赢在高考2018高中物理一轮复习 10.2 理想变压器电能的输送新人教版选修3-2

合集下载

(安徽专用)高考物理一轮复习第十章交变电流第二节理想变压器电能的输送教学案新人教版

第二节理想变压器电能的输送一、变压器 1．构造由__________、__________和____________组成。

2．原理利用电磁感应的____现象。

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)基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P 入＝__________电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，公式：U 1U 2＝______，与负载、副线圈的个数无关电流关系 (1)只有一个副线圈时：I 1/I 2＝________；(2)有多个副线圈时：由P 入＝P 出得I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…＋I n U n 或I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…＋I n n n频率关系 f 1＝f 2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常见的变压器(1)自耦变压器——调压变压器 (2)互感器(如图所示)①电压互感器：用来把______电压变成______电压。

②电流互感器：用来把______电流变成_______电流。

二、电能的输送如图所示，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 ′。

1．输电电流I ＝__________＝P ′U ′＝U －U ′R 线2．输电导线损耗的电功率P 损＝I 2·R 线＝____________ 即在输送功率一定时，输电电压增大为原来的n 倍，输电导线上损耗的功率就减少为原来的______。

3．输电导线损耗的电压U损＝I·R线＝____________。

1．(2012·福州质检)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路。

当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12 mA，那么安培表A2的读数是( )A．0 B．3 mA C．48 mA D．与R值大小无关2．(2012·华南师大附中模拟)在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。

高考物理一轮复习专题10.2 变压器电能的输送教学案-人教版高三全册物理教学案

专题10.2 变压器电能的输送1．了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。

2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。

3．知道远距离输电过程，知道降低输电损耗的两个途径。

了解电网供电的优点和意义。

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．基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出。

(2)电压关系：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＋…＋U n I n 。

4．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。

二、远距离输电1．输电过程(如图2所示)图22．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 。

3．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR4．功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 5．输送电流(1)I ＝PU ；(2)I ＝U －U ′R。

高频考点一理想变压器基本关系的应用例1．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图2所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )图2A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13 答案 A【变式探究】用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图象如图3所示，则( )图3A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin (100πt ＋π2) A 答案 A【举一反三】如图4，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图4A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W答案 D解析由ω＝2πf ＝100π rad/s 得：f ＝50 Hz ，A 错．有效值U 1＝12 V ，又因为U 2U 1＝n 2n 1得：U 2＝6 V ，I 2＝U 2R L ＝1 A ，选项B 、C 错．由能量守恒得P 1＝P 2＝U 2I 2＝6 W ，D 选项对．【变式探究】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5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U 2和I 1分别约为( )图5A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A 答案 B【方法规律】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 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．高频考点二理想变压器的动态分析例2．如图9所示电路中，变压器为理想变压器，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．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )图9A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动答案 D解析由于a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，故电压表V 1示数不变，选项A 错误；由理想变压器原理公式U 1U 2＝n 1n 2且U 1、n 1、n 2不变，则U 2不变，即V 2的示数不变，V 3的示数U 3＝U 2－I 2R 0应减小，故选项B 错误；由公式I 1I 2＝n 2n 1得：n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1＝0.80.2＝4，则n 1＞n 2，该变压器起降压作用，故C 错误；又I 2＝U 2R 0＋R ，I 2增大，R 应减小，故滑片应沿c →d 方向滑动，故D 正确．【变式探究】 (多选)如图10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R 0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( )图10A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小答案 BC【举一反三】 (多选)如图11，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电压分别为U ab 和U cd ，则( )图11A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小C ．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍答案 BD解析变压器的变压比U 1U 2＝n 1n 2，其中U 1、U 2是变压器原、副线圈两端的电压．U 1＝U ab ，由于二极管的单向导电特性，U cd ≠U 2，选项A 错误．增大负载电阻的阻值R ，负载的电功率减小，由于P 入＝P 出，且P 入＝I 1U ab ，所以原线圈上的电流I 1减小，即电流表的读数变小，选项B 正确．c 、d 端的电压由输入电压U ab 决定，负载电阻R 的阻值变小时，U cd 不变，选项C 错误．根据变压器上的能量关系有E 输入＝E 输出，在一个周期T 内，二极管未短路时有U ab I 1T ＝U 2R ·T 2＋0(U 为副线圈两端的电压)，二极管短路时有U ab I 2T ＝U 2RT ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确．【变式探究】图12甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电．图甲中R t 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．则下列说法正确的是( )图12A ．图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51sin 50πt VB ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．变压器输入、输出功率之比为1∶4D ．R t 处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大答案 B高频考点三远距离输电问题例3．(多选)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( )A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比B ．输送电压越高，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答案 AC解析输电线路上损失电压ΔU ＝Ir ，在r 一定时，ΔU 和I 成正比．若U 越高，I ＝P U，I 越小，那么ΔU 越小．输电线路上损失的功率ΔP ＝I 2r ，当P 一定时，I ＝P U，所以ΔP ＝(P U )2r ，即ΔP 和U 的平方成反比，跟I 的平方成正比，故A 、C 正确．【变式探究】如图15所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )图15A ．用户用电器上交流电的频率是100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小答案 D【举一反三】(多选)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T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻为R ＝1 kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(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10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( )A ．T 1原、副线圈电流分别为103A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220 V 、60 W)正常发光答案 ABD解析远距离输电的模型如图所示． T 1原线圈的电流为I 1＝P 1U 1＝4 000×1034 000A ＝1×103 A ，输电线上损失的功率为P 损＝I 22R ＝10%P 1，所以I 2＝ 10%P 1R＝ 4 000×103×0.11×103 A ＝20 A ，A 正确；T 1的变压比为n 1n 2＝I 2I 1＝20103＝150；T 1副线圈的电压为U 2＝50U 1＝2×105 V ，T 2原线圈的电压为U 3＝U 2－I 2R ＝2×105 V －20×103 V ＝1.8×105 V ，B 正确；T 2的变压比为n 3n 4＝U 3U 4＝1.8×105220＝9×10311，C 错误；能正常发光的灯泡盏数为N ＝90%P 160＝6×104，D 正确． 1．【2016·全国卷Ⅰ】一含有理想变压器的电路如图1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 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1A ．2B ．3C ．4D ．52．【2016·全国卷Ⅲ】如图1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1A ．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，则输入电压U ＝10U 0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端的电压U 1＝U －U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，所以原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝9∶1，A 正确，B 错误；原、副线圈的电流之比I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 错误，D 正确．3．【2016·天津卷】如图1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( )图1A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大4．【2016·江苏卷】一自耦变压器如图1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U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )图1A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高【答案】C 【解析】根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有U 1U 2＝n 1n 2，这里n 2< n 1，所以U 2 <U 1.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2变小，n 1不变，而原线圈两端电压U 1也不变，因此U 2降低，选项C 正确．5．【2016·四川卷】如图1所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图1A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变1.【2015·海南·10】4．如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R =11R 0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R =5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V ，则A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24VC ．原线圈两端原来的电压有效值约为68VD ．原线圈两端原来的电压有效值约为48V【答案】AD2.【2015·江苏·1】5．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V 交变电流改为110V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为（）A ．200B ．400C ．1600D ．3200【答案】B 【解析】根据变压器的变压规律2121n n U U =，代入数据可求副线圈匝数为400，所以B 正确。

