11.2理想变压器 电能的输送
2020版新一线高考物理(新课标)一轮复习教学案：第11章 第2节 变压器 电能的输送 含答案
第2节 变压器 电能的输送知识点一| 理想变压器1．构造和原理 (1)构造(如图所示)变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
(2)原理：电磁感应的互感现象。
2．基本关系(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2。
(2)功率关系：P 入＝P 出。
(3)电流关系：①只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1。
②有多个副线圈时：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…＋n n I n 。
3．几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器。
(2)互感器⎩⎨⎧电压互感器：把高电压变成低电压。
电流互感器：把大电流变成小电流。
自耦变压器原理如图所示：若AX 为输入端，触头a 向上移动时，副线圈匝数N 2增加，输出电压升高。
[判断正误](1)变压器能改变交变电流的电压，不能改变交变电流的频率。
(√) (2)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。
(×)(3)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。
(×)考法1 变压器的工作原理1．(2019·惠州模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，a 、b 两点间的电压为u ＝220 2sin 100πt (V)，R 为可变电阻，P 为用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为2 A 。
为使保险丝不熔断，可变电阻R 连入电路的最小阻值应大于( )A ．11210 Ω B ．1.1 Ω C ．11 Ω D ．11 2 ΩB [由a 、b 两点间的电压为u ＝2202sin 100πt (V)，可知变压器原线圈输入电压U 1＝220 V ，根据变压器变压公式可得变压器输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝22 V ，保险丝熔断电流为2 A ，原线圈中电流为I 1＝2 A 时，由U 1I 1＝U 2I 2可得副线圈中电流为I 2＝20 A ，此时保险丝会熔断。
高考物理一轮复习讲义 第11章 第2讲 变压器、电能的输送
第2讲变压器、电能的输送一、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两个线圈组成的．图1(1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈．(2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈．2．原理电流磁效应、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＝P出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比,公式:U1U2＝n1n2,与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时:I1I2＝n2n1(2)有多个副线圈时:由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋I n U n或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋I n n n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(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器(n1>n2):把高电压变成低电压如图丙所示.电流互感器(n1<n2):把大电流变成小电流如图丁所示.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答案A二、电能的输送如图3所示,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′,输电电流为I,输电线总电阻为R.图31．输电电流I＝PU＝P′U′＝U－U′R.2．电压损失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR3．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝(P U)2R4．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 ＝ρlS 知,可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线．(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,必须提高输电电压．自测2 (多选)(2019·山东菏泽市下学期第一次模拟)如图4所示为远距离输电的原理图,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变,假设用户所用用电器都是纯电阻用电器,若发现发电厂发电机输出的电流增大了,则可以判定( )图4A ．通过用户的电流减小了B ．用户接入电路的总电阻减小了C ．用户消耗的电功率减小了D ．加在用户两端的电压变小了 答案 BD解析 如果发电机输出电流增大,输送电流增大,通过用户的电流增大,A 项错误;由于输电线上的损失的电压增大,因此降压变压器输入、输出电压均减小,即加在用户两端的电压变小了,D 项正确;由I 2U 2＝I 22R ＋(n 3n 4I 2)2R 用户可知,输送电流增大,是由于R 用户减小引起的,B 项正确;当用户总电阻减小时,即用户所用用电器增多,用户消耗的电功率增大,C 项错误.例1 (2016·全国卷Ⅰ·16)一含有理想变压器的电路如图5所示,图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω,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( )图5A ．2B ．3C ．4D ．5 答案 B解析 开关断开时,电路如图甲所示,原、副线圈的电流比I I 2＝n 2n 1,通过R 2的电流I 2＝In 1n 2,副线圈的输出电压U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝5In 1n 2,由U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22,则U ＝U 1＋IR 1＝5I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋3I ;开关闭合时,电路如图乙所示,原、副线圈的电流比4I I 2′＝n 2n 1,通过R 2的电流I 2′＝4In 1n 2,副线圈的输出电压U 2′＝I 2′R 2＝4In 1n 2,由U 1′U 2′＝n 1n 2可得原线圈两端的电压U 1′＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22,则U ＝U 1′＋4IR 1＝4I ⎝⎛⎭⎫n 1n 22＋12I ,联立解得n 1n 2＝3,选项B 正确．变式1 (多选)(2016·全国卷Ⅲ·19)如图6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( )图6A ．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 AD解析 设灯泡的额定电压为U 0,两灯泡均能正常发光,所以原线圈输入端电压为U 1＝9U 0,副线圈两端电压为U 2＝U 0,故U 1U 2＝91,n 1n 2＝U 1U 2＝91,A 正确,B 错误;根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得,I 1I 2＝19,由于小灯泡两端的电压相等,所以根据公式P ＝UI 可得,灯泡a 和b 的电功率之比为1∶9,C 错误,D 正确．变式2 (多选)(2019·河南郑州市第一次模拟)如图7甲所示,变压器原、副线圈上有L 1、L 2、L 3、L 4四只灯泡,它们的规格均为“9 V 12 W ”,当在该变压器cd 端输入交变电压u (u －t 图象如图乙所示)时,四只灯泡都正常发光,各电表均为理想交流电表．以下说法正确的是( )图7A ．a 、b 端输入电压的瞬时值表达式为u ＝272sin 100πt (V)B ．原、副线圈匝数比为3∶1C ．流过灯泡L 2的电流方向每秒改变50次D ．