高考物理变压器电能的输送考点总结.ppt

1、一、变压器原理 1构造和原理(如图1021所示) (1)主要构造：由 、 和 组成 (2)工作原理：电磁感应的 现象,原线圈,副线圈,闭合铁芯,互感,图1021,2.理想变压器 不考虑铜损（线圈电阻产生的焦耳热）、铁损（涡流产生 的焦耳热）和漏磁的变压器，其输入功率与输出功率相等. 理想变压器是一个理想化模型.,3理想变压器的基本关系式,1“一对一”变压器指回字形铁芯中有一个原线圈和一 个副线圈；“一对二”变压器指回字形铁芯中有一个原 线圈和两个副线圈 2副线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫做降 压变压器，反之则叫升压变压器,4互感器 (1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，如图10

2、2 2 (a)所示 (2)电流互感器：用来把大电流变成小电流，如图1022 (b)所示,图102 2,二、电能的输送 1输电线路的构成 主要有发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电 器，如图1023所示,图1023,由于电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压 输电时，在发电站内需用升压变压器升压后再由输电 线输出，到用电区再用降压变压器降到所需的电压,2输送电能的基本要求 (1)可靠：保证供电线路正常工作 (2)保质：保证供电质量电压和频率要稳定 (3)经济：线路建设和运行的费用低能耗少、电价低,3损失电能的分析 任何输电线都有电阻，因此当电能通过输电线送向远方， 电流流过输电线时

3、，因输电线有电阻而发热，从而损失 电能 设输电电流为I，输电线电阻为R，则输电线上的功率损 失P损I2R.,1变压器应用的是交变电流，不用恒定直流 2变压器不改变交变电流的频率，不改变功率，只改变交 变电流的电压和电流,1对于理想变压器，下列说法中正确的是 () A原线圈的输入功率随副线圈输出功率增大而增大 B原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大 C原线圈的电流不随副线圈的输出电流变化而变化 D当副线圈电流为零时，原线圈电流为零,解析：对于理想变压器，输出功率决定输入功率，故A正确；输出电流决定输入电流，故B、C错；原线圈电压并不会因为I2为0，它就为0，I2为0表示副线圈断路，U1仍

4、存在，故D错误,答案：A,由输电线上的功率损失PI2R线可知，有两种途径来减小输电损失： 1减小输电线的电阻R，据R ，可得以下几种 方法： (1)减小输电线长度l.但由于输电距离一定，所以在实际中不 可能用减小l来减小R. (2)减小电阻率.目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线 材料 (3)增大导线的横截面积S.但导线横截面积的增加是有一定限 度的，过粗会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线 的架设带来很大的困难,2减小输电电流I，据I (1)减小输送功率P.但在实际中不能以用户少用或不用电来达 到减少损耗的目的 (2)提高输电电压U.在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条 件下，输电电压提

5、高到原来的n倍，据P损( )2R知， 输电线上的功率损耗将降为原来的 根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗 最有效、最经济的措施,输电电压也不是越高越好因为电压越高对输电线路、变压器的要求也就越高，所以实际输送电能时要综合考虑各种因素,2关于高压输电下列说法正确的是 () A从发电站到输电线路需要升压变压器 B从发电站到输电线路需要降压变压器 C高压输电是为了增大输电电流 D高压输电是为了减小输电电流,解析：高压输电输送总功率一定，为了减小输电线路上功率损失，需要减小输电线上的电流，从发电站到输电线路是用升压变压器升高电压，故A、D正确,答案：AD,如图1024所示，一理想变压器

6、原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的，V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是 (),AU2变小，I3变小BU2不变，I3变大 CI1变小，I2变小 DI1变大，I2变大,思路点拨负线圈两端电压由原线圈两端电压和变压比 确定，原线圈中电流由变压器输出功率决定，其他表示数 可结合电路动态分析确定,课堂笔记因为U1不变，由 可得U2不变，断开S后副线圈所在电路电阻R变大，由I2 可知电流I2减小由U1I1U2I2得I1 故I1减小电阻R3两端电压

7、U3U2I2R1，故U3变大I3 变大，综合以上可知B、C正确，A、D错误,答案BC,理想变压器动态分析类似于电路中动态分析，不同处是由原线圈电压和变压比确定副线圈的电压.,(2009山东高考)某小型水电站的电能输送示意图如图1025所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则 (),C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,思路点拨电能输送时，因输电线电阻r的存在，输电线上有功率损

8、失，同时也有电压损失,课堂笔记由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，P出P损P入，故D正确. 因为U1200 VU4220 V，U2U3U2U线，故 A正确,答案AD,本题中P出P入、U3U2的原因是输电线有电阻，如果输电线为超导体，则有P出P入、U3U2，但仍有：,1理想变压器原、副线圈匝数比为101，以下说法 中正确的是 () A穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比是101 B穿过原、副线圈每一匝的磁通量的变化率相等 C原、副线圈每一匝产生的电动势之比为101 D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为11,解析：穿过原、副线圈每一匝的磁通量相等，且磁通量的