高考物理一轮复习课件：10.2变压器电能的输送(人教版)

4.(2012年安徽淮北模拟)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,电阻R=88 Ω.原线圈接入一电压u=220 2
sin 100πt(V)的交流电源,电压表和电流表对电路的影响可忽略不计,
则 ( )
A.t=1 s的时刻,电压表的示数为0 B.电流表的示数为2.5 A C.变压器的输入功率为22 W
确. 【答案】AC
知识建构
技能建构
2.(2012年河北衡水模拟)如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压-时间图象.原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,串联
在原线圈电路中交流电流表的示数为1 A,则 (
)
A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为220 V B.变压器输出端所接电压表的示数为22 2V C.变压器输出端交变电流的频率为50 Hz
知识建构技能建构
D.原线圈输入功率减小【解析】由于变压器原、副线圈的匝数不变,原线圈输入有效值
恒定的交流电压,则副线圈两端的输出电压也是不变的,当S闭合,
并联了一个灯泡,电路的电阻减小,流过R的电流增加,则R两端的电压增加,原线圈中的电流也增加,原线圈输入功率增大. 【答案】B
知识建构
技能建构
知识建构技能建构
D.副线圈交变电流的频率是100π Hz
U1 【解析】电压表示数应该为有效值,由 U 2
U
可得:U2=44 V,A错误;I
n1 = n2
2 2= =0.5 A,故I1= n1 I2=0.1 A,即电流表示数为0.1 A,B错误;对于理想 R
n2
变压器,电源的输入功率与输出功率相等,由P=UI可知C正确;根据f
= = Hz=50 Hz可知D错误. 2 2

高考物理一轮复习理想变压器电能的输送习题新人教

第十一章第2讲理想变压器电能的输送1．(2020·北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin100πt(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21，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是导学号 21992746( B )A ．原线圈的输入功率为2202WB ．电流表的读数为1AC ．电压表的读数为110 2 VD ．副线圈输出交流电的周期为50s [解析] 由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为2202V ，故有效值为U 1＝220V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故副线圈电压的有效值U 2＝110V ，故输出功率P 2＝U 22R ＝220W ，再由输入功率等于输出功率知，P 1＝P 2＝220W ，A 错误；根据欧姆定律知，I 2＝U 2R ＝2A ，I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝1A ，故电流表读数为1A ，所以B 正确；电压表的读数为有效值，即U 2＝110V ，C 错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π(rad/s)，又T ＝2πω，解得T ＝0.02s ，所以D 错误。