电流表的示数为4 A,ab 端输入的功率P ab ＝48 W 答案 BD解析 由输入端交变电压u －t 图象可求出电压有效值为27 V ,灯泡规格均为“9 V 12 W ”,四只灯泡都正常发光,所以a 、b 端输入电压的有效值是27 V ＋9 V ＝36 V ,由题图乙知交流电的周期是0.02 s,所以a 、b 端输入电压的瞬时值表达式为u ＝362sin 100πt (V),故A 错误;四只灯泡都正常发光,所以副线圈电压为9 V ,根据理想变压器电压比规律得出变压器原、副线圈匝数比为3∶1,故B 正确;由题图乙知交流电的周期为0.02 s,交流电的频率为50 Hz,则流过灯泡L 2的电流方向每秒改变100次,故C 错误;电流表的示数为I ＝3×129 A ＝4 A,a 、b 端输入的功率P ab ＝4×12 W ＝48 W,故D 正确.1．匝数比不变的情况(如图8)图8(1)U 1不变,根据U 1U 2＝n 1n 2,输入电压U 1决定输出电压U 2,不论负载电阻R 如何变化,U 2不变．(2)当负载电阻发生变化时,I 2变化,输出电流I 2决定输入电流I 1,故I 1发生变化． (3)I 2变化引起P 2变化,P 1＝P 2,故P 1发生变化． 2．负载电阻不变的情况(如图9)图9(1)U 1不变,n 1n 2发生变化,故U 2变化．(2)R 不变,U 2变化,故I 2发生变化．(3)根据P 2＝U 22R ,P 2发生变化,再根据P 1＝P 2,故P 1变化,P 1＝U 1I 1,U 1不变,故I 1发生变化．例2 (2018·天津理综·4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图10所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12,则( )图10A ．R 消耗的功率变为12PB ．电压表V 的读数变为12UC ．电流表A 的读数变为2ID ．通过R 的交变电流频率不变 答案 B解析 发电机线圈的转速变为原来的12,由E ＝nBSω2知,原线圈中输入电压变为原来的12,频率变为原来的12.根据U 1U 2＝n 1n 2,知U 2变为原来的12,即U 2＝12U ,则通过R 的电流变为原来的12,R 消耗的功率P 2＝U 22R ＝14P ,根据I 1I 2＝n 2n 1,原线圈上的电流也变为原来的12,即电流表A 的读数变为12I ,故选B.变式3 (2019·贵州毕节市适应性监测(三))如图11所示,变压器为理想变压器,电流表A 1内阻不可忽略,其余的均为理想的电流表和电压表．a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器．将滑动变阻器的滑片沿c →d 的方向滑动时,则下列说法正确的是( )图11A ．电压表V 1、V 2示数不变,V 3示数变小B ．电压表V 1、V 2示数变小,V 3示数变大C ．电流表A 1、A 2的示数都增大D ．电流表A 1的示数变小,A 2的示数增大 答案 C解析 当滑动变阻器从c 向d 滑动的时候,滑动变阻器接入电路的电阻变小,副线圈的总电阻减小,假设副线圈的总电压不变,则副线圈的总电流I 2＝U 2R 总增大,变压器的电流关系I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈的总电流I 1增大,则原线圈两端的电压U 1＝U 0－I 1R A 减小,又U 1U 2＝n 1n 2,可知副线圈两端的电压U 2减小,滑动变阻器两端的电压U 3＝U 2－I 2R 0减小,而电压表V 1测量值是U 1;电压表V 2测量值是U 2,电压表V 3测量值是U 3,电流表A 1测量值是I 1,电流表A 2测量值是I 2,故A 、B 、D 错误,C 正确．1．理清三个回路图12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． 2．抓住联系(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n 1)和线圈2(匝数为n 2)中各个量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2,P 1＝P 2,I 1n 1＝I 2n 2.(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n 3)和线圈4(匝数为n 4)中各个量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4,P 3＝P 4,I 3n 3＝I 4n 4.3．掌握一个关系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P 1＝P 线损＋P 用户．例3 (多选)(2019·广东深圳市4月第二次调研)如图13为远距离输电示意图,发电厂输出电压U 1＝104 V,输出功率P 1＝109 W,两个理想变压器的匝数比分别为n 1∶n 2＝1∶100、n 3∶n 4＝100∶1,输电线总电阻r ＝50 Ω.则( )图13A ．U 4＝U 1B ．I 4＝I 1C ．通过电阻r 的电流I 2＝2×104 AD ．电阻r 损耗的电功率为5×107 W 答案 BD解析 I 1＝P 1U 1＝105 A,根据I 1I 2＝n 2n 1可得,I 2＝n 1n 2I 1＝1100×105 A ＝103 A,则通过电阻r 的电流为103A,故C 错误;电阻r 两端的电压为U r ＝I 2r ＝103×50 V ＝5×104 V,根据U 1U 2＝n 1n 2可得,U 2＝n 2n 1U 1＝100×104 V ＝106 V,则U 3＝U 2－U r ＝106 V －5×104 V ＝9.5×105 V,U 4＝n 4n 3U 3＝1100×9.5×105V ＝9.5×103 V,则U 4≠U 1,故A 错误;由于I 2＝I 3,I 4＝n 3n 4I 3＝1001×103 A ＝105 A,则I 4＝I 1,故B 正确;电阻r 损耗的电功率P r ＝I 22r ＝(103)2×50 W ＝5×107 W,故D 正确．变式4 (2019·广东清远市期末质量检测)如图14所示,一个小型水电站,其交流发电机的输出电压U 1 一定,通过理想升压变压器T 1 和理想降压变压器T 2向远处用户供电,输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1,它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2;T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3,它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.下列说法正确的是( )图14A ．当用户的用电器增多时,U 2减小,U 4减小B ．当用户的用电器增多时,P 1增大,P 3减小C ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 22RD ．要减小线路的损耗,应增大升压变压器的匝数比n 2n 1,同时应增大降压变压器的匝数比n 3n 4答案 D解析 交流发电机的输出电压U 1一定,匝数不变,根据U 1U 2＝n 1n 2,知U 2不变,故A 错误;当用户的用电器增多时,用户消耗的电功率变大,则输入功率增大,即P 3变大,故B 错误;输电线上损失的功率为ΔP ＝⎝⎛⎭⎫P 2U 22R ,故C 错误;输送功率一定时,根据P ＝UI 和P 损＝I 2R 知,要减小线路的损耗,应增大输送电压,又U 1一定,根据U 1U 2＝n 1n 2知,应增大升压变压器的匝数比n 2n 1;U 3＝U 2－I 2R ,U 2增大,I 2减小,所以U 3增大,用户电压U 4不变,根据U 3U 4＝n 3n 4知,应增大降压变压器的匝数比n 3n 4,故D 正确．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15所示．图152．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 U 1U 2＝n 1n 2I 1n 1＝I 2n 2例4 如图16所示的调压器,滑动触头P 和Q 都可以调节,在输入交变电压一定的条件下,要使输出电压增大,输入电流增大,下列做法正确的是( )图16A ．Q 不动,P 向下移动B ．Q 不动,P 向上移动C ．P 不动,Q 向上移动D ．P 不动,Q 向下移动 答案 A解析 Q 不动,滑动变阻器的有效电阻不变,P 向下移动,原线圈匝数n 1减小,输入电压U 1不变,副线圈匝数n 2不变,根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2知,副线圈的电压增大,即输出电压增大,根据欧姆定律可知输出电流增大,输入电流随之增大,故A 正确;Q 不动,滑动变阻器的有效电阻不变,P 向上移动,原线圈匝数n 1增大,输入电压U 1不变,副线圈匝数n 2不变,根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2知,副线圈的电压变小,即输出电压变小,根据欧姆定律可知输出电流减小,输入电流随之减小,故B 错误;若P 不动,则原线圈的匝数不变,根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2知,副线圈的电压不变,输出电压不变,Q 向上移动,接入电路的电阻变小,输出电流变大,则输入电流随之变大,故C 错误;若P 不动,则原线圈的匝数不变,根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2知,副线圈的电压不变,输出电压不变,Q 向下移动,接入电路的电阻变大,输出电流减小,则输入电流随之减小,故D 错误．