高考物理大一轮复习 第10章 第2讲 变压器 电能的输送课件 新人教版选修32.ppt

第2讲变压器电能的输送 1 构造 如图10 2 1所示 变压器是由和绕在铁芯上的组成的 理想变压器 考纲要求 闭合铁芯 两个线圈 图10 2 1 初级 负载 次级 电磁感应 p入 p出 u2i2 u3i3 unin 高电压 低电压 大电流 小电流 判断正误 正确的划 错误的划 1 没有能量损失的变压器叫理想变压器 2 变压器只对变化的电流起作用 对恒定电流不起作用 3 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 4 变压器能改变交变电压 交变电流 但不改变功率即输入功率总等于输出功率 答案 1 2 3 4 1 输电过程 如图10 2 2所示 远距离输电 考纲要求 图10 2 2 2 输电导线上的能量损失 主要是由输电线的电阻发热产生的 表达式为q 3 电压损失 1 u u u 2 u i2rt ir i2r 判断正误 正确的划 错误的划 1 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增大 2 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 3 高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗 4 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 答案 1 2 3 4 1 多选 关于理想变压器的工作原理 以下说法正确的是 a 通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变b 穿过原 副线圈的磁通量在任何时候都相等c 穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势d 原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 基础自测 解析由于是交变电流 交变电流的磁场不断变化 磁通量也在变化 a错误 因理想变压器无漏磁 故b c正确 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能 故d错 答案bc 2 多选 如图10 2 3所示 理想变压器原 副线圈匝数比为2 1 电池和交变电源的电动势都为6v 内阻均不计 下列说法正确的是 图10 2 3 a s与a接通的瞬间 r中无感应电流b s与a接通稳定后 r两端的电压为0c s与b接通稳定后 r两端的电压为3vd s与b接通稳定后 原 副线圈中电流的频率之比为2 1解析s与a接通的瞬间 副线圈有瞬间的感应电流 a错误 s与a接通稳定后 理想变压器的原线圈电流稳定不变 副线圈电压为零 b正确 s与b接通稳定后 根据u1 u2 n1 n2 可得r两端的电压为3v c正确 原 副线圈的频率相同 d错误 答案bc 3 单选 一输入电压为220v 输出电压为36v的变压器副线圈烧坏 为获知此变压器原 副线圈匝数 某同学拆下烧坏的副线圈 用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈 如图10 2 4所示 然后将原线圈接到220v交流电源上 测得新绕线圈的端电压为1v 按理想变压器分析 该变压器烧坏前的原 副线圈匝数分别为 图10 2 4 a 1100 360b 1100 180c 2200 180d 2200 360答案b 4 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 a 输电线路上损失的电压与输送电流成正比b 输电的电压越高 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 答案ac 5 2013 汕头质量测评 单选 如图10 2 5所示为远距离输电的电路原理图 下列判断正确的是 图10 2 5 a u1 u2b u2 u3c i4i2解析在远距离输电的过程中 第一级为升压过程 故u1i2 a错误 d正确 由部分电路欧姆定律可得u3 u2 i2r线 b错误 由于第二级为降压过程 故u3 u4 由u3i2 u4i4 可知i2 i4 c错误 答案d 理想变压器的规律 热点一变压器基本规律的应用 图10 2 6 a 电流频率为100hzb 的读数为24vc 的读数为0 5ad 变压器输入功率为6w答案d 图10 2 7 a 原 副线圈的匝数比为50 1b 交变电压的频率为100hzc 副线圈中电流的有效值为4ad 变压器的输入功率为880w 答案c 热点二理想变压器的动态分析 图10 2 8 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 r接入电路的阻值增大 而u2不变 故电流表读数减小 电压表v1示数增大 c对 当单刀双掷开关由a扳向b时 