2．(2020·四川理综)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则导学号 21992747( B )A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变[解析] 设原、副线圈减少的匝数均为n ，则根据变压比有，U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 2′＝n 1－n n 2－n ，由于U 2′＝n 2－n n 1－nU 1，U 2＝n 2n 1U 1，因此U 2′小于U 2，即副线圈两端的电压变小，小灯泡变暗，A 错误，B 正确；由于匝数比变化，因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线圈电流的比值均发生变化，C 、D 错误。

人教版高中物理一轮复习课件：10.2变压器电能的输送

【解题指南】解答本题应从以下三点重点把握： (1)画出远距离输电的模型图，并在图上标出各个参量. (2)根据P=UI计算输电电流. (3)根据升压变压器和降压变压器原、副线圈的电压、电流和功率关系列式求解.
【自主解答】选A、B、D.远距离输电的模型如图所示.
T1原线圈的电流为
I1
=
P1 U1
=
3.基本关系 (((②123有)))电功电多压率流个关关关副系系系线：：：圈①PUU时入12只：==有__U__nn1一__I12P__1出个_=_.__副___.线_U_2圈_I_2时+_U_:3_I_I3I_12+_…=___+__Un_n_n12_I__n_.__. 4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——也叫__调__压___变压器.
A.变压器的输入电压最大值是220 2 V B.正弦交变电流的周期是1×10-3 s C.变压器的输入功率是1×103 W D.电压表的示数是100 2 V
4
00010A3 ,A输=1电1线03上损失的
4 000
功率为P损=I22R=10%P1,所I以2 =
10%P1 = R
4
000 103 1103
0.1
A
=20
A，选项A正确；T1的匝数比为nn12
=
I2 I1
20 = 103
=；51T0 1
上副线圈的电压为U2=50U1=2×105 V,T2原线圈的电压为U3=U2-
U2 n2
n1 n2 n3
(2)功率切入法：理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，当变压器有多个副线圈时，P1=P2+P3+… (3)电流切入法：由 I 知P ，对只有一个副线圈的变压器有，当变II12压= nn器12 有多个副线圈时U 有n1I1=n2I2+n3I3+…

高考物理人教版一轮总复习配套课件 10.2 变压器电能的输送

［例1］如图10-2-2所示，理想变压器原线圈输入电压u＝ Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器， V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和 A2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( ) 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不变、I1变小
C
方法点拨:分析这类问题的基本思路： (1)首先抓住各量的决定因素：U1由电源决定，U2由输入电压U1及匝数比决定：U2=(n2/n1)U1；I2由输出电压U2及负载电阻R决定：I2=U2/R；I1由I2及匝数比决定：I1=(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流电路中的动态分析方法即可。
1.图10-2-3甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1, 电阻R=20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图10-2-5乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时 L2 D 正常发光。下列说法正确的是 )t ) u 20 2 (sin( 50 A.输入电压u表达式 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
图10-2-2
思路点拨：搞清次级回路的电路结构，次级线圈相当于电源，从变化的局部开始分析，到整个电路的各量变化，注意电压之比与匝数有关；输出功率的变化，决定输入功率的变化。
在交变电流中电压表和电流表显示的都是有效值，A、 B均错误；由理想变压器可知，副线圈两端电压U2不变，从电路可知当滑片P向下移动时，电阻变小，电流增大，所以C正确，D错误。

赢在高考高中物理一轮复习10.2理想变压器电能的输送课件新人教版选修32

为热能,出现功率损失,ΔP=I2R 线.
(2)电压损失:远距离输送电能,线路中电阻 R 上消耗部分电压,ΔU=IR 线.
2.减小功率损失和电压损失的方法
(1)减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料,加大导线的横截面
积.
P
(2)提高输电电压,减小输电电流.输送功率一定时,线路电流 I=U,输电线
P2 R线
(yàodiǎ
n)二
要点
(yàodiǎn)
三
第十八页，共40页。
要点
(yàodiǎ
n)一
要点
(yàodiǎ
n)二
要点
(yàodiǎn)
三
要点三电能输送问题
1.电能输送示意图
2.分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系
(1)功率关系:P1=P2,P1'=P2'
P2=P2'+P 线.
U
n
I
(2)电流、电压关系:U1 = n1 = I2
B.只将 P 逆时针转动,灯泡变亮
C.只将 Q 向上移动,灯泡变亮
D.只将 Q 向下移动,灯泡变亮
第十六页，共40页。
要点
(yàodiǎn)
一
要点
(yàodiǎn)
二
要点
(yàodiǎn)
三
解析:原线圈电压、匝数不变,只将 P 顺时针转动,副线圈匝数变小,则电
U2
压 U2 变小,根据 P= 知灯泡功率变小,灯泡变暗,A 项错误;只将 P 逆时针转
相等,即 P1=P2.在输入电压 U1 一定的情况下,当负载电阻 R 增大时,I2 减小,
则变压器的输出功率 P2=U2I2 减小,输入功率 P1 也将相应减小;当负载电阻 R

