高三物理一轮复习第2讲变压器、电能的输送1

1、第2讲变压器电能的输送了基础知识固考基,教材回扣(对应学生用书第173页)理想变压器1.构造(如图1021所示)帙芯图 1021变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.2.基本关系 U n1(1)电压关系：77=.U2 n2(2)功率关系：P -P出.一 11n2(3)电流关系：只有一个副线圈时：-=-.12 n1有多个副线圈时，UI 1 = UI2+UI3+ + UIn .3.几种常用的变压器(1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图1022A、B所示.(2)电压互感器：属降压变压器，并联在电路中,用于测高电压，如图102 2 C所示.(3)电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中,用于测

2、大电流，如图10-2-2 D所示.错误!图 1023|辿角 | |远距离输电1.输电过程(如图10 2 4所示)【针对训练】(2011 新课标全国高考)如图1023, 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()U= 110 V , I =0.2 AU=110 V , I =0.05 AU=110 2 V, I =0.2 AU=110 2 V, I =0.2 2 A_r)1 U 一.r_ . 一，一，.,【解析】由变压原理

3、一=”可得U=110 V,即电压表本数为 110 V.由P入=P出，灯r)2 u泡正常发光可得 P入=UI1=P出 = 22 W, Ir2 A =0.2 A ,故A正确.110【答案】A发电机输电线图 1024.电压损失AU= U- U(2) AU= IR.功率损失AP= P- P(2) AP=应=(p)2R.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=pL知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小S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P= UI,要减小电流，必须提高输电电压.【针对训练】. (2012 广东广州一模 )图10 25是远距离

4、输电的示意图，下列说法正确的是()图 1025a是升压变压器，b是降压变压器a是降压变压器，b是升压变压器a的输出电压等于 b的输入电压a的输出电压等于输电线上损失的电压【解析】远距离输电先升压，再降压，选项A正确而B错误；由电线有电压损失，故a的输出电压等于 b的输入电压与损失的电压之和，选项C、D均错.【答案】 A析考点，重难突破(对应学生用书第174页)| 碇 Ml .理想变压器基本关系的应用基本关系和制约关系基本夫系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入=P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情 况、副线圈个数的多少无关电流关系(1)只有一个副线圈：电流和匝数成反比

5、(2)多个副线圈：由输入功率和输出功率相等 确定电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压 U由原线圈电压 U和匝数比决定功率原线圈的输入功率R由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流12和匝数比决定规律总结关于理想变压器的四点说明(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U、U、Ii、I 2均为有效值.卜例口 (2012 山东高考)图10 26甲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102 6乙所示的正弦交变电压，并加在一理想

6、变压器的原线圈上，变压 器原、副线圈的匝数分别为m、n2, OV为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V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()A换，啊，VI 21 f 型;金属板A.电压表的示数等于B.电压表的示数等于C.实现点火的条件是D.实现点火的条件是r）2同r）2 1 000V 1 000甲乙图 1026u-t图象可以确定原线圈电压的最大值副线圈的匝数之比.【审题视点】（1）由变压器原线圈所加电压的 和有效值，进而确定电压表的示数.（2）由引发电火花的电压最大值可以确定变压器原、【解析】由题u-t图象知，交流电压的最大值 TOC o 1-

7、5 h z 一 55= 5 V,所以电压表的小数 U= =5Uinin2U2, 一 ，一. .一 八下V,故选项A错误，选项B正确；根据一得一 =R,变压器副线圈电压的最大值Um=./2U2n2n1Ui5 000 VUm 5 000n2;12.一5 000 V 时，有效值 U2=-j=r- V,所以点火的条件 一=1 000 ,故选项 C正22,2n1一 v2确，选项D错误.【答案】BC【即学即用】.图 1027（2012 西安调研）如图10 2 7所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为R = 20R=10C为电容器，原线圈所加电压u=2202sin （100兀t） V .下列说法正确的是（）

8、通过电阻 R的电流始终为零副线圈两端交变电压的频率为5 Hz电阻R的电功率为48.4 W原副线圈铁芯中磁通量变化率之比为10： 1【解析】 在交流电路中电容器能够通交流，所以 A错误；变压器能够改变交流电压,但是不能变频，因此B错误；根据得到U = 22 V,所以电阻R的电功率为 U2 n2VV C正确；根据法拉第电磁感应定律得到原、副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 错误.【答案】Cu2P2= = 48.4R1 ： 1 , D远距离输电问题1.输电线路的特点和组成为了减少远距离输电过程中的电能损失,般采用高压输电的模式， 先用升压变压器将电压升高，将电输送到用电区后， 再用降压变压器将高电压变成

9、用电器所需的电压值, 10-2-8为输电过程的示意图.如图用户ri降压变压器升压变玉器图 1028.输电过程的电压关系和功率关系(1)输电过程的电压关系一输电现损失电压一 降压变压器原组图电压升压受压副段留电压(2)输电过程功率的关系产用L/P=卜例目 一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V,经变压器升压后向远方输电.输电线路总电阻为R= 1 ka.到目的地经变压器 T2降压，负载为多个正常发光的10%变压器不和T2灯泡(220 V 60 W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 ()A.B.C.D.Ti原、副线圈电流

10、分别为 T2原、副线圈电压分别为Ti和Ta的变压比分别为 有6X104盏灯泡(220 V103 A 和 20 A1.8 X 105 V 和 220 V：50 和 40 ： 160 W）正常发光%J1 T1原线圈的电流为I 1 =P1 4 000 X10 3Ui- 4 000A = 1X103 A,输电线上损失的功率为P损=I2R=10%1 ,所以 I 2 =10%RR4 000 X103X0.131X10A=2。A,选项A正确；T1的匝数比为【审题视点】(1)根据题意画出远距离输电示意图标明已知量和未知量.(2)由变压器上的电压关系、电流关系和功率关系，列式求解.【解析】远距离输电的模型如图所