变式5 (2019·广东“六校”第三次联考)钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成,常用来测量电流强度很大的电流,其原理如图17.若原线圈与副线圈的匝数比为1∶500,电流表A 的示数为1 A,则( )图17A ．钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯B ．钳形电流表能够用来测量直流电的电流C ．被测电路电流的平均值为500 AD ．被测电路电流的最大值为500 A答案 A解析 钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯,A 正确;互感器利用的是电磁感应的互感原理,不能用于测量直流电,故B 错误;由I 2I 1＝n 1n 2得:I 1＝n 2I 2n 1＝500×11A ＝500 A,因为电流表测的是有效值,故C 、D 错误．1．下列关于交变电流、变压器和远距离输电的说法中不正确．．．的是( ) A ．理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定B ．交变电流的最大值是有效值的2倍C ．降低输电损耗有两个途径:减小输电线的电阻和提高输电电压D ．如果把升压变压器的原线圈串联在电路中,副线圈的两端接在普通的交流电流表上,可以制成电流互感器答案 B解析 理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定,选项A 正确;正弦交变电流的最大值是有效值的2倍,选项B 错误;降低输电损耗有两个途径:减小输电线的电阻和提高输电电压,选项C 正确;如果把升压变压器的原线圈串联在电路中,副线圈的两端接在普通的交流电流表上,可以制成电流互感器,选项D 正确．2．(2019·江苏卷·1)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10,当输入电压增加20 V 时,输出电压( )A ．降低2 VB ．增加2 VC ．降低200 VD ．增加200 V答案 D解析 假设理想变压器原线圈的输入电压为U 1,则由变压器的工作原理可知U 1n 1＝U 2n 2,变压器副线圈的输出电压为U 2＝10U 1;当输入电压增加20 V 时,即输入电压为U 1＋20 V ,则变压器的输出电压为U 2′＝10U 1＋10×20 V ,则输出电压的变化量为ΔU ＝U 2′－U 2＝10U 1＋200 V －10U 1＝200 V,即输出电压增加200 V ,A 、B 、C 错误,D 正确．3．(2019·四川绵阳市第三次诊断)如图1甲所示的电路中,L 1、L 2为两只“3 V 3 W ”的灯泡,变压器为理想变压器,电流表和电压表均为理想交流电表．当a 、b 端接如图乙所示的交变电压时,两只灯泡均正常发光．则( )图1A ．电压表的示数为3 VB ．电压表的示数为6 VC ．电流表的示数为0.2 AD ．电流表的示数为0.5 A答案 C解析 根据题图乙可知,该正弦交流电压有效值为U 1＝3022V ＝30 V ,电压表测的是有效值,所以电压表示数为30 V ,A 、B 错误;两灯泡均正常发光,根据串联电路功率关系,副线圈功率P 2＝2P L ＝6 W,根据变压器两端功率相等,所以P 1＝P 2＝6 W,且P 1＝I 1U 1,所以I 1＝P 1U 1＝630A ＝0.2 A,C 正确,D 错误．4．(2019·山东济宁市第二次摸底)2009年11月的低温雨雪冰冻天气给我国北方部分地区造成严重灾害,其中高压输电线路因结冰而损毁严重．为消除高压输电线上的冰,事后有人设想利用电流的热效应除冰的融冰思路．若在正常供电时,高压线上输电电压为U ,输电电流为I ,热耗功率为ΔP ;除冰时,在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下,通过自动调节变压器的变压比,使输电线上的热耗功率变为16ΔP ,则除冰时( )A ．输电电流为4IB ．输电电流为16IC ．输电电压为4UD ．输电电压为U 16答案 A解析 高压线上的热耗功率ΔP ＝I 2R 线①若热耗功率变为16ΔP ,则16ΔP ＝I ′2R 线②由①②得I ′＝4I ,所以A 正确,B 错误．输电功率不变,由P ＝UI ＝U ′I ′得U ′＝14U ,所以C 、D 错误． 5.(2019·四川达州市第二次诊断)如图2所示,一自耦变压器接在交流电源上,V 1、V 2为理想交流电压表．下列说法正确的是( )图2A ．若P 不动,滑片F 向下滑动时,V 1示数不变,V 2示数变小B ．若P 不动,滑片F 向下滑动时,灯泡消耗的功率变大C ．若F 不动,滑片P 向上滑动时,V 1示数不变,V 2示数变大D ．若F 不动,滑片P 向上滑动时,灯泡消耗的功率变小答案 A解析 设变压器的输入电压为U 1,输出电压为U 2;若P 不动,滑片F 向下移动时,输入电压U 1不变,V 1示数不变,根据变压比公式U 1U 2＝n 1n 2,由于n 2减小,故输出电压U 2减小,故灯泡消耗的功率减小,V 2的示数变小,故A 正确,B 错误;若F 不动,根据变压比公式U 1U 2＝n 1n 2,输入电压U 1不变,则输出电压U 2也不变,V 1示数不变;滑片P 向上滑动时,滑动变阻器R 的电阻减小,根据闭合电路欧姆定律,干路电流增大,小灯泡中电流、电压都增大,灯泡消耗的功率变大;由U ＝U 2－U L 可知电压表V 2示数变小,故C 、D 错误．6.(2019·四川遂宁市三诊)如图3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7倍时,两灯泡均能正常发光．则灯泡a 与b 的功率之比为( )图3 A ．3∶1B ．1∶3C ．6∶1D ．1∶6答案 D解析 输入电压为U ,则两灯泡正常发光时两端电压均为U 7,变压器的匝数比n 1n 2＝U －U 7U 7＝61,则I 1I 2＝n 2n 1＝16,根据P ＝IU 可知灯泡a 与b 的功率之比为1∶6,故选D. 7.(多选)某50 Hz 的钳形电流表的工作原理如图4所示．当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时,与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转．不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,已知n 2＝1 000 匝,当用该表测50 Hz 交流电时( )图4A ．电流表G 中通过的是交变电流B ．若G 中通过的电流为50 mA,则导线中的被测电流为50 AC ．若导线中通过的是10 A 矩形脉冲交流电,G 中通过的电流是10 mAD ．当用该表测量400 Hz 的电流时,测量值比真实值偏小答案 AB解析 变压器只改变交流电电压,不改变交流电的频率,电流表G 中通过的仍是交变电流,A 正确;根据变压器原副线圈电流与匝数成反比:I 1I 2＝n 2n 1,I 1＝n 2n 1I 2＝1 0001×0.05 A ＝50 A,B 正确;若导线中通过的是10 A 矩形脉冲交流电,当电流方向不发生改变时,电流大小不变,副线圈中无感应电流,C 错误;根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理,改变交流电的频率,不影响测量值的准确性,D 错误．8．(2020·安徽马鞍山市质检)图5甲为远距离输电示意图,理想升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1 000,理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1,输电线的总电阻为1 000 Ω,若升压变压器的输入电压如图乙所示,用户端电压为220 V ．下列说法正确的是( )图5 A ．输电线中的电流为3 AB ．电站的输出功率为7 500 kWC ．输电线路损耗功率为90 kWD ．用户端交变电流的频率为100 Hz答案 B解析 由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为U m ＝250 2 V,有效值为U 1＝U m 2＝250 V,根据U 1U 2＝n 1n 2,得副线圈两端的电压U 2＝n 2n 1U 1＝1 0001×250 V ＝2.5×105 V;用户端电压为220 V ,根据U 3U 4＝n 3n 4,得降压变压器原线圈两端的电压U 3＝n 3n 4U 4＝1 0001×220 V ＝2.2×105 V,故输电线上损失的电压为ΔU ＝U 2－U 3＝3×104 V,则输电线上的电流为I ＝ΔU R ＝3×1041 000A ＝30 A,电站的输出功率为P 1＝P 2＝U 2I ＝7 500 kW,输电线路损耗功率为ΔP ＝I 2R ＝900 kW,由题图乙可知,原线圈交变电流的周期为T ＝0.02 s,则频率为f ＝1T＝50 Hz,变压器不会改变交流电的频率,故用户端交变电流的频率为50 Hz,故B 正确,A 、C 、D 错误．9．(2019·福建龙岩市5月模拟)如图6甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1,L 1、L 2、L 3为三只规格均为“9 V 3 W ”的灯泡,各电表均为理想交流电表,定值电阻R 1＝9 Ω.