(新课标)高考物理一轮总复习第十一章第二讲变压器电能的输送练习(含解析)

变压器电能的输送[A 组·基础题]1．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝5∶1，其原线圈接一交流电源，电压u ＝2202sin 100πt V ，副线圈接一电动机，电阻为11 Ω.若电流表A 2示数为1 A ，电表对电路的影响忽略不计，则( B )A ．交流电的频率为100 HzB ．电动机输出功率为33 WC ．电流表A 1示数为5 AD ．变压器原线圈的输入功率为33 W2．(2018·广东高考一模)在如图所示的电路中，理想变压器原线圈匝数n 1＝600匝，副线圈的匝数n 2＝120匝，当原线圈接入u ＝180sin 50πt V 的正弦式交变电流时，下列判断正确的是( C )A ．正弦式交变电流的频率为50 HzB ．副线圈两端电压为36 VC ．当滑动变阻器滑片向b 端滑动时，灯泡消耗的电功率一定增大D ．当滑动变阻器滑片向a 端滑动时，滑动变阻器消耗的总电功率一定增大解析：正弦交流电的频率为f ＝ω2π＝50π2π＝25 Hz ，A 错误；原线圈两端电压为U 1＝1802＝90 2 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈两端电压为U 2＝18 2 V ，B 错误；当滑动变阻器滑片向b 端滑动时，灯泡两端的电压增大，故小灯泡消耗的电功率一定增大，C 正确；滑动变阻器滑片向a 端滑动过程中，其连入电路的电阻分为两部分，一部分增大，一部分减小，所以其消耗的总功率不一定增大，D 错误．3．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，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( B )A．ab接MN、cd接PQ，I ab＜I cdB．ab接MN、cd接PQ，I ab＞I cdC．ab接PQ、cd接MN，I ab＜I cdD．ab接PQ、cd接MN，I ab＞I cd4．如图，一理想变压器原线圈接正弦式交流电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均标有“36 V 6 W”字样，此时L1恰好正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.5 A，下列说法正确的是( D )A．原、副线圈匝数之比为3∶1B．变压器的输入功率为12 WC．电压表的示数为9 VD．若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小5．(多选)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin 314t V的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统，其中R2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，电流表A2是值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)，R3是一定值电阻．当传感器R2所在处出现火情时，下列说法正确的是( BD )A．变压器的输入功率不变B．变压器的输入功率增大C．电流表A1的示数增大，电压表V1的示数增大D．电流表A2的示数减小，电压表V2的示数减小6．(多选)(2019·山西榆社中学联考)如图所示，理想变压器原、副线的匝数比n1∶n2＝22∶1在a、b端加上一交变电压u＝2202sin 100 πt V，通过小灯泡的电流为0.3 A，小灯泡正常发光，则下列说法正确的是( AD )A．小灯泡的额定功率为3 WB．小灯泡的额定功率为66 WC．将滑动变阻器的滑片稍微下移，灯泡会变暗D．将滑动变阻器的滑片稍微下移，变压器的输入功率将变小7．(多选)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝210T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计，线框平面与磁感线垂直，以此时刻为计时起点，线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V 60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是( BD )A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B．线框中交变电压瞬时值的表达式为e＝5002·sin 200t VC．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D．变压器允许输出的最大功率为5 000 W[B组·能力题]8. 