9、变化率也相等，故A错，B正确每一匝的电动势值相等，都等于 ，故C错理想变压器的输出功率等于输入功率，故D正确,答案：BD,2如图1026所示为远距离高压输电的示意图关于 远距离输电，下列表述正确的是 (),图1026,A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高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 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,解析：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗，由P损I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两种方式可减少输电中的能量损失：一是减小输电线的

10、电阻，由R 知，A正确二是减小输电电流，B正确若输电电压一定，由PUI知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电中能量损耗P损I2R越大，C错误电压越高，对输电线路绝缘性能的要求越高，变压器的要求相应提高，线路修建费用会多很多，D正确,答案：ABD,3远距离输电时，如果输送的电功率一定，输电电压升高 到原来n倍，则输电线路上的功率损失将是原来的(),解析：由电功率公式PUI知，当输电电压升高到原来的n倍时，P一定，电流变为原来的 ；由P损I2R，R一定，输电线路上的功率损失为原来的 ，选项C正确,答案：C,4(2008天津高考)一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电 压，其最大值保持不变，副线圈接

11、有可调电阻R.设原线圈 的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率 为P2.当R增大时 () AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小 CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大,解析：设副线圈两端的电压为U2，由 知，由于U1不变，故U2应不变，再根据I2 知，当R增大时，I2应减小，根据I1 推得I1也减小；由P2 知P2减小，根据能量守恒P1P2，故P1减小；只有选项B是正确的,答案：B,5如图1027所示，理想变压器的两线圈匝数之比n1n2 21，电源电动势E1.5 V () A闭合电键S后，UAB1.5 V B闭合电键S后，UAB3 V C断开电键S前，UAB0.7

12、5 V D断开电键S瞬间，UAB0,解析：由于电源是直流电源，根据变压器工作原理可知，闭合电键S后和断开电键S前，UAB0，选项A、B、C均错断开电键S瞬间，由于电磁感应，原线圈两端产生自感电动势，UAB0，D选项正确,答案：D,一、实验目的 1了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性 2学会传感器的简单使用 二、实验原理 传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，热电传感器是利用热敏电,阻或金属热电阻将温度信

13、号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可以达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的了 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等,四、实验操作 1研究热敏电阻的热敏特性 (1)按如图实111所示连接 好电路，将热敏电阻绝缘处理 (2)把多用电表置于“欧姆档”，并 选择适当的量程测出烧杯中没有 水时热敏电阻的阻值，并记下温 度计的示数,图实111,(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中， 记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值 (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的 阻值，

14、并记录 (5)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中， 分析热敏电阻的特性.,(6)在如图实112所示的 坐标系中，粗略画出热 敏电阻的阻值随温度变 化的图线 结论：根据实验数据和Rt图线可知，热敏电阻的阻值 随温度的升高而减小，随温度的降低而增大,图实112,2研究光敏电阻的光敏特性 (1)将光电传感器、多用电表、 灯泡、滑动变阻器按如图实 113所示电路连接好， 其中多用电表置于“100”档； (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录 数据； (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐 变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录； (4)用手掌(或黑纸)

15、遮光时电阻值又是什么？并记录,图实113,(5)把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻 的特性.,结论：光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,五、注意事项 1在做热敏电阻实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值， 以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温 2在光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电 路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电 阻上的光的多少 3欧姆表每次换档后都要重新调零,(2009山东高考)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照

16、度单位为lx)某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：,(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中(图实114)描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点,图实114,(2)如图实115所示，当1、2两 端所加电压上升至2 V时，控制 开关自动启动照明系统请利 用下列器材设计一个简单电路， 给1、2两端提供电压，要求当 天色渐暗照度降低至1.0 lx时启 动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开 关对所设计电路的影响),图实115,提供的器材如下： 光敏电阻RP(符号 ，阻值见上表)； 直流电源E(电动势3 V，内阻不计)； 定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k

17、(限选其中之一并在图中标出)； 开关S及导线若干,解析(1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线 光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图实116所示,图线为曲线，电阻与照度成非线性变化关系,图实116,(2)根据串联电阻的正比分压关系，E3 V，当照度降低至1.0 lx时，其电压升至2 V，由图线知，此时光敏电阻RP20 k，URP2 V，串联电阻分压UR1 V，由 2得：R 10 k，故选定值电阻R1.,电路原理如图实117所示,图实117,答案(1)如图实116所示 光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小 (2)如图实117所示,传感器是把非电学量(如 速度、温度、压力等)的变化转换 成电学量的变化的一种元件，在 自动控制中有着相当广泛的应用 有一种测量人的体重的电子秤， 其测量部分的原理图如图实118中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成压力传感器表面能承受的最大压强为1107 Pa，且已知,图实118,压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表