2018届高考物理一轮复习变压器远距离输电导学案2

1、学必求其心得，业必贵于专精变压器 远距离输电知识梳理知识点一、理想变压器1构造和原理（1）构造：如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。图1(2）原理:电磁感应的互感现象。2基本关系式(1）功率关系:p入p出。（2)电压关系：。有多个副线圈时。（3）电流关系:只有一个副线圈时。由p入p出及pui推出有多个副线圈时，u1i1u2i2u3i3unin。3几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器,如图a、b所示。（2）互感器知识点二、远距离输电1输电过程(如图2所示）：图22电压损失（1)uuu.(2)uir。3功率损失（1）ppp。（2）pi2r.4输送电流（1）i。(2)i

2、。考点精练考点一理想变压器的分析与计算1关于理想变压器（1)变压器不能改变直流电压；（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.2理想变压器的基本关系基本关系功率关系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对应训练1基本关系的应用如图3所示,一理想变压器原

3、、副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 v，额定功率为22 w;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(）图3au110 v，i0。2 a bu110 v，i0。05 acu110 v，i0。2 a du110 v,i0。2 a解析由变压原理可得u1110 v,即电压表示数为110 v。由p入p出和灯泡正常发光可得p入u1i1p出22 w，i1 a0.2 a，故a正确。答案a2自耦变压器（2016江苏单科，4）一自耦变压器如图4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

4、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点顺时针转到n点的过程中()图4au2u1，u2降低 bu2u1，u2升高cu2u1，u2降低 du2u1,u2升高解析由,n1n2知u2u1;滑动触头从m点顺时针旋转至n点过程，n2减小,则u2降低，c项正确。答案c3互感器(2017江苏四市联考)(多选）如图5所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为1001和1100，图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 v,电流表的示数为1 a则（）图5aa为电流表,b为电压表ba为电压表,

5、b为电流表c线路输送电功率是220 kwd输电线路总电阻为22 解析左侧的互感器原线圈并联在输电线路上，测量的是输电电压，所以a为电压表；右侧的互感器原线圈串联在输电线路上,测量的是输电电流，b为电流表，选项b正确，a错误;电压表的示数为22 v，根据变压公式，100，输电电压为u110022 v2 200 v;电流表的示数为1 a,根据变流公式，100,输电电流i11001 a100 a，线路输送电功率为pu1i1220 kw，选项c正确；根据题述条件，不能求出输电线路总电阻，选项d错误。答案bc4原线圈中接有用电器的变压器如图6甲所示，当电压表v2的读数为6 v时，五只额定功率为6 w的相

6、同灯泡l1、l2、l3、l4、l5均正常发光，图乙是理想变压器c、d输入端交变电压u的图象，各电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是(）图6aa、b输入端电压的最大值为24 vb电流表的示数为4 a，电压表v1的示数为24 vc流过灯l2的电流每秒钟方向改变50次da、b输入端输入功率pab18 w解析据题意，从题图乙可知该交变电流的周期为t0。02 s，频率为50 hz,每个周期电流变向2次，则1 s内该交变电流变向100次，流过灯l2的电流每秒钟方向改变100次，c错误；因为五只灯泡均正常发光,通过每个灯泡的电流均为i1 a，说明流过原、副线圈的电流比为14，因此原、副线圈匝数比为41，

7、原线圈两端电压有效值为24 v,该交变电流在a、b端输入电压最大值不等于24 v,故a错误，b正确；a、b端输入功率为pab65 w30 w，故d错误。答案b考点二理想变压器的动态分析常见的两种情况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.【典例】（多选)如图7所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r,p为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为u的正弦交流电，则（）图7a保持q的位置不动，将p向上滑动时,电流表读数变大b保持q的位置不动，将p向上滑动时，电流表读数变

8、小c保持p的位置不动，将q向上滑动时，电流表读数变大d保持p的位置不动，将q向上滑动时，电流表读数变小解析q位置不动，副线圈电压u2不变,当p上滑时，r增大，由p可知总功率减小,原线圈电压u1不变，由pu1i1可知原线圈电流i1减小，故a错误，b正确；当p位置不动，q上滑时，由知u2增大，同理分析原线圈电流i1增大，故c正确，d错误。答案bc对应训练1匝数比不变，负载改变(多选）如图8所示，理想变压器的原线圈a、b两端接正弦式交变电压，副线圈c、d两端通过输电线接三只相同的灯泡l1、l2、l3，输电线的等效电阻为r，当开关由原来的断开状态变为闭合状态时，下列说法正确的是()图8a输电线上的电压

9、增大b通过原线圈的电流增大c通过灯泡l1的电流减小d变压器的输入功率减小解析开关由原来的断开状态变为闭合状态,由得副线圈线路总电压不变，而总电阻减小，总电流增大，则r两端电压增大，l1两端电压减小，通过l1的电流减小,a、c正确；由得原线圈电流增大,输入功率增大，b正确，d错误.答案abc2匝数比改变,负载不变（多选)如图9所示，电路中的变压器为理想变压器，s为单刀双掷开关，u1为加在原线圈两端的交变电压，i1、i2分别为原、副线圈中的电流。下列说法中正确的是(）图9a保持u1不变，s由b切换到a,则r上消耗的功率减小b保持u1不变，s由a切换到b，则i2减小c保持u1不变，s由b切换到a，则

