高考一轮复习备考资料之物理人教版课件第十一章第2讲变压器电能的输送

第2讲变压器、电能的输送第十一章

交变电流传感器内容索引过好双基关回扣基础知识训练基础题目研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点课时作业限时训练练规范练速度过好双基关一、理想变压器1.构造如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的

组成的.图1两个线圈(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫

线圈.(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫

线圈.2.原理电流磁效应、

.初级次级电磁感应3.理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝___电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：

＝

，与负载、副线圈的个数无关P出基本关系电流关系(1)只有一个副线圈时：

＝___(2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn频率关系f1＝f2(变压器不改变交变电流的

)频率4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示.图2低电压小电流答案自测1关于理想变压器，下列说法正确的是A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用B.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C.正常工作的变压器，当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压D.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减小√二、电能的输送如图3所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R.图31.输出电流2.电压损失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝___IR3.功率损失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝

＝______4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R.由R＝ρ知，可加大导线的

、采用_________的材料做导线.(2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高

.I2R横截面积电阻率小输电电压答案自测2教材P50第3题改编从发电站输出的功率为220kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V和11kV两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为A.100∶1 B.1∶100 C.1∶10 D.10∶1√解析研透命题点例1

(2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图4所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，

为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，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

命题点一理想变压器原理的应用能力考点

师生共研A.2 B.3C.4 D.5图4答案解析√变式1

(多选)(2016·全国卷Ⅲ·19)如图5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10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案解析√图5√1.匝数比不变的情况(如图6)(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.

命题点二理想变压器的动态分析能力考点

师生共研图62.负载电阻不变的情况(如图7)图7例2

(多选)(2017·山东潍坊中学一模)如图8所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态.当S闭合后，所有灯泡都能发光.下列说法中正确的是A.灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等B.灯泡L2两端的电压变小C.灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变D.变压器原线圈的输入功率不变答案解析图8√√解析当S闭合后，根据I1n1＝I2n2可知，因为是降压变压器，n1>n2，则I1<I2，I1等于灯泡L1的电流，I2是灯泡L2和L3的电流之和，则灯泡L1、L2中的电流有效值可能相等，故A正确；当S闭合后，副线圈回路总电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1分担的电压变大，灯泡L1变亮，则原线圈两端电压减小，又原、副线圈匝数不变，故副线圈两端电压变小，灯泡L2两端的电压变小，L2变暗，故B正确，C、D错误.例3如图9是原、副线圈都有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S2与定值电阻R0相连接，通过S1、S2可以改变原、副线圈的匝数.现在原线圈加一电压有效值为U的正弦交流电，当S1接a，S2接c时，电流表的示数为I，下列说法正确的是A.当S1接a，S2接d时，电流为2IB.当S1接a，S2接d时，电流为C.当S1接b，S2接c时，电流为4ID.当S1接b，S2接d时，电流为答案解析图9√变式2

(多选)如图10所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是A.P向下滑动时，灯L变亮B.P向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P向上滑动时，变压器的输出功率变大答案解析图10√√例4

(2017·河南六市一联)如图11甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路)、定值电阻R0、热敏电阻Rt(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(电流增加到一定值时报警器P将发出警报声)组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电表.则以下判断正确的是含二极管的电路动态分析拓展点图11A.变压器线圈输出交流电的频率为25HzB.电压表的示数为22

VC.Rt处温度减小到一定值时，报警器P

将发出警报声D.报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小答案解析√解析由题图乙可知f＝

＝50Hz，而理想变压器不改变交流电的频率，A项错误.由题给条件可知，Rt处温度升高到一定值时，报警器会发出警报声，C项错误.因报警器报警时回路中电流比报警前大，则报警时副线圈回路的总功率比报警前大，而输入功率与输出功率相等，D项错误.1.理清三个回路远距离输电电网间的基本结构如图12所示.输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路.在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁.命题点三远距离输电能力考点

师生共研图122.抓住两个物理量的联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是

，I1n1＝I2n2，P1＝P2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是

，I3n3＝I4n4，P3＝P4.3.掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户.例5

(2015·福建理综·15)图13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u＝Umsinωt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13答案解析√变式3