输入端交变电压u 随时间t 变化的图象如图乙所示,三只灯泡均正常发光,则( )图6A ．电压u 的瞬时值表达式为u ＝362sin πt (V)B ．电压表的示数为33 VC ．电流表的示数为1 AD ．定值电阻R 2＝3 Ω答案 B 解析 由题图乙知,交变电压的周期为T ＝0.02 s,ω＝2πT＝100π rad/s,电压u 的瞬时值表达式为u ＝362sin 100πt (V),故A 错误;灯泡正常发光,每个灯泡的电流为I ＝P U ＝13A,故副线圈的电流I 2＝3I ＝1 A,根据变流规律:I 1I 2＝n 2n 1,解得原线圈电流I 1＝13A,故C 错误;电阻R 1的电压U R 1＝I 1R 1＝3 V ,由题图乙知输入端电压的有效值为36 V ,则变压器原线圈的电压U 1＝36 V －3 V ＝33 V,所以电压表的示数为33 V,故B 正确;根据变压规律:U 1U 2＝n 1n 2,可得副线圈的电压U 2＝11 V,电阻R 2两端的电压为U R 2＝U 2－U L ＝11 V －9 V ＝2 V,故R 2＝U R 2I 2＝2 Ω,故D 错误． 10．(多选)(2019·福建宁德市5月质检)如图7所示,理想变压器的原线圈接有电压为U 的正弦交流电源,输出电压的有效值恒定．R 1和R 2为定值电阻,R 3为光敏电阻,其阻值随照射光强度的增大而减小．现增大照射光强度,则( )图7A ．通过原线圈的电流减小B ．变压器的输出功率增大C ．R 1两端的电压减小D ．R 2消耗的功率减小答案 BD解析 理想变压器输出电压一定,光照增强,光敏电阻R 3阻值减小,副线圈的总电阻减小,根据欧姆定律知,副线圈的电流增大,根据理想变压器电流与匝数的关系可知,通过原线圈的电流也增大,故A 错误;理想变压器的输出功率P ＝UI ,其中U 不变,I 变大,故变压器的输出功率变大,故B 正确;副线圈电流增大,根据欧姆定律知R 1两端电压增大,故R 2两端电压减小,R 2消耗的功率减小,故C 错误,D 正确．11．(多选)(2019·河南普通高中高考模拟)一浮桶式波浪发电灯塔的原理如图8甲所示,浮桶内的磁体由支柱固定在暗礁上,内置线圈与R ＝15 Ω的灯泡相连,随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中,其运动速度v ＝0.8πsin (πt ) m/s.浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),其截面如图乙所示,匝数N ＝100的圆形线圈所在处辐射磁场的磁感应强度大小恒为B ＝0.2 T,线圈的直径D ＝0.4 m,总电阻r ＝1 Ω.取π2＝10.则下列说法正确的是( )图8A．线圈中产生电动势的瞬时值为e＝64sin (πt) VB．灯泡中电流的瞬时值为i＝4sin (πt) AC．灯泡两端电压的有效值为30 2 VD．灯泡的电功率为240 W答案ABC解析线圈在磁场中切割磁感线,产生的电动势为:E max＝NBl v maxl＝πD联立得:E max＝πNBD v max＝π×100×0.2×0.4×0.8π V＝64 V则波浪发电产生电动势e的瞬时值为:e＝E max sin (πt)＝64sin (πt)V,故A正确;根据闭合电路欧姆定律得:i＝eR＋r＝4sin (πt) A,故B正确;灯泡电流的有效值为:I＝42A＝2 2 A,则灯泡两端电压的有效值为:U＝IR＝22×15 V＝30 2 V,故C正确;灯泡的电功率为:P＝I2R＝(22)2×15 W＝120 W,故D错误．12．(多选)(2019·安徽宣城市第二次模拟)有一种理想自耦变压器的构造如图9所示,线圈a、b 绕在一个圆环形的铁芯上,转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中电阻R1、R2、R3和R4的阻值分别为10 Ω、5 Ω、10 Ω和10 Ω,电压表为理想交流电表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定,滑动触头P处在线圈a、b的中点．开关S闭合时电压表的示数是7 V,则下列说法中正确的是()图9A．正弦交流电压源U的峰值为35 VB．开关S断开时,理想电压表的示数为5 VC．开关S闭合时,通过电阻R4的电流为0.7 AD ．开关S 闭合时,电阻R 2和R 3消耗的电功率相等答案 BC解析 开关S 闭合时,根据欧姆定律可知通过R 1的电流为I 1＝U V R 1＝0.7 A,根据电流之比等于匝数的反比可知副线圈的电流为I 2＝1.4 A;R 3和R 4并联后与R 2串联的电阻为10 Ω,可知副线圈的电压为U 2＝14 V ,根据电压之比等于匝数之比可知原线圈的电压为U 1＝28 V ,正弦交流电压源U ＝U V ＋U 1＝35 V,正弦交流电压源的峰值为35 2 V;通过电阻R 4的电流为12I 2＝0.7 A;电阻R 2消耗的电功率P 2＝I 22R 2＝9.8 W,电阻R 3消耗的电功率P 3＝(12I 2)2R 3＝4.9 W,故选项C 正确,A 、D 错误;开关S 断开时,R 3和R 2串联的电阻为R 23＝15 Ω,设副线圈的电流为I 2′,则副线圈的电压为U 2′＝I 2′R 23,根据电流之比等于匝数的反比可知原线圈的电流为I 1′＝12I 2′,所以原线圈的电压为U 1′＝U －I 1′R 1＝U －12I 2′R 1,根据电压之比等于匝数之比可得U 1′＝2U 2′,联立解得副线圈的电流为I 2′＝1 A,理想电压表的示数为I 1′R 1＝12I 2′R 1＝5 V ,故选项B 正确． 13.(2019·陕西汉中市第二次教学质检)有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中,电源输出电压U 恒定不变,如图10所示．若将该线路与交流电源接通,且开关S 接在位置1时,4个灯泡发光亮度相同;若将开关S 接在位置2时,灯泡均未烧坏．则下列可能的是( )图10A ．该变压器是降压变压器,原、副线圈匝数比为4∶1B ．该变压器是升压变压器,原、副线圈匝数比为1∶4C ．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变亮D ．当接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变暗答案 C解析 四个灯泡亮度相同,所以原线圈电流与副线圈电流之比为1∶3,根据电流与匝数成反比知原、副线圈的匝数比为3∶1,可知该变压器是降压变压器,故A 、B 错误;接到位置2,原线圈输入电压变大,根据电压与匝数的关系可知副线圈电压变大,所以副线圈中的灯泡的电流变大,灯泡仍能发光,但亮度变亮,故C 正确,D 错误．14．(2019·广西桂林市、贺州市、崇左市3月联合调研)如图11甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1,电流表和电压表均为理想电表,R 是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小),L 是理想线圈,C 是耐压值和电容都足够大的电容器,D 是灯泡,K 是单刀双掷开关．当原。
高三物理一轮复习 第11章第2课时 变压器 电能的输送课件 鲁科版
• (2)发电机的电动势多大？
• (3)输电线上损耗的电功率多大？
• (1)所有灯都正常工作的总功率
• 22×6×40W=5280W,
• 用电器总电流为
• I2′=
P2 5280A2,4A
• 输电线上U 的2电流22I10′=IR=I2=
=I 62 A,
• 降压变压器上：U2=4U2′=880V，4
即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线
条数都相等，于是又有ΔΦ1=ΔΦ2
• 由此便可得理想变压器的电压变化规律为 • U 1 n.1 • 在U此2 基n础2 上再忽略变压器自身的能量损失(一
般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这
两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”)，
于是有P1=P2 而P1=I1U1
输电线路损耗的功率为
P损 I2R52.632 6W16620W16.62kW
2改用高压输电后，输电线上的电流强度变为
P 20 103
I
A 4A
U 5000
用户端在变压器降压前获得的电压
U 1 U I R (5000 4 6)V 4976V
根 据 U 1 n1 用 户 得 到 的 电 压 为 U 2 n2
U2
n2 n1
U
1
1 4976V 22
2 2 6 .1 8V
•1、书籍是朋友,虽然没有热情,但是非常忠实。2022年3月4日星期五2022/3/42022/3/42022/3/4 •2、科学的灵感，决不是坐等可以等来的。如果说，科学上的发现有什么偶然的机遇的话，那么这种‘偶然的机遇’只能给那些学有素养的人，给那些善于独 立思考的人，给那些具有锲而不舍的人。2022年3月2022/3/42022/3/42022/3/43/4/2022 •3、书籍—通过心灵观察世界的窗口.住宅里没有书,犹如房间里没有窗户。2022/3/42022/3/4March 4, 2022 •4、享受阅读快乐，提高生活质量。2022/3/42022/3/42022/3/42022/3/4
102理想变压器电能的输送
的示数应为有效值200 V,变压器输出端交流电的频率为50 Hz,选项A、