如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原线圈接一正弦交变电流，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，则当该装置附近有火源而导致其所在位置温度升高时(不考虑仪器的损坏)( B )A．电流表示数不变B．电压表的示数不变C．R0的功率变小D．变压器的输出功率减小9．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计．从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202·sin 100πt V．下列说法中正确的( C )A ．t ＝1600 s 时，电压表的示数为220 V B ．t ＝1600s 时，a 、c 两点间电压瞬时值为110 V C ．滑动变阻器滑片向上移，电压表的示数不变，电流表的示数减小D ．单刀双掷开关由a 扳向b ，电压表的示数不变，电流表的示数减小10．(多选)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝22T ，单匝矩形线圈面积S ＝1 m 2，电阻r ＝10 Ω，绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接．V 为理想交流电压表，A 1、A 2为理想交流电流表，L 1、L 2为两个完全相同的电灯泡，灯泡上标有“20 V 20 W”的字样且均正常发光，电流表A 1的示数为1 A ．则以下说法正确的是( AC )A ．电流表A 1、A 2的示数之比为1∶2B ．理想电压表原、副线圈的匝数之比为1∶2C ．线圈匀速转动的角速度ω＝100 rad/sD ．电压表的示数为40 2 V11．(多选)如图甲所示，空间中存在一水平方向的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ，一矩形线圈绕水平中心轴P 匀速转动，转动角速度ω＝10 2 rad/s ，线圈面积S ＝0.3 m 2，匝数n ＝4，现把甲图产生的交流电加在乙图的a 线圈两端，铁芯上的另一线圈b 与一个标有“12 V 9 W”的小灯泡相连．线圈a 与b 的匝数之比为1∶2.甲图中的矩形线圈从图示位置运动开始计时，不计所有导线的电阻，则( BD )A ．线圈转动产生的感应电动势e ＝62sin 102t VB ．线圈绕P 转动时的电动势等于绕另一平行于P 轴的Q 轴转动时的电动势C ．小灯泡恰好正常发光D ．小灯泡不能正常发光12．(多选)(2019·长春实验中学开学考试)含有理想变压器的电路如图所示，L 1、L 2、L 3均为“24 V 2 W”的灯泡，V 为理想交流电压表，a 、b 端接正弦交流电压源(输出电压的有效值恒定)．当开关S 闭合时，灯泡均正常发光．下列说法正确的是( BD )A ．变压器原、副线圈匝数比为1∶2B ．电压表的示数为72 VC ．变压器的输入功率为8 WD ．若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡L 1可能会烧毁解析：每个灯泡的额定电流：I L ＝P L U L ＝224 A ＝112 A ，则原线圈的电流为I 1＝112A ，副线圈的电流为I 1＝16 A ，则n 1n 2＝I 2I 1＝21，选项A 错误；变压器次级电压为24 V ，则根据匝数比可得初级电压为U 1＝n 1n 2U 2＝48 V ，则电压表读数为48 V ＋24 V ＝72 V ，选项B 正确；变压器的输入功率：P 1＝U 1I 1＝4 W ，选项C 错误；副线圈上再并联一个相同的灯泡L 4，则副线圈电流增大，则原线圈电流也增大，超过额定电流，灯泡L 1可能烧坏，故D 正确．13．(2019·河南中原名校质检)2017年8月，广东省受台风“天鹤”影响，造成大面积停电．某通讯公司准备的应急供电系统如图所示，图中T 1、T 2分别为理想的升压变压器和降压变压器，R 表示输电线电阻，I 表示电流，U 表示线圈两端电压，n 表示线圈的匝数，下列说法正确的是( D )A ．如果发电机的输出功率为P ，则P ＝U 1I 1＝U 2I 2＝U 4I 4B ．若n 1∶n 2＝n 4∶n 3，则有U 1＝U 4C ．用户消耗的功率越大，输电线上消耗的功率越小D ．如果发电机的输出功率为P ，则输电线上消耗的功率为P 2U 22R 解析：由于输电线需要消耗一部分电能，故发电机的输出功率P ＝U 1I 1＝U 2I 2＞U 4I 4，A 错误；输电线上有电压降，所以n 1n 2＝U 1U 2，U 2＝ΔU ＋U 3，n 3n 4＝U 3U 4，即U 1ΔU ＋U 3＝U 4U 3，故U 1≠U 4，B 错误；根据P ＝UI 可知I 2＝P U 2，可知输电线上损耗的功率ΔP ＝I 22R ＝P 2U 22R ，用户消耗的功率越大，则发电机输出功率越大，输电线上消耗的功率越大，C 错误，D 正确．。