变压器原线圈匝数减小 所以副线圈输出电压增大 电压表v1和电流表的示数均变大 d错 答案bc 反思总结常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种 匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况 反思总结常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种 匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况 跟踪短训 2 2013 辽宁五校联考 如图10 2 9所示 有一矩形线圈的面积为s 匝数为n 电阻不计 绕oo 轴在水平方向的磁感应强度为b的匀强磁场中以角速度 做匀速转动 从图示位置开始计时 矩形线圈通过滑环接一理想变压器 滑动触头p上下移动时可改变输出电压 副线圈接有可调电阻r 下列判断正确的是 图10 2 9 电压表读数为电压的有效值 矩形线圈的电阻不计 故电压表的示数为交流电压的有效值 恒定不变 选项c错误 当p向上移动 r不变时 原线圈的电压不变 副线圈的电压增大 输出功率变大 故原线圈中的电流增大 选项d错误 答案a 远距离输电问题的 三二一 1 理清三个回路 热点三远距离输电问题 图10 2 10 典例3 2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7 0级地震后 常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机 该发电机说明书的部分内容如下表所示 现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电 如图10 2 11所示 发电机到安置区的距离是400m 输电线路中的火线和零线均为gbcz60型单股铜导线 该型号导线单位长度的电阻为2 5 10 4 安置区家用电器的总功率为44kw 当这些额定电压为220v的家用电器都正常工作时 图10 2 11 a 输电线路中的电流为20ab 发电机的实际输出电压为300vc 在输电线路上损失的电功率为8kwd 如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流 则其输出电压最大值是300v 答案c 跟踪短训 3 随着社会经济的发展 人们对能源的需求也日益增大 节能变得越来越重要 某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电 用户通过降压变压器用电 若发电厂输出电压为u1 输电导线总电阻为r 在某一时段用户需求的电功率为p0 用户的用电器正常工作的电压为u2 在满足用户正常用电的情况下 下列说法正确的是 答案c 图10 2 12 a 通过r0电流的有效值是20ab 降压变压器t2原 副线圈的电压比为4 1c 升压变压器t1的输出电压等于降压变压器t2的输入电压d 升压变压器t1的输出功率大于降压变压器t2的输入功率 解析降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220v 负载电阻为11 所以通过r0电流的有效值是20a 选项a正确 降压变压器t2的原 副线圈匝数之比为4 1 所以降压变压器t2原 副线圈的电压比为4 1 选项b正确 升压变压器t1的输出电压等于降压变压器t2的输入电压加上输电线上损失的电压 选项c错误 升压变压器t1的输出功率等于降压变压器t2的输入功率加上输电线上损失的功率 选项d正确 答案abd 自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型 自耦变压器 又称调压器 它只有一个线圈 其中的一部分作为另一个线圈 当交流电源接不同的端点时 它可以升压也可以降压 变压器的基本关系对自耦变压器均适用如图10 2 13所示 物理建模11 三种特殊的变压器模型 图10 2 13 典例1 2012 课标全国卷 17 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈 原 副线圈都只取该线圈的某部分 一升压式自耦调压变压器的电路如图10 2 14所示 其副线圈匝数可调 已知变压器线圈总匝数为1900匝 原线圈为1100匝 接在有效值为220v的交流电源上 当变压器输出电压调至最大时 负载r上的功率为2 0kw 设此时原线圈中电流有效值为i1 负载两端电压的有效值为u2 且变压器是理想的 则u2和i1分别约为 a 380v和5 3ab 380v和9 1ac 240v和5 3ad 240v和9 1a 图10 2 14 答案b 即学即练1如图10 2 15甲所示 为一种可调压自耦变压器的结构示意图 线圈均匀绕在圆环形铁芯上 若ab间输入如图乙所示的交变电压 转动滑动触头p到如图甲中所示位置 在bc间接一个理想的交流电压表 图甲中未画出 则 图10 2 15 