10、i1增大d保持u1不变,s由a切换到b，则变压器的输入功率增大解析当保持p的位置及u1不变，s由b切换到a时，副线圈匝数增多，则输出电压u2增大，电流i2增大,r消耗的功率增大，由变压器功率关系可知,其输入功率也增大，故i1增大；s由a切换到b时，副线圈匝数减少，则输出电压u2减小，输出电流i2减小，所以根据p2i2u2，p2减小；又因p1p2，所以变压器输入功率减小。由以上分析可知,正确选项为b、c。答案bc3匝数比、负载都改变如图10所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表a、理想电压表v，副线圈上通过输电线接有一个灯泡l、一个电动机m，输电线的等效电阻为r，副线圈匝数可以通过调节滑片

11、p改变。s断开时，灯泡l正常发光，滑片p位置不动,当s闭合时，以下说法中正确的是(）图10a电压表读数增大b电流表读数减小c等效电阻r两端电压增大d为使灯泡l正常发光,滑片p应向下滑动解析当s闭合时,变压器副线圈电路电流增大,两端电压不变,电压表读数不变，选项a错误;由于变压器输出功率增大，输入电流增大，电流表读数增大，选项b错误；由于输电线中电流增大,所以输电线等效电阻r两端电压增大,选项c正确；为使灯泡l正常发光，应该增大变压器输出电压，滑片p应向上移动，选项d错误。答案c方法技巧含有变压器的动态电路问题的解题思路:考点三远距离输电问题远距离输电问题的“三二二”1理清三个回路回路1：发电机

12、回路。该回路中，通过线圈1的电流i1等于发电机中的电流i机；线圈1两端的电压u1等于发电机的路端电压u机；线圈1输入的电功率p1等于发电机输出的电功率p机。回路2:输送电路。i2i3ir,u2u3u,p2pp3。回路3:输出电路。i4i用,u4u用，p4p用.2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,p1p2。（2）理想的降压变压器联系着回路2和回路3,由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3)和线圈4(匝数为n4）中各个量间的关系是,p3p4。3掌握两种损耗(1）电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗

13、,uu2u3irr线。(2）功率损耗：输电线上的电阻发热的功率损耗，pp2p3ir线。输电线上能量损耗是热损耗,计算功率损耗时用公式pir线或p。对应训练1输电线上功率损失（2015福建理综，15)图11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uumsin 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(）图11a() b(）c4（)2（)2r d4（)2（）2r解析原线圈电压的有效值：u1，根据可得u2 ,又因为是理想变压器，所以t的副线圈的输出功率等于原线圈的输

14、入功率p，所以输电线上的电流i,输电线上损失的电功率为pi22r4r，所以c正确,a、b、d错误。答案c2输电的几个关系（多选)在如图12所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()图12a升压变压器的输出电压增大b降压变压器的输出电压增大c输电线上损耗的功率增大d输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析发电厂的输出电压不变,升压变压器输出的电压u2应不变，a错误；输电线电流i会随着p的增大而增大，输电线电压损失u损ir也增大，所以降压变压器的初级电压u3u2u损减小，则降压变压器的输出电

15、压减小，b错误；输电线功率损失p损i2rr，因p变大，所以p损变大，c正确;，因p变大,所以比值变大，d正确.答案cd3远距离输电与传感器结合(多选）如图13甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为100 。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中r1为一定值电阻,r2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小。电压表v显示加在报警器上的电压（报警器未画出)。未出现火警时,升压变压器的输入功率为750 kw，则下列说法中正确的有（)图13a降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 hzb远距

16、离输电线路损耗功率为180 kwc当出现火警时，电压表v的示数变小d当出现火警时，输电线上的电流变小解析由题图乙知交变电流的周期为0.02 s，所以频率为50 hz，a正确;由题图乙知升压变压器输入电压有效值为250 v,根据变压比公式知升压变压器副线圈两端电压为25 000 v，所以输电线中的电流为30 a,输电线损失的电压为uir30100 v3 000 v，输电线路损耗功率为pui90 kw，b错误；当出现火警时传感器r2阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，输电线上电流变大，电压变大,降压变压器输入、输出电压都变小,定值电阻的分压增大，电压表v的示数变小，c正确，d错误。答案ac随堂检

17、测1（2016全国卷，16)一含有理想变压器的电路如图14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14a2 b3 c4 d52(多选)如图15，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10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(）图15a原、副线圈匝数比为91b原、副线圈匝数比为19c此时a和b的电功率之比为91d此时a和b的电功率之比为193(2016天津理综,5)如图16

18、所示,理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是()图16a当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，r1消耗的功率变大b当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，电压表v示数变大c当滑动变阻器的滑动触头p向上滑动时，电流表a1示数变大d若闭合开关s，则电流表a1示数变大,a2示数变大4（2016海南单科，9）(多选）如图17(a）中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为41，rt为电阻值随温度升高而减小的热敏电阻，r1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表.原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是()图17a变压器输入、输出功率之比为41b变压器原、副线圈中的电流强度之比为14cu随t变化的规律为u51sin（50t)（国际单位制)d若热敏电阻rt的温度升高，则电压表的示数不变,电流表的示数变大参考答案1.解析开关断开时,电路如图甲所示,原、副线圈的电流比,通过r2的电流i2,副线圈的输出电压u2i2(r2r3），由可得原线圈两端的电压u15i2，则uu1ir15i23i；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比，通过r2的电流i2,副线圈的输