2020版高考物理（江苏专用版）新攻略总复习课件：第十章 第2讲　变压器　电能的输送

1、栏目索引 第第2 2讲变压器电能的输送讲变压器电能的输送 栏目索引基础过关 基础过关 知识梳理知识梳理 栏目索引基础过关 1.(多选)理想变压器原、副线圈匝数比为10 1,下列说法中正确的是 (BD) A.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10 1 B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10 1 D.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1 1 基础基础自测自测 栏目索引基础过关 答案答案对于理想变压器,认为无磁通量损失,因而穿过原、副线圈每一 匝的磁通量相同,磁通量的变化率相等,每匝线圈产生的感应电动势相 等,电压与匝数成正比。理想变压器没

2、有能量损失,故输入功率等于输 出功率。 栏目索引基础过关 2.如图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是 (A) A.a是升压变压器,b是降压变压器 B.a是降压变压器,b是升压变压器 C.a的输出电压等于b的输入电压 D.a的输出电压等于输电线上损失的电压 栏目索引基础过关 答案答案远距离输电需要升高电压,故a是升压变压器,b是降压变压器,A项 正确,B项错误;由于输电线上有电压损失,a的输出电压等于输电线上损 失的电压与b的输入电压之和,C、D项错误。 栏目索引考点突破 考点一 理想变压器 考点二 理想变压器的动态分析 考点突破 考点三 远距离输电 栏目索引考点突破 考点一理想变压器考点一

3、理想变压器 变压器的工作原理变压器的工作原理 栏目索引考点突破 例例1 (多选)(2018苏州调研)如图甲所示,理想变压器原副线圈数比为2 1,原线圈两端的交变电压随时间变化规律如图乙所示,灯泡L的额定 功率为22 W;闭合开关后,灯泡恰能正常发光。则() 栏目索引考点突破 A.原线圈输入电压的瞬时表达式为u=220 sin 100t V B.灯泡的额定电压为110 V C.副线圈输出交流电的频率为100 Hz D.电压表读数为220 V,电流表读数为0.2 A 2 栏目索引考点突破 答案答案AB 由图乙可知,原线圈交变电压的峰值Um=220 V,周期T=0. 02 s,可得=100 rad/

4、s,故原线圈输入电压的瞬时值表达式为u=220 sin 100t(V),A正确;根据变压器原、副线圈电压关系=,其中U1 =220 V,可得U2=110 V,由于灯泡恰能正常发光,故灯泡的额定电压 为110 V,B正确;变压器原、副线圈交流电的频率一致,均为f=50 Hz, C错误;电压表和电流表示数为有效值,故原线圈一侧的电压表读数为 2 2 T 2 1 2 U U 1 2 n n m 2 U 1 T 栏目索引考点突破 22 0 V,副线圈电压为110 V,根据I=,可知副线圈电流为I2= A=0.2 A,再 根据=,可得原线圈一侧电流表示数为I1=0.1 A(或根据P1=P2,解得I1=

5、0.1 A),D错误。 P U 22 110 1 2 I I 2 1 n n 栏目索引考点突破 例例2 (多选)(2019运河中学月考)如图所示,理想变压器原、副线圈分别 接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的8倍 时,两灯泡均能正常发光。则(AD) A.原、副线圈匝数之比为7 1 B.原、副线圈匝数之比为8 1 C.此时a和b的电功率之比为1 1 D.此时a和b的电功率之比为1 7 栏目索引考点突破 解析解析 灯泡正常发光,则其电压均为额定电压U额,则说明原线圈两 端电压为7U额,副线圈两端电压为U额,则可知,原、副线圈匝数之比为7 1,故A项正确,B项错误;根据公式=可

6、得原、副线圈电流之比为1 7,由于小灯泡两端的电压相等,所以根据公式P=UI可得两者的电功率之 比为1 7,故C项错误,D项正确。 1 2 I I 2 1 n n 栏目索引考点突破 例例3 (2018苏州调研)如图所示,电路中变压器原线圈匝数n1=1 000,两个 副线圈匝数分别为n2=500、n3=200,分别接一个R=55 的电阻,在原线圈 上接入U1=220 V的交流电源。则两副线圈输出电功率之比和原线圈 中的电流I1分别是(C) 2 3 P P A.=,I1=2.8 AB.=,I1=2.8 A C.=,I1=1.16 AD.=,I1=1.16 A 2 3 P P 5 2 2 3 P P

7、 2 5 2 3 P P 25 4 2 3 P P 4 25 栏目索引考点突破 解析解析 对两个副线圈有=,=,所以U2=110 V,U3=44 V,又P= ,所以=;由欧姆定律I2=2 A,I3=0.8 A,对有两个副线圈 的变压器有n1I1=n2I2+n3I3,得I1=1.16 A,选项C正确。 1 2 U U 1 2 n n 1 3 U U 1 3 n n U R 2 3 P P 2 2 2 3 U U 25 4 2 U R 3 U R 栏目索引考点突破 方法技巧方法技巧 计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时,应注意三个关系: (1)电压关系:= (2)电流关系:n1I1=n2

8、I2+n3I3+ (3)功率关系:P1=P2+P3+ 1 1 U n 2 2 U n 3 3 U n 栏目索引考点突破 考点二理想变压器的动态分析考点二理想变压器的动态分析 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。 栏目索引考点突破 匝数比不变的情况负载电阻不变的情况 (1)U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U 2,可以得出不论负载电阻R如何变化,U2不变 (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P1=P2,可以判断P1的变 化 (1)U1不变,发生变化,U2