步步高高考物理一轮复习(新课标)同步测试：10-2变压器电能的输送

第2讲变压器电能的输送1．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，电池和交变电源的电动势都为6 V，内阻均不计．下列说法正确的是()．图1A．S与a接通的瞬间，R中无感应电流B．S与a接通稳定后，R两端的电压为0C．S与b接通稳定后，R两端的电压为3 VD．S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为2∶1解析S与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电流，A错误；S与a接通稳定后，理想变压器的原线圈电流稳定不变，副线圈电压为零，B正确；S与b 接通稳定后，根据U1∶U2＝n1∶n2，可得R两端的电压为3 V，C正确；原、副线圈的频率相同，D错误．答案BC2．如图2所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是()．图2A．这是一个升压变压器B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 VD．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小解析根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V ，输出电压为12 V ，该变压器为降压变压器，故选项A 错误，选项B 正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C 错误；由理想变压器的输出功率等于输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D 错误．答案 B3．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，○V 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( )图3A ．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>1 000 D ．实现点火的条件是n 2n 1<1 000 解析交流电压表测的是交流电的有效值，对正弦交流电，其电压有效值 U ＝U m 2，所以B 正确、A 错误；根据题意，副线圈电压峰值大于5 000 V 时就可以点燃气体，对理想变压器n 2n 1＝U 2m U 1m>5 0005＝1 000，C 正确、D 错误．答案 BC4．如图4所示，有一台交流发电机E，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()．图4A．U2减小，U4变大B．U2不变，U3变小C．P1变小，P2变小D．P2变大，P3变大解析当用户消耗的电功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P1增大，输入电压U1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U2不变，由于P1增大，由P1＝U1I1＝P2＝U2I2可得，I1增加，P2、I2增加，由闭合电路欧姆定律得：U3＝U2－I2R，故U3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U3减小，U4减小，A错误，B正确；由于用户消耗的电功率增加，即P4增加，理想变压器无功率损耗可得：P3＝P4，功率P3也增加，故C错误，D正确．答案BD5．一个不计电阻的矩形线圈绕在其平面内并且垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势图象如图5所示，并且接在原、副线圈匝数比为n1n2＝13的理想变压器原线圈两端，则()．图5A．变压器副线圈两端的电压为U2＝108 VB．感应电动势的瞬时值表达式为e＝362sin 10πt VC ．t ＝0.2 s 时穿过线圈平面的磁通量变化率最大D ．t ＝0.1 s 时穿过线圈平面的磁通量最大解析由题图象可知感应电动势的最大值为E m ＝36 2 V ，感应电动势的有效值为E ＝E m 2＝36 V ，根据n 1n 2＝13可计算得U 2＝108 V ，A 对；由图象可知周期T ＝0.4 s ，ω＝2πT ＝5 π，B 错；由图象可知t ＝0.1 s 时线圈平面和磁场方向平行，穿过线圈平面的磁通量最小为零，D 错；t ＝0.2 s 时线圈的感应电动势为零，穿过线圈平面的磁通量变化率最小，C 错．答案 A6．图6甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．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S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常发光．下列说法正确的是( )图6A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin (50πt ) VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W解析由图象可知U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，故ω＝2πT ＝100π rad/s ，即输入电压u的表达式u＝202sin (100πt)V，所以A项错误．断开S2后两灯泡串联，总电压仍为4 V，所以L1、L2均不能正常发光，B项错误．根据P入＝P出＝U2R可知断开S2后R增大，P入变小，C项错误．若S1接2，由P＝U2R可得P＝4220W＝0.8 W，故答案为D.答案 D7．如图7所示，图(a)中的变压器是一理想变压器，其输出端输出电压信号如图(b)所示(图线为正弦曲线)，电路中电阻R＝55 Ω，图中交流电流表、交流电压表为理想电表，其中电流表A1与电流表A2的读数之比为1∶4，下列说法中正确的是()．