C错误;变压器的输出功率等于输入功率为P=UI=200×1 W=20.0 W,选
项B正确;由电流与匝数比
I1 I2
=
n2 n1
1
=10
得电流表A2的示数为10
A,选项D
错误。
答案： B
规律总结：理想变压器的两个基本公式是:(1)
A=400
A
答案:(1)如解析图所示 (2)1∶20 240∶11 (3)96 kW
拓展链接2某小型水电站的电能输送示意图如图所示。发电机的输出电 压为220 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( )。
利用上述因果关系,可解决变压器动态变化问题。动态分析问题的思 路程序可表示为:
U1
U2
I2
I1
P1。
二、关于高压输电问题的分析
【自主探究2】 如图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( )。
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少电路的发热损耗的 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
C错误。
归纳要点：1.远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)
(1)功率关系 P1=P2,P3=P4,P2=P线+P3
(2)电压、电流关系
U1 = n1 = I2 ,U 3 = n3 = I4
U 2 n2 I1 U 4 n4 I3
11.2 变压器、电能的输送(A)
11.2 变压器、电能的输送概念梳理：一、理想变压器1． 工作原理：互感现象． 2． 基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：只有一个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2；有多个副线圈时，U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝….(3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1.由P 入＝P 出及P ＝UI 推出有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…. 3． 几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：用来把高电压变成低电压.电流互感器：用来把大电流变成小电流.4． 理想变压器的理解(1)没有能量损失；(2)没有磁通量损失． 【注意】(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． 二、远距离输电1．输电过程(如图所示) 2．输送电流(1)I ＝PU ；(2)I ＝U －U ′R.3．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 4．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR . 5． 功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(PU)2R6． 降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρlS 可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积．(2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流．考点一 理想变压器原、副线圈基本关系的应用1． 基本关系 (1)P 入＝P 出；(2)U 1U 2＝n 1n 2，有多个副线圈时，仍然成立． (3)I 1I 2＝n 2n 1，电流与匝数成反比，只对一个副线圈的变压器适用．有多个副线圈时，由输入功率和输出功率相等确定电流关系．(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变化率也相同，频率也就相同． 2． 制约关系(1)电压：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)功率：原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定． (3)电流：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定．【例1】如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 000·2sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“220 V 880 W ”的电器R L 供电，该电器正常工作．由此可知( C )A ．原、副线圈的匝数比为50∶1B ．交变电压的频率为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【练习】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V ，6 W ”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( D ) A ．120 V, 0.10 A B ．240 V, 0.025 A C ．120 V, 0.05 AD ．240 V , 0.05 A【练习】自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流的有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U2和I 1分别约为( B ) A ．380 V 和5.3 A B ．380 V 和9.1 A C ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A考点二理想变压器的动态分析【例1】如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是(C)A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小【练习】如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是(B)A．若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小B．若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小C．若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大【练习】如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1 100匝，副线圈的匝数n2＝110匝，R0、R1、R2均为定值电阻，且R0＝R1＝R2，电流表、电压表均为理想电表．原线圈接u＝2202 sin(314t) (V)的交流电源．起初开关S处于断开状态．下列说法中正确的是(BCD)A．电压表示数为22 VB．当开关S闭合后，电压表示数变小C．当开关S闭合后，电流表示数变大D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大考点三远距离输电问题1．远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析．2．远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线．(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线. (4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝(P 2U 2)2R 线． 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的1n 2.【例1】通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变， 输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将 副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( D )A.PR kU ，1nB ．(P kU )2R ，1nC.PR kU ，1n2D ．(P kU )2R ，1n2【练习】某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是 3×106 kW ，现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( B ) A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻课后练习一．选择题1．[双]关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( BC ) A ．