(多选)(2017·湖南六校联考)某大型光伏电站的功率是500kW，电压为12V，送往外地时，先通过逆变器转化为220V的交流电(转化效率为80%)，然后经变压器Ⅰ升压为20000V，通过总电阻为20Ω的输电线路送往某地，再经变压器Ⅱ降为220V，电压供用户使用，下列说法正确的是A.变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为1000∶11B.变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为11∶1000C.用户最多可使用的功率为392kWD.用户负载越多，线路上损耗的功率越小答案解析√√用户最多可使用的功率为P用＝P2－I2R线＝4×105W－8000W＝392kW，C项正确.用户负载越多，线路上电流越大，线路上损耗的功率越大，D项错误.1.自耦变压器自耦变压器(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14所示.

命题点四两种特殊的变压器模型基础考点

自主悟透图142.互感器分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下：

电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在交流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式I1n1＝I2n2例6如图15甲所示为一自耦变压器，变压器的原线圈AB端输入电压如图乙所示，副线圈电路中定值电阻R0＝11Ω，电容器C的击穿电压为22V，移动滑片P使电容器刚好不会被击穿，所有电表均为理想电表，下列说法正确的是图15A.电压表的示数为220VB.原、副线圈的匝数比为10∶1C.电流表的示数等于通过电阻R0的电流D.原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sinπtV答案解析√解析由题图乙知输入电压的有效值即电压表的示数，为220V，A正确；电容器通交流电，所以电流表的示数大于通过电阻R0的电流，C错误；由题图乙知交流电的周期为0.02s，所以角速度为100πrad/s，原线圈AB端输入电压的变化规律为u＝311sin100πtV，D错误.例7

(2017·山西太原模拟)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16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答案解析√图16课时作业1.(2017·北京理综·16)如图1所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是A.原线圈的输入功率为220WB.电流表的读数为1AC.电压表的读数为110VD.副线圈输出交流电的周期为50s答案12345678910111213双基巩固练14图1√解析12345678910111213142.(2017·天津和平质量调查)如图2甲所示的电路中，L1、L2、L3为三只“6V

3W”的灯泡，变压器为理想变压器.各电表均为理想电表.当ab端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光.下列说法中正确的是A.变压器原、副线圈的匝数比为1∶2B.副线圈两端输出的交流电频率为50HzC.电流表的示数为0.5AD.电压表的示数为18V答案解析12345678910111213图2√14电流表的示数IA＝I2＝2I0＝1A，C项错误.12345678910111213143.如图3甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则A.发电机产生的交流电的频率是100HzB.降压变压器输出的电压有效值是340VC.输电线的电流仅由输送功率决定D.仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功

率减小图3√答案解析123456789101112131412345678910111213解析由题图乙可知交流电的周期T＝0.02s，则频率f＝

＝50Hz，变压器不改变交流电的周期与频率，则A错.输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，则C错.当仅增加升压变压器的副线圈匝数时，则输电电压增大，由P＝UI可知，输电电流减小，再由P＝I2R可知输电线上损失的功率减小，则D正确.144.(多选)(2017·湖南长沙三月模拟)图4中理想变压器的原、副线圈的匝数之比为2∶1，电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，两电表均为理想交流电表.若R1两端电压瞬时值表达式为u1＝10sin100πtV，则下列说法正确的是A.电流表的示数为0.5AB.电压表示数为14.14VC.R2消耗的功率为20WD.原线圈输入交流电频率为100Hz答案解析12345678910111213√图4√14电压表测的是R2两端电压UR2＝I2R2＝20V，B错误.R2消耗的功率PR2＝I22R2＝20W，C正确.12345678910111213145.(多选)普通交流电流表和交流电压表不能直接接在高压输电线路上测电流和电压，通常要通过互感器来连接，现在在图5高压电路输入端已接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为1∶200和200∶1，图中甲、乙表示电压表或电流表，已知电路中电压表的读数为11V，电流表的读数为1A，则A.甲电表是电压表，乙电表是电流表B.甲电表是电流表，乙电表是电压表C.图示高压输送电路输电线的总电阻是11ΩD.图示高压输送电路输入的总功率为440kW答案12345678910111213√图5√146.(多选)(2018·河北冀州调研)如图6所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载.如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是图6答案12345678910111213√√解析1412345678910111213147.一自耦变压器如图7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点顺时针转到N点的过程中A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高C.U2<U1，U2降低 D.U2<U1，U2升高图7√答案解析12345678910111213148.(多选)如图8所示，T为理想变压器，原、副线圈匝数比为5∶1.A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压u＝220sin314tV，以下说法正确的是A.当光照增强时，电压表V1示数为44V且保