a ab间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u 220sin 100 t vb 该交流电的频率为100hzc t 1 10 2s时电压表的读数为零d bc间输出的电功率为零 答案ad 互感器分为电压互感器和电流互感器 比较如下 典例2 电流互感器和电压互感器如图10 2 16所示 其中n1 n2 n3 n4分别为四组线圈的匝数 a b为两只交流电表 则 图10 2 16 a a为电流互感器 且n1n2 a是电压表c b为电流互感器 且n3n4 b是电压表答案ad 即学即练2 2013 天津卷 4 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 图10 2 17中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为icd 为了使电流表能正常工作 则 图10 2 17 a ab接mn cd接pq iab icdb ab接mn cd接pq iab icdc ab接pq cd接mn iab icdd ab接pq cd接mn iab icd 双副线圈变压器 典例3 如图10 2 18所示 理想变压器有两个副线圈 l1 l2是两盏规格为 8v 10w 的灯泡 l3 l4是两盏规格为 6v 12w 的灯泡 当变压器的输入电压为u1 220v时 四盏灯泡恰好都能正常发光 如果原线圈的匝数n1 1100匝 求 图10 2 18 1 副线圈n2 n3的匝数 2 电流表的读数 答案 1 40匝60匝 2 0 2a 即学即练3如图10 2 19所示 接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光 那么 理想变压器的匝数比n1 n2 n3为 图10 2 19 a 1 1 1b 3 2 1c 6 2 1d 2 2 1 由p i2r 得ia ib ic id 即i1 i2 i3 由u1i1 u2i2 u3i3得n1i1 n2i2 n3i3 即n1 n2 n3 2n3 n3 3n3 所以n1 n2 n3 3 2 1 答案b 附 对应高考题组1 2011 课标全国 17 如图所示 一理想变压器原 副线圈的匝数比为1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220v 额定功率为22w 原线圈电路中接有电压表和电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数 则 答案a 2 2011 山东理综 20 为保护用户电压稳定在220v 变电所需适时进行调压 图甲为调压变压器示意图 保持输入电压u1不变 当滑动接头p上下移动时可改变输出电压 某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示 以下正确的是 3 2012 山东卷 18 如图甲所示是某燃气炉点火装置的原理图 转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压 并加在一理想变压器的原线圈上 变压器原 副线圈的匝数分别为n1 n2 为交流电压表 当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000v时 就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体 以下判断正确的是 答案bc a i1和i2表示电流的瞬时值b u1和u2表示电压的最大值c 滑片p向下滑动过程中 u2不变 i1变大d 滑片p向下滑动过程中 u2变小 i1变小答案c 答案d 6 2012 江苏高考 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示 铁芯左侧线圈l1由火线和零线并行绕成 当右侧线圈l2中产生电流时 电流经放大器放大后 使电磁铁吸起铁质开关k 从而切断家庭电路 仅考虑l1在铁芯中产生的磁场 下列说法正确的有 a 家庭电路正常工作时 l2中的磁通量为零b 家庭电路中使用的电路增多时 l2中的磁通量不变c 家庭电路发生短路时 开关k将被电磁铁吸起d 地面上的人接触火线发生触电时 开关k将被电磁铁吸起解析当家庭电路正常工作时 火线和零线中的电流大小始终相等 方向始终相反 由于采用双线绕成 当电路正常工作时 火线和零线在铁芯内部产生的磁场大小相等 方向相反 所以内部的磁通量为零 a正确 当电路中的电器增多时 火线和零线中的电流都增大了 但大小始终相等 方向始终相反 铁芯内部的磁通量还是零 即l2中的磁通量不变 b正确 当电路发生短路时 电流不经用电器 火线和零线中电流很大 但大小始终相等 方向始终相反 铁芯内部的磁通量还是零 l2不产生感应电流 开关k不会被电磁铁吸起 c错误 当地面上的人接触火线发生触电时 电流经人体流向地面 不经过零线 所以火线和零线中的电流大小不等 在铁芯内产生的磁通