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等 C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈2．如图所示，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220V ，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( A ) A ．U ＝110 V ，I ＝0.2 AB ．U ＝110 V ，I ＝0.05 AC ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 AD ．U ＝110 2 V ，I ＝0.2 2 A3．[双]如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n 1，次级线圈的匝数为n 2，初级线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.20 A．下列判断中正确的是(BC )A．初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B．初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1.0 AD．电流表A2的示数为0.4 A4．如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1 000匝，副线圈匝数n2＝200匝，交流电源的电动势e＝311sin 100πt V(不考虑其内阻)，电阻R＝88 Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则(D)A．电压表的示数为62.2 VB．电流表的示数为2.5 AC．通过R的电流最大值为0.5 AD．变压器的输入电功率为22 W5．[双]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R＝22 Ω，各电表均为理想电表，副线圈输出电压的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是(BD)甲乙A．输入电压的频率为100 Hz B．电压表的示数为220 VC．电流表的示数为1 A D．电阻R消耗的电功率是22 W6．[双]如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则(AC)A．变压器的输入电压最大值是220 2 VB．正弦交变电流的周期是1×10－3 sC．变压器的输入功率是1×103 WD．电压表的示数是100 2 V7．[双]如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中R 为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表．下列结论正确的是( AD )A ．若电压表读数为6 V ，则输入电压的最大值为24 2 VB ．若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半C ．若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍D ．若保持负载电阻阻值不变，输入电压增加到原来的2倍，则输出功率增加到原来的4倍 8．[双]图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乙所示的正弦交变 电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，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( BC )A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52V C ．实现点火的条件是n 2n 1>1 000D ．实现点火的条件是n 2n 1<1 0009．如图所示，接在照明电路中的自耦变压器的副线圈上通过输电线接有三个灯泡L 1、L 2和L 3，输电线的等效电阻为R .当滑动触头P 向上移动一段距离后，下列说法正确的是( D ) A ．等效电阻R 上消耗的功率变大B ．三个灯泡都变亮C ．原线圈两端的输入电压减小D ．原线圈中电流表示数减小10．[双]如图所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S 原 来闭合，且R 1＝R 2.现将S 断开，那么交流电压表的示数U 、交流电流表的示数I 、电阻R 1上的功率P 1及该变压器原线圈的输入功率P 的变化情况正确的是( AD )A ．U 增大B ．I 增大C ．P 1减小D ．P 减小11．调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图甲中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么(D)A．由乙图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝362sin 100t(V)B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小12．[双]为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是(BD)甲乙A．u2＝1902sin (50πt) VB．u2＝1902sin (100πt) VC．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移D．为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移13．[双]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别是n1、n2，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，副线圈接定值电阻R，其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压．当单刀双掷开关由a拨向b后，下列说法正确的是(BD)甲乙A．副线圈输出电压的频率变小B．B．电压表的示数变大C．电流表的示数变小D．原线圈的输入功率变大14．[双]在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( AC ) A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大 C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比 D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比15．[双]在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S ，总长度为l ，输电线损失的电功率为P ′，用户得到的电功率为P 用，则下列关系式中正确的是( BD ) A ．P ′＝U 2SρlB ．P ′＝P 2ρlU 2SC ．P 用＝P －U 2SρlD ．P 用＝P (1－PρlU 2S)16．[双]某小型水电站的电能输送示意图如图11甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙．输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(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( AD )A ．乙图中电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt VB ．乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ，所以n 1n 2＝n 4n 3C ．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。
高考物理一轮复习 第十一章 交变电流 第2节 理想变压器 电能的输送课件
①ΔP=P-P';②ΔP= I2R =
2
(Δ)2
R=
(5)输送电流
-'
①I= ;②I= 。
12/9/2021
第四页，共四十一页。
。
。
-5知识(zhī
考点(kǎo
shi)梳理
diǎn)自诊
1.(多选)如图所示,原、副线圈匝数比为2∶1的理想(lǐxiǎng)变压器正常工作
时(
)
12/9/2021
2
有多个副线圈时,n1I1=n2I2+n3I3+…+nnIn。
第二页，共四十一页。
1
-3知识(zhī
考点(kǎo
shi)梳理
diǎn)自诊
(4)常用(chánɡ yònɡ)的变压器
①自耦变压器——调压变压器。
电压互感器:用来把高电压 变成
②互感器
低电压 。
电流互感器:用来把大电流 变成
)
关闭
A.原、副线圈匝数比为9∶
设灯泡的额定电压为
U10 ,当 U=10U0 时,因两灯泡均正常发光,故变压
B.原、副线圈匝数比为1∶9 U1 =U-U0 =9U0 ,副线圈的输出电压 U2 =U0 。
器原线圈的输入电压为
1 a
1
9
1
1 b的电功率之比为
C.