持不变B.当光照增强时，电压表V2示数增大C.通过电流表A1的电流方向每秒变化100次D.当光照增强时，电流表A1、A2示数同时变大图8√综合提升练答案解析12345678910111213√1412345678910111213解析原线圈两端电压有效值为220V，原、副线圈匝数比为5∶1，所以副线圈的电压有效值为44V，电压表V1示数为44V保持不变，与电阻的变化无关，A错误；当光照增强时，R3的电阻减小，副线圈电路总电阻减小，电路的总电流变大，R1的电压变大，副线圈的总电压不变，所以电压表V2示数变小，B错误；1412345678910111213当光照增强时，R3的电阻减小，副线圈电路总电阻减小，所以电路的总电流要变大，因此A1、A2的示数都要变大，故D正确.149.(多选)如图9甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈接交流电源和交流电压表、交流电流表，副线圈通过电阻为R的导线与热水器、抽油烟机连接.已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化.现闭合开关S接通抽油烟机，下列说法正确的是A.热水器两端电压的瞬时值表达

式为u＝220sin100πtVB.电压表示数为2200VC.电流表示数变大D.变压器的输入功率增大答案解析图912345678910111213√√√14解析题图乙为副线圈上的电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上的电压，选项A错误；由交变电流规律可知，副线圈上的电压的有效值为220V，由变压器变压关系可知，电压表示数为2200V，选项B正确；闭合开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率增大，因此电流表示数变大，选项C、D正确.123456789101112131410.(2017·河北唐山一模)一含有理想变压器的电路如图10所示，变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别是4Ω、2Ω和3Ω，正弦交流电源有效值恒定为U.当开关S断开时，理想电流表的示数为I，则当S闭合时，电流表的示数为图10√答案解析123456789101112131411.(多选)(2018·山东潍坊质检)如图11甲所示的电路中，理想变压器原线圈接图乙所示正弦交变电流，闭合S后，额定电压为20V的用电器正常工作，理想交流电流表

的示数为0.1A.已知图中元件D具有正向电流导通、反向电流截止的作用，下列判断正确的是A.交变电流的频率为50HzB.变压器原、副线圈匝数比为11∶1C.用电器额定功率为22WD.在用电器电阻不变的情况下断开开

关S，用电器功率将变为原来的一半图1112345678910111213√√√答案解析14解析由u－t图象可知交变电流的周期T＝0.02s，则频率f＝

＝50Hz，A项正确.由题图乙可知原线圈两端输入电压U1＝220V，因闭合S后，额定电压为20V的用电器正常工作，则此时变压器副线圈两端电压U2＝20V，n1∶n2＝U1∶U2＝220V∶20V＝11∶1，B项错误.理想变压器P入＝P出＝I1U1＝22W，又P出＝P电器，C正确.若在用电器电阻不变的情况下断开开关S，则一个周期内用电器只有半个周期的时间正常工作，用电器的功率变为原来的一半，D项正确.123456789101112131412.(多选)如图12为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻R＝10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R0＝11Ω.若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝220sin100πt(V).下列说法正确的是A.发电机中的电流变化频率为100HzB.通过用电器的电流有效值为20AC.升压变压器的输出功率为4650WD.当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小答案解析12345678910111213图12√√14123456789101112131412345678