11、示.T,I 22015L方=皿T1上副线圈的电压为U=50U = 2X10 V, T2原线圈的电压为乒U-I2R=2X105V 20X 103 V= 1.8X105V,选项B正确；F上原、副线圈的变压比为5n3_ U3_ 1.810M=UT 22039X 10 11,选项C错误；能正常发光的灯泡的盏数为:90%p1N= -60-=6X104,选项 D正确.【答案】ABD【即学即用】2. (2012 黄冈模拟列表述错误的是()如图10 29为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电， 下近距离南用-升乐变压器发电站图 1029A.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

12、过减小输电电流来减小电路的发热损耗的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2【解析】 依据输电原理，电路中的功率损耗AP= I2R线，而R线=p&,增大输电线的S横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A项正确；由P= UI来看在输送功率一定的情况下，输送电压 U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小， B项正 确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大， C项错误； 输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D项正确.【答案】 C小研题悟法提

13、考能，考题细研解题有方晨(对应学生用书第175页)旷变压器电路的动态分析.理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：(1)负载电阻不变，原、副线圈的电压 U、U不变，电流Ii、I2,功率Pi、P2随匝数比 的变化而变化.(2)匝数比不变，原、副线圈的电压U、U也不变，电流Ii、I2,功率Pi、P2随负载电阻的变化而变化.处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制关系一一 U由U和匝数比决定；I2由U和负载电阻决定；I1由I 2和匝数比 决定.如图10210所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10： 1, b是原线圈c、d两端加上交变电的中心轴头，电压表和

14、电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈 压，其瞬时值表达式为Ui=220啦sin 100兀t (V),则()a图 10- 2-10A.当单刀双掷开关与 a连接时，电压表的示数为 22 VB.当t=L s时，c、d间的电压瞬时值为 110 V 600C.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，电压表和电流表的示数均变小D.当单刀双掷开关由 a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小【潜点探究】(1)电压表示数和电流表示数均为副线圈电压和电流的有效值.(2)当负载电阻阻值变化时，负线圈上电压不变，而电流发生变化.(3)当原线圈匝数变化时，副线圈上电压和电流都会发生变化.【解析】当

15、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 10： 1,副1 一 、一，线圈输出电压为 22 V,电压表的本数为 22 V,选项A正确；当1=前s时，c、d间的电.L1f兀f.压瞬时值为 U1=220啦sin(100兀*藐)V =2205sin( ) V =1102 V,选项 B错误；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， 电压表示数不变，电流表的 示数变小，选项C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、 副线圈的匝数比为 5： 1,电压表示数变为 44 V,电压表和电流表的示数均变大，选项 D错误.【答案】 A【即学即用】. (2011 福建高考)

16、图10211甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 ： rb = 5 ：1,电阻R= 20L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交甲乙变电源，输入电压 u随时间t的变化关系如图10211乙所示.现将S1接1、S2闭合，此 时L2正常发光.下列说法正确的是 ()图 10- 2-11A.输入电压 u的表达式u=202sin(50 Ttt)VB.只断开S2后，L1、L2均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若S换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W【解析】由图乙知周期为 0.02 s ,因此输入电压的表达式u=20&sin(100 % t) V,A错；只断开

17、S2, L1、L2两端的电压小于额定电压，都不能正常发光，B错；只断开 G,负 一，一12 Ua ni 载电阻变大，功率变小，C错，S1换接到2后，据P=w和TT=一得R消耗的功率为0.8 W,R Un2故选D.【答案】 D下精题如做练考题随堂口蒯固本提能弘.（对应学生用书第176页）理想变压器的基本关系1.图 10 212 TOC o 1-5 h z （2012 重庆高考）如图10212所示，理想变压器白原线圈接入 u= 11 000 2sin 100 7tt （V）的交变电压，副线圈通过电阻 r = 6 Q的导线对“ 220 V 880 W的电器 R供电， 该电器正常工作.由此可知 （）A

18、.原、副线圈白匝数比为 50 ： 1B.交变电压白频率为 100 HzC.副线圈中电流的有效值为4 AD.变压器的输入功率为880 W、，八一 P 880一 ,【解析】由电器R正常工作，可得通过副线圈的电流为1=口=砺 A = 4 A,故C对；供电导线所分电压为 U = 4X6 V=24 V,副线圈两端电压 12=220 V+ 24 V= 244 V,因此原、n1 U 11 0002 750副线圈的匝数比 一=m=F = n，故 A错；又 P1 = P2=Ul2=244X 4 W= 976 W,故 D n2 U224461错；交变电压的频率 = 弃=50 Hz,故B错.【答案】C变压器和交流电

19、路动态分析（2012 福建高考）如图10213所示，理想变压器原线圈输入电压u=Usin cot,副线圈电路中 R为定值电阻，R是滑动变阻器.OV 1和。V 2是理想交流电压表，示数分别 用U和U表示；OA 1和OA2是理想交流电流表，示数分别用 I1和I2表示.下列说法正确 的是（）图 10 213I 1和12表示电流的瞬时值U和U表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中，L2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中， U变小、I1变小【解析】 交流电表的示数为有效值， 故A、B两项均错误；P向下滑动过程中，R变小， 由于交流电源、原副线圈匝数不变，u、L2均不变，所以IznRUR变大，由2=彳，得I1=2 I2变大，故C项正确，D项错误.【答案】C远距离输电问题（2010 江苏高考）在如图10214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