此时
和
9
∶
1
因 = ,故 = 1 ,选项 A 正确,选项 B 错误;由变压器电流关系, =
2
关闭
B
误。
12/9/2021
解析
解析
第十七页，共四十一页。
答案
-18命题(mìng
高考物理课程复习：理想变压器 电能的输送
解析 MN在匀强磁场中匀速运动,左侧回路电流
感应电流,所以A2示数为0。
I= 恒定,右侧回路中无
左
2.(2020江苏卷)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如
图所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电
流表上。则电流互感器(
)
A.是一种降压变压器
B.能测量直流电路的电流
想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的
正弦曲线如图乙所示。下列说法正确的是
(
甲
)
A.所用交变电流的频率为50 Hz
B.电压表的示数为100 V
C.电流表的示数为1.0 A
D.变压器传输的电功率为15.0 W
乙
答案 AD
解析 由题图乙可得,交变电流的周期 T=0.02 s,频率为
确;R2 中电流的最大值为√2
乙
甲
A.1 Ω
B.5 Ω
C.6 Ω
D.8 Ω
)
审题指导
关键词句
获取信息
原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3
匝数比已知,可求副线圈两端电压
输入端a、b所接电压u……如图乙所示 由图乙可知输入电压
①图甲;②灯泡L的电阻恒为15 Ω,额定电 由图甲,各用电器串并联关系和参
压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω 数已知
电压的图像,把该交流电压加在图乙中理想变压器的a、b两端。交流电流表和
交流电压表均为理想电表,R1是定值电阻,R2为用半导体热敏材料制成的传感器
(温度升高时电阻减小),其他各处电阻不计。下列说法正确的是(
)
高考物理一轮复习 专题十一 第2讲 变压器 电能的输送课件
3．(单选)(2011 年广州一模)图 11－2－5 是远距离输电的示 意图，下列说法正确的是( A )
图 11－2－5 A．a 是升压变压器，b 是降压变压器 B．a 是降压变压器，b 是升压变压器 C．a 的输出电压等于 b 的输入电压 D．a 的输出电压等于输电线上损失的电压
4．电站的输出功率 P＝104 kW，输出电压 U1＝4 kV，通过 理想变压器升压后向远处供电．已知输电导线的总电阻为 R ＝ 10 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的 4%，求变压器的匝数比．
图 11－2－8
A.nn12>nn34
B.nn12<nn43
C．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
解析：由于输电线会消耗一部分的 电压和电能，所以升压
变压器的输出电压要大于降压变压器的输入电压．
第 2 讲 变压器 电能的输送
考点 1 理想变压器 1．构造 由一个闭合铁芯、原线圈及副线圈组成．
图 11－2－1
2．工作原理：在同一铁芯上的磁通量的变化率处处相同． 3．理想变压器中的参数关系 没有漏磁和发热损失(即没有能量损失)的变压器叫理想变 压器．
(1)电压关系：在同一铁芯上只有一组副线圈时：U1＝n1 U2 n2
(4)三个决定 ①输入电压决定输出电压，当输入电压不变时，不论负载 是否变化，输出电压不变． ②输出电流决定输入电流，输入电流随输出电流的增大而 增大，随输出电流的减小而减小． ③输出功率决定输入功率，输入功率随输出功率的变化而 变化．当负载为空载时，输入功率为零．
1．(双选)(2011 年汕头一模)如图 11－2－2 甲，一理想变压 器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连 接，输入电压 u 随时间 t 的变化规律如图乙所示，副线圈仅接入 一个 10 Ω的电阻．则( )
2022高三物理高考详解详析：变压器 电能的输送
变压器 电能的输送一、理想变压器1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．2、作用：在输送电能的过程中改变电压．3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．（互感）．4、理想变压器的理想化条件及其规律．在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：tn E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222，忽略原、副线圈内阻，有 U 1＝E 1 ，U 2＝E 2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有21P P = ，而111U I P = ，222U I P =于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U ==，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）二、变压器的物理量变化的规律 1、电压规律2211n U n U =理解：（1）U 1由电源决定，U 2 随U 1和n 的变化而变化，副线圈相当于一个新电源 （2）U / n 表示单匝线圈的电压。
（类比于砌墙） 2、功率规律 2211I U I U =理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量（2）1随2的变化而变化，但1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）3、电流规律1221..n n I I =理解：R增大，I 2 减小，2 减小，1减小，I 1 减小 n 2U 2增加，I 2 增加，2增加，1增加，I 1增加 结论：I 1随I 2地变化而变化 多组副线圈（1）无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有===332211n U n U n U （类比：砌墙）（2） 332211I U I U I U +=令k n U n Un U ===332211【例1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n 1=1760匝、n 2=288匝、n 3=800 0匝，电源电压为U 1=220V 。
原创1：10.2 变压器 、电能的输送
C．若 ab 棒向右做匀加速直线运动，
则灯泡 L 中有 d→c 的电流
D．若 ab 棒向右做匀加速直线运动，
则电容器 C 上极板带正电
[随堂对点训练]
解析：若 ab 棒匀速运动，则 ab 棒切割磁场产生的电流是恒
定的，线圈产生的磁通量也是恒定的，不会引起副线圈的磁
单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随
时间 t 的变化关系如图乙所示。现将
S1 接 1、S2 闭合，此时 L2 正常发光。
下列说法正确的是
A．输入电压 u 的表达式 u＝20 2sin(50πt)V
B．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 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W
0.1 A。故原线圈中的电压、电流分别为110 V、0.2 A。
答案：A
第2节
变压器
电能的输送
电能的输送
[想一想]
照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的。可是我
们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要
显得暗些。这是什么原因呢？
提示：在用电高峰时，总电阻比深夜时小，供电线路
上的电流大，输电线上损失的电压较大，因而每盏灯
