2016全国乙卷)一含有理想变压器的电路如图1124所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，A 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()图1124A2 B3 C4 D5B设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI.根据变压器的输入功率等于输出功率得UII2R1(kI)2(R2R3)4UI(4I)2R1(4kI)2R2联立两式代入数据解得k3选项B正确2(2017黄冈模拟)如图1125所示，一理想变压器的原线圈接在电压有效值为220 V的正弦式交流电源上，两副线圈匝数分别为n216，n3144，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中不正确的是() 【导学号：92492390】图1125A原线圈的匝数为880B当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 VC当开关接2时，灯泡消耗的功率约为18 WD当开关接2时，灯泡消耗的功率约为11 WC由得n1880，所以选项A正确；当开关接2时，有，解得U40 V，设交流电的周期为T，由T，可得灯泡两端电压的有效值为U20 V，灯泡电阻为R72 ，灯泡消耗的实际功率为P W11 W，即选项C错误，B、D正确关于理想变压器的四点注意1变压器不能改变直流电的电压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4理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值理想变压器的动态分析1匝数比不变的情况(如图1126所示)(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变图1126(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化(3)I2变化引起P2变化，根据P1P2，可以判断P1的变化2负载电阻不变的情况(如图1127所示)图1127(1)U1不变，发生变化，U2变化(2)R不变，U2变化，I2发生变化(3)根据P2和P1P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化多维探究考向1匝数比不变、负载变化的情况1(2015安徽高考)如图1128所示电路中，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0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()图1128A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cd的方向滑动D电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1U2I2，则U1I1U2I2，I2I1，故U2U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿cd的方向滑动，选项D正确考向2负载和匝数比都变化的情况2(多选)(2017杭州模拟)如图1129所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1220sin 100t V，则()图1129A当单刀双掷开关与a连接时，电压表V1的示数为22 VB当t s时，电压表V0的读数为220 VC单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电压表V1的示数增大，电流表示数变小D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表V1和电流表的示数均变小BC当单刀双掷开关与a连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，副线圈输出电压为U222 V，但电压表V1示数小于U2，故A错误；当t s时，电压表V0的读数为有效值220 V，故B正确；单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于副线圈输出电压U2是由变压器决定的，所以电流表示数变小，电压表V1示数变大，故C正确；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变为51，副线圈输出电压U2变大，电流表和电压表V1的示数均变大，故D错误理想变压器动态分析的方法1分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约的关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析、判定2电压、电流、功率之间的制约关系(1)U1决定U2(2)I2决定I1(3)P2决定P13可以把理想变压器的副线圈看做是给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法远距离输电1.理清三个回路图11210在每个回路中，变压器的原线圈是电源回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串、并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁2抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是：，I1n1I2n2，P1P2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是：，I3n3I4n4，P3P4.3掌握一个守恒能量守恒关系式：P1P线损P用户母题(2014浙江高考)如图11211所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则()图11211A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1U【自主思考】(1)如何计算电阻r两端的电压？提示：两种方法，UUU1或UI1r.(2)如何计算输电过程中的电功率损失？提示：三种方法，PP入P出或PI1(UU1)或PIr.A理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1I2U2，U2，选项A正确；输电线上的电压降为UI1r，或者UUU1，选项B错误；理想变压器的输入功率为PI1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为PIr，选项D错误母题迁移(2017保定模拟)如图11212为远距离输电示意图，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为n1n2k1，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为n3n41k，在T1的原线圈两端接入一内阻为k2r、电动势eEmsin t的交流电源，两条输电线的总电阻为r，假设用户处的总电阻为R，