图7A．电压表V1的示数为880 VB．电压表V2的示数为220 2 VC．原线圈输入功率为220 WD．原线圈中交变电压的频率为100 Hz解析由题图(b)可知交流电的有效值为220 V，电压表V2测副线圈两端电压，故示数为220 V，B错；交流电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，D错；根据U1I1＝U2I2得：U1＝880 V，A对；副线圈的输出功率为U22R＝880 W，等于原线圈的输入功率，故C错．答案 A8．如图8所示，T为理想变压器，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(光照增强，电阻减小)，原线圈两端接恒压正弦交流电源，当光照增强时()．图8A．电压表V1示数变小B．电压表V2示数变大C．电流表A1示数变大D．电流表A2示数变大解析变压器的输入电压一定，则输出电压不变，电压表V1的示数不变，A 选项错；当入射光增强时，光敏电阻R3的阻值迅速减小，变压器的负载总阻值减小，则由P出＝U2R总＝I22R总知，变压器的输出功率增加了，电流表A2的示数变大了，D选项对；再由P入＝UI1＝P出知，电流表A1的示数变大，C 选项对；变压器的输出电压不变，而R1两端的电压增加了，则电压表V2的示数变小，B选项错．答案CD9．2011年9月28日，中国第二条特高压交流电项目获批，国家电网副总经理舒印彪表示：该公司第二条特高压交流电项目已获得发改委批准，投资规模、线路长度和输电容量都比之前项目大一倍以上．如图9所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是()图9A．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小B．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比n1n2＝116D．用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W解析由U1U2＝n1n2知U1不变时，U2也不变，故B错误；由U3＝U2－P1U2R知，电站的输出功率突然增大，U3减小，又U3U4＝n3n4，故U4也减小，A正确；I1＝P1U1＝400 A，I2＝ΔPR＝25 A，I2I1＝n1n2＝25400＝116，所以C正确；用10 000V高压输电，即U2′＝10 000 V，I2′＝P1U2′＝10 A，ΔP′＝I2′2R＝8×102W，所以D错误．答案AC10．如图10所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝2 10T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V,60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是()．图10A．图示位置穿过线框的磁通量变化率不为零B．线框中产生交变电压的表达式为u＝5002sin (200t) VC．变压器原、副线圈匝数之比为50∶11D．允许变压器输出的最大功率为2 200 W解析图示位置穿过线框的磁通量最大，但由于没有边切割磁感线，所以无感应电动势，磁通量的变化率为零，A选项错误；线框中交变电压u＝NBSωsinωt＝5002sin (200t) V，B选项正确；变压器原、副线圈匝数之比n1n2＝U1U2＝500220＝2511，C 选项错误；变压器输出的最大功率等于输入的最大功率P ＝UI ＝500×10 W ＝5 000 W ，D 选项错误．答案 B11．某同学自制变压器，原线圈为n 1匝，在做副线圈时，将导线ab 对折后并在一起，在铁芯上绕n 2圈，从导线对折处引出一个接头c ，连成如图11所示电路．S 为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u 1＝U m sin ωt (V)的交流电源．下列说法正确的是 ( )．图11A ．S 接b 时，电压表示数为2n 2U mn 1B ．S 接c 时，电压表示数为2n 2U m 2n 1C ．S 接c 时，滑动触头P 向下移动，变压器输入功率变大D ．S 接c 时，滑动触头P 向上移动，变压器输入电流变大解析 S 接b 时，副线圈属于双线绕法，不论原线圈中交流电源如何变化，副线圈中都不会产生感应电动势，所以电压表示数为零，选项A 错误；S 接c 时，根据理想变压器的电压比关系U 1∶n 1＝U 2∶n 2，且U 1＝U m 2，解得U 2＝2n 2U m2n 1，选项B 正确；S 接c 时，滑动触头P 向下移动，连入电路的有效电阻增大，P 入＝P 出＝U 22R 减小，选项C 错误；滑动触头P 向上移动，连入电路的有效电阻减小，副线圈中的电流I 2＝U 2R 增大，因U 2I 2＝U 1I 1，所以变压器输入电流I 1变大，选项D 正确．答案 BD12．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h.求：(1)输电效率η和输电线的总电阻r ；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？解析 (1)输送功率P ＝500 kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12 000 kW·h输电线上损失的电能ΔE ＝4 800 kW·h终点得到的电能E ′＝E －ΔE ＝7 200 kW·h ，所以输电效率η＝E ′E ＝60%输电线上的电流I ＝P U ＝100 A输电线损耗功率P r ＝I 2r ，其中P r ＝ΔE t ＝200 kW得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率P r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ∝1U 2 原来P r ＝200 kW ，现在要求P r ′＝10 kW ，解得输电电压应调节为U ′＝22.4 kV .答案 (1)60% 20 Ω (2)22.4 kV。