11
n2 I1 50
6×104，故 D 正确。
[答案]
ABD
远距离输电的分析思路
对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→
远距离输电线→降压变压器→用电器”或从“用电
器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。
某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降
第11章 第2讲 理想变压器 电能的输送
高考一轮总复习 • 物理
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[解析] 由理想变压器的电压与匝数关系UU12＝nn12可知，起初原、副线 圈匝数分别是 1 100 匝和 30 匝，把输出电压等于 30 V 代入公式UU′1 2＝ nn′1 2可得 n′2＝150 匝，所以需要新增 150 匝－30 匝＝120 匝，选项 A 正确。
第十一章 交变电流 传感器
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2．基本关系式 (1)功率关系：____P_入__＝__P_出____。
(2)电压关系：_Un_11_＝__Un_2_2 _。 有多个副线圈时Un11＝____Un_22_＝__Un_33_＝__…______。
(3)电流关系：只有一个副线圈时II12＝nn21。
4．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。
( ×)
第十一章 交变电流 传感器
高考一轮总复习 • 物理
二、对点激活 1．(多选)变压器线圈中的电流越大，所用 的导线应当越粗。如图所示，是降压变压器， 假设它只有一个原线圈和一个副线圈。匝数分 别为 n1 和 n2。下列说法中不正确的是( ACD ) A．n1>n2，原线圈比副线圈的导线粗 B．n1>n2，原线圈比副线圈的导线细 C．n1<n2，原线圈比副线圈的导线粗 D．n1<n2，原线圈比副线圈的导线细
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第十一章 交变电流 传感器
高考一轮总复习 • 物理
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一、堵点疏通
1．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。
( ×)
2．理想变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率，即输
入功率总等于输出功率。
( √)
11.2 变压器 电能的输送
(4)自耦变压器: 自耦变压器又称调压器,如图所示,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,理想变压器的基本关系对 自耦变压器均适用。
(5)互感器。 分为电压互感器和电流互感器,比较如下: 电压互感器 电流互感器
原理图
电压互感器 原线圈 的连接 副线圈 的连接 互感器 的作用 利用的公式
原线圈两端的电压U1是用来产生磁场的电压,即U1=n1 ; t 副线圈两端的电压U2是电磁感应产生的,即U2=n2 ,故 t U1 n1 电压关系满足 。若原线圈电路中含有用电器,则 U2 n 2
U1=U0-I1R,其中U0为输入电压,I1为通过原线圈电路的电
流,R为接入原线圈电路的电阻。
采用高压输电是为了降低输送电流,减小功率损 纠错:__________________________________________
失。 ___
(6)减小输电线的横截面积可以提高输电功率。
减小输电导线的横截面积,输电导线的电阻增大, 纠错:___________________________________________ 根据P=I2R可知损耗的电功率变大 。 _____________________________
【题眼直击】(1)额定电压相同的灯泡a和b。 (2)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→原线圈两端电压为灯泡额定电压的9倍→原、 9∶1 。 副线圈的匝数比为_____
【解析】选A、D。设灯泡的额定电压为U0,两灯均能正 常发光,所以原线圈输出端电压为U1=9U0,副线圈两端
线圈两端依然有电压 。 ___________________
(4)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。
2021高考物理鲁科版新课程一轮复习：11.2第2讲 变压器 电能的输送
(1)设计输电线路时，输送功率相同的情况下，输送电压U越大，输电导线产
生的损耗功率越大。 ( × )
(2)增大输电导线横截面积有助于减少输电过程中的电能损失。 ( √ )
(3)用户开启用电器越多，输电导线损耗功率越大。 ( √ )
(4)用户开启用电器越多，通过发电机线圈的电流越大。 ( √ )
(5)输电导线损耗功率为P= U2 。
第2讲 变压器 电能的输送
内容索引
必备知识·自主学习 关键能力·题型突破 核心素养测评
【知识建构】 一、理想变压器 1.构造和原理(如图所示)： (1)主要构造：由原线圈、副线圈和_闭__合__铁__芯__组成。 (2)工作原理：电磁感应的_互__感__现__象__。
2.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)
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， 功率关系 即P入=_P_出_
基
电压关系
原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式： 副线圈的个数无关
U1 n，1 与负载、
U2 n2
本
关 系
二、远距离输电 1.输电过程(如图所示)：
电厂→升压变压器→高压线路→降压变压器→用户。
2.功率损失： (1)ΔP=P-P′。 3.电压损失：
(2)ΔP=_I_2R_= （U）2 。
R
(1)ΔU=U-U′。 (2)ΔU=_I_R_。
4.输送电流：
(1)I= P 。
U
(2)I= U U 。
R
【情境辨析】 发电厂电能输送原理如图所示。
油，要想点灯，必须加油！
人教版高三物理小专题复习 11.2变压器 电能的输送
因为是降压变压器,则n1>n2,当原、副线圈减少相同匝
数时,由数学知识可知 1 变大,则U2减小,故灯泡变暗,
2
选项A、C错误,B正确;根据
I1 n2
可知通过原、副线
I2 n1
圈电流的比值变小,选项D错误。故选B。
【加固训练】 (多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理 想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压, 其瞬时值表达式为u1=220 2 sin100πtV,则 ( )
，U2变
②副线圈电流分析:R不变,U2变化,故I2=
U2 R
发生变
化。
③功率分析:根据P2=
U22 R
,P2发生变化,再根据P1=P2,
故P1变化。
④原线圈电流分析:根据P1=U1I1,U1不变,故I1发生变
化。
2.分析变压器动态问题的基本思路:
【高考命题探究】 【典例2】 (多选)如图所示,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 ( )
,
可得通过原线圈的电流为1A,B选项正确;原线圈的输入
功率为P=U1I1=220W,A选项错误;交流电的周期为 T= 2=0.02s,D选项错误。
2. (多选)如图所示,理想变压器初级线圈的匝数为n1, 次级线圈的匝数为n2,初级线圈的两端a、b接正弦交流 电源,电压表V的示数为220V,负载电阻R=44Ω,电流表
【解析】选A、B、D。灯泡正常发光,副线圈电流为I= 9 A=0.5A,所以副线圈两端电压U=18V+0.5×4V=20V,