9、变化 (2)R不变,U2变化,I2发生变化 (3)根据P2=和P1=P2,可以判断P2变化时,P1发生 变化,U1不变时,I1发生变化 1 2 U U 1 2 n n 1 2 n n 2 2 U R 栏目索引考点突破 例例4 (多选)(2018南通一调)如图所示,理想变压器原线圈接电压为220 V的正弦交流电,开关S接1时,原副线圈的匝数比为111,滑动变阻器接 入电路的阻值为10 ,电压表和电流表均为理想电表,下列说法正确的 有(AC) A.变压器输入功率与输出功率之比为1：1 B.1 min内滑动变阻器产生的热量为40 J C.仅将S从1拨到2,电流表示数减小 D.仅将滑动变阻器的滑片向下

10、滑动,两电流表示数均减小 栏目索引考点突破 解析解析 根据理想变压器的特点可知,变压器的输入功率与输出功 率之比为11,故A项正确;原、副线圈的电压与匝数成正比,所以副线 圈两端电压为U2=U1=220 V=20 V,则1 min内产生的热量为Q=t =60 J=2 400 J,故B项错误;若只将S从1拨到2,副线圈的电压减小,副 线圈电流减小,原线圈电流即电流表示数减小,故C项正确;将滑动变阻 器滑片向下滑动,接入电路中的阻值变大,电流表的读数变小,但对原、 副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,故D项错误。 2 1 n n 1 11 2 2 U R 2 20 10 栏目索引考点突破

11、方法技巧方法技巧 理想变压器的三个制约关系 制约 关系 电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2 功率副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入 电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1 栏目索引考点突破 考点三远距离输电考点三远距离输电 远距离输电问题的“三二一” 1.理清三个回路理清三个回路 在回路2中,U2=U+U3,I2=I线=I3。 栏目索引考点突破 2.抓住两个联系抓住两个联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2,由变压器原理可得:线圈1 (匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是=,=,P1=P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压

12、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=,=,P3=P4。 1 2 U U 1 2 n n 1 2 I I 2 1 n n 3 4 U U 3 4 n n 3 4 I I 4 3 n n 栏目索引考点突破 3.掌握一个守恒掌握一个守恒 能量守恒关系式P1=P损+P4。 栏目索引考点突破 例例5远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分 别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。 变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是(D) A.= B.I2= 1 2 I I 1 2 n n 2 U R C.I1U1=R

13、 D.I1U1=I2U2 2 2 I 栏目索引考点突破 解析解析 根据变压器的工作原理可知=,选项A错误;因U2、I2、R 不满足欧姆定律公式中物理量之间的对应关系,选项B错误;U1I1=U2I2,但 U2I2R,选项C错误,D正确。 1 2 I I 2 1 n n 2 2 I 栏目索引加油小站 三种特殊的变压器三种特殊的变压器 加油小站 1.自耦变压器自耦变压器 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)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,如图所示。 栏目

14、索引加油小站 例例6 (2016江苏单科)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个 线圈,将其接在a、b间作为原线圈,通过滑动触头取该线圈的一部分,接 在c、d间作为副线圈,在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的 输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中 ( C) A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降低 D.U2U1,U2升高 栏目索引加油小站 解析解析 a、b间原线圈的匝数大于c、d间副线圈的匝数,在滑动触头 由M点移动到N点的过程中,副线圈的匝数进一步减小,由变压器工作原 理=知,U2n2,原线圈比副线圈的导线粗 B.n1n2,

15、原线圈比副线圈的导线细 C.n1n2,原线圈比副线圈的导线粗 D.n1U2,所 以n1n2,C、D错误;由=可知I1I2,所以原线圈比副线圈的导线细,A 错误,B正确。 1 2 U U 1 2 n n 1 2 I I 2 1 n n 栏目索引随堂巩固 2.(2018江苏单科)采用220 kV高压向远方的城市输电,当输送功率一定 时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为(C) A.55 kVB.110 kVC.440 kVD.880 kV 1 4 解析解析 由P=UI得I=,再由P损=I2r得P损=r,可知选项C正确。 P U 2 P U 栏目索引随堂巩固 3.(2018扬州期末)

16、如图所示为一理想变压器,原线圈接在输出电压为u= U0sint的交流电源两端,电路中R0为定值电阻,V1、V2为理想交流电压 表,A1、A2为理想交流电流表;现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动, 下列说法正确的是(C) A.电压表V1与V2示数的比值将变大 B.电流表A1与A2示数的比值将变小 C.电压表V1与电流表A1示数的比值变大 D.电压表V2与电流表A2示数的比值变小 栏目索引随堂巩固 解析解析 由于变压器电压之比等于线圈匝数之比,因此电压表之比一 定等于线圈匝数之比,故A项错误;由于只有一个副线圈,因此电流之比 一定等于线圈匝数的反比,故两电流表的比值不变,故B项错误;滑动变 阻器R的滑动触头P向上滑动,则滑动变阻器接入电阻增大,由欧姆定律 可知,电流表A2示数减小,电流表A1示数也减小,而电压表V1示数不变,与 电流表A1示数的比值变大,故C项正确;滑动变阻器R的滑动触头P向上 滑动,则滑动变阻器接入电阻增大,由欧姆定律可知,电压表V2与电流表 A2示数的比值变大,故D项错误。 栏目索引随堂巩固 4.(多选)(2018苏州一模)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的 匝数比n1 n2=4 1,电阻R=25 ,C为电容器,原线圈接u1=200sin 100 t V的交流电