新教材2023-2024学年高中物理第3章交变电流专题提升8变压器与电能的输送课件新人教版选择性必修第二册

第三章专题提升八变压器与电能的输送重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标重难探究·能力素养全提升探究点一理想变压器的动态分析知识归纳1.理想变压器动态分析常见的两种情况(1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。(2)负载电阻不变,分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n2→U2→I2→P2→P1→I1。2.解决理想变压器动态分析问题的规律方法处理变压器的动态分析,首先应明确“不变量”和“变化量”,对变化量要把握它们之间的制约关系,依据逐步分析的思想,从主动变化量开始,根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。(1)首先明确变压器各物理量间的制约关系。①输入电压U1决定输出电压U2;②输出电流I2决定输入电流I1;③输出功率P2决定输入功率P1。(2)分清动态变化中哪个量变化,结合串、并联电路的特点、欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定。3.动态问题的分析思路

应用体验【例1】

(多选)如图所示为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑片,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则(

)A.保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大B.保持U1及P的位置不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小C.保持U1不变,S合在a处时,使P上滑,I1将增大D.保持P的位置不变,S合到a处时,若U1增大,I1将增大ABD方法技巧

1.匝数比不变的情况(如图甲所示)甲

(1)U1不变,根据

,输入电压U1决定输出电压U2,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,输出电流I2决定输入电流I1,故I1发生变化。(3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化。2.负载电阻不变的情况(如图乙所示)乙

对点演练1.如图所示,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(

)A.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑片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B探究点二远距离输电综合问题知识归纳解决远距离输电问题要注意以下两点1.首先画出输电示意图,包括发电机、升压变压器、输电线、降压变压器、2.分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量之间的关系,特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系。应用体验【例2】

(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机的输出电压变化规律如图乙所示。输电线的总电阻为r,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V的用电器正常工作,则(

)C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案

AD对点演练2.(多选)图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1∶100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为100Ω。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750kW。下列说法正确的有(

)A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50HzB.远距离输电线路损耗功率为180kWC.当传感器R2所在处出现火警时,电压表V的示数变大D.当传感器R2所在处出现火警时,输电线上的电流变大答案

AD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端电压有效值为250

V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25

000

V,所以输电线中的电流为I==30

A,输电线损失的电压为ΔU=IR=30×100

V=3

000

V,输电线路损耗功率为ΔP=ΔUI=90

kW,B错误;当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小,副线圈两端电压不变,副线圈中电流增大,定值电阻的分压增大,所以电压表V的示数变小,C错误;由C知副线圈电流增大,根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大,D正确。学以致用·随堂检测全达标12341.(理想变压器的动态分析)(多选)如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。要使灯泡变亮,可以采取的方法有(

)A.向下滑动PB.增大交流电源的电压C.增大交流电源的频率D.减小电容器C的电容BC解析

要使灯泡变亮,可以采取的方法有:向上滑动P,增大交流电源的电压,增大交流电源的频率,增大电容器C的电容,选项B、C正确,A、D错误。12342.(远距离输电问题)(多选)如图所示,有一台交流发电机通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2;T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4,设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有(

)A.P2变大,P3变大

B.P1变小,P2变小C.U2不变,U3变小

D.U2变小,U4变大AC1234解析

因为P3=P4,当用户消耗的电功率P4变大时,则P3变大,根据P=UI可知T2副线圈中电流变大,T2原线圈中电流也变大,设输电线上的电流为I,由ΔP=I2R可知ΔP变大,因为P1=P2=ΔP+P3,则P1、P2均变大,选项A正确,B错误;U2=U1,输入电压U1一定,所以U2不变,因U3=U2-IR,IR变大,所以U3变小,选项C正确,D错误。12343.(远距离输电问题)风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图所示的风车阵中发电机输出功率为100kW,输出电压是250V,用户需要的电压是220V,输电线电阻为10Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%。(1)画出此输电线路的示意图。(2)求用户得到的电功率是多少。(3)求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比。1234答案

(1)见解析

(2)96kW

(3)1∶20

240∶11解析

(1)如图所示

(2)用户得到的功率P用=P-P损=96

kW。

123412344.(远距离输电问题)某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻是6Ω。(1)若采用380V低压输电,求输电线路损耗的功率。(2)若改用5000V高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,