2018版高考物理新课标一轮复习教师用书：第十章交变

第2讲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，变压器是由和绕在铁芯上的组成的.(2)原理：电磁感应的互感现象. 2.基本关系式(1)功率关系： . (2)电压关系： . 有多个副线圈时U 1n 1＝ .(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＝ . 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：把高电压变成 .电流互感器：把大电流变成 .答案：1.(1)闭合铁芯两个线圈 2.(1)P 入＝P 出 (2)U 1n 1＝U 2n 2U 2n 2＝U 3n 3＝… (3)U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 3.(2)低电压小电流知识点二远距离输电 1.输电过程(如图所示)2.电压损失(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝ .3.功率损失(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝＝ΔU2R.答案：2.(2)IR 3.(2)I 2R(1)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值.( ) (2)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.( ) (3)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.( ) (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.( ) (5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失.( ) (6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.( )(7)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大.( ) 答案：(1)√ (2) (3) (4) (5)√(6)√ (7)√等效负载电阻等效电阻：U 1U 2＝n 1n 2，对于一原一副结构的变压器，又有I 1I 2＝n 2n 1，从输入端看，等效电阻R ′＝U 1I 1＝(n 1n 2)2U 2I 2＝(n 1n 2)2R 2，R 2是副线圈负载电阻.考点理想变压器基本关系的应用1.基本关系(1)P 入＝P 出(有多个副线圈时，P ＝P 2＋P 3＋…). (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(只适合一个副线圈)，n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…(多个副线圈). 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.[典例1] (2018·新课标全国卷Ⅲ)(多选)如图所示，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[解题指导] 两灯均正常发光，U a ＝U b ＝U 灯，U ＝U a ＋U 1＝10U 灯，则U 1＝9U 灯.[解析] 因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯泡额定电压的10倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为9∶1，由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为9∶1，A 项正确，B 项错误；由理想变压器变流规律可知，原、副线圈的电流比为1∶9，由电功率P ＝UI 可知，a 和b 的电功率之比为1∶9，C 项错误，D 项正确.[答案] AD[变式1] 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A.U ＝66 V ，k ＝19B.U ＝22 V ，k ＝19C.U ＝66 V ，k ＝13D.U ＝22 V ，k ＝13答案：A 解析：设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，则I 1I 2＝n 2n 1＝13，故k ＝I 21RI 22R ＝19.设原线圈两端的电压为U 1，则U 1U 2＝n 1n 2＝31，故U 1＝3U ，而原线圈上电阻分担的电压为13U ，故U3＋3U ＝220 V ，解得U ＝66 V.选项A 正确.关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变恒定的直流电压.(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)当原线圈中串联电阻(或灯泡)时，U 1为加在原线圈两端的电压，并不是电源的电压. 考点变压器电路的动态分析1.匝数比不变的情况(如图甲所示)(1)U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2可以得出不论负载电阻R 如何变化，U 2不变. (2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据I 1I 2＝n 2n 1可以判断I 1的变化情况. (3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化情况.甲乙2.负载电阻不变的情况(如图乙所示) (1)U 1不变，n 1n 2发生变化，U 2变化. (2)R 不变，U 2变化，I 2发生变化.(3)根据P 2＝U 22R和P 1＝P 2，可以判断P 2变化时，P 1发生变化，U 1不变时，I 1发生变化.考向1 变压器匝数比不变时的动态分析[典例2] (2018·新课标全国卷Ⅰ)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为 3 Ω、1 Ω 和4 Ω，A 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( )A.2B.3C.4D.5[解析] 设理想变压器原、副线圈匝数比值为k ，根据题述，当开关S 断开时，电流表示数为I ，则由闭合电路欧姆定律得，U ＝IR 1＋U 1.由变压公式U 1U 2＝k 及功率关系U 1I ＝U 2I 2，可得I 2I＝k ，即副线圈输出电流为I 2＝kI ，U 2＝I 2(R 2＋R 3)＝kI (R 2＋R 3).当开关S 闭合时，电流表示数为4I ，则有U ＝4IR 1＋U ′1.由变压公式U ′1U ′2＝k 及功率关系U ′1·4I ＝U ′2I ′2，可得I ′24I＝k ，即副线圈输出电流为I ′2＝4kI ，U ′2＝I ′2R 2＝4kIR 2；联立解得k ＝3，选项B 正确.[答案] B考向2 变压器负载电阻不变时的动态分析[典例3] (2018·四川卷)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变[解析] 设原、副线圈减少的匝数均为n ，则根据变压比有，U 1U 2＝n 1n 2，U 1U ′2＝n 1－nn 2－n，得U ′2＝n 2－n n 1－n U 1，U 2＝n 2n 1U 1，因此U ′2 小于U 2，即副线圈两端的电压变小，小灯泡变暗，A 项错误，B 项正确；由于匝数比变化，因此原、副线圈两端电压的比值和通过原、副线圈电流的比值均发生变化，C 、D 项错误.[答案] B分析变压器的动态变化问题的注意事项(1)要明确变压器的各基本物理量之间的制约关系.(2)要明确“不变量”和“变化量”，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.考点远距离输电1.理清三个回路2.抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：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，I 1I 2＝n 2n 1，P 1＝P 2.(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：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，I 3I 4＝n 4n 3，P 3＝P 4.3.掌握一个守恒：能量守恒关系式P 2＝P 损＋P 3.考向1 远距离输电的定性分析[典例4] (多选)如图所示，有一台交流发电机E ，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.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的功率变大时，有( )A.U 2减小，U 4变大B.U 2不变，U 3变小C.P 1变小，P 2变小D.P 2变大，P 3变大[解析] 由理想变压器输出功率决定输入功率可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，输入电压U 1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U 2不变，由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2增加，由闭合电路欧姆定律得U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，降压变压器原、副线圈匝数不变，所以U 4减小，故选项A 错误，选项B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损耗可得：P 3＝P 4，功率P 3也增加，由以上分析可知P 1、P 2增大，故选项C 错误，选项D 正确.[答案] BD考向2 远距离输电的定量计算[典例5] (2018·福建卷)如图所示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n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 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( )A.n 1n 2U 2m 4rB.n 2n 1U 2m 4rC.4n 1n 22P U m 2r D.4n 2n 12PU m2r [解析] T 的输入电压U 1＝U m2，则P ＝U 1I 1，I 1＝PU 1＝2PU m，又因为I 1I 2＝n 2n 1，所以I 2＝n 1n 2I 1＝2n 1P n 2U m，则输电线上损失的电功率P 损＝I 22·2r ＝4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r ，C 项正确.[答案] C求解远距离输电问题必备技巧(1)正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量.(2)抓住变压器变压前后各物理量间的关系，求出输电线上的电流.(3)计算电路功率问题时常用关系式：P 损＝I 2线R 线，注意输电线上的功率损失和电压损失. (4)电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定.考点三种特殊的变压器模型考向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，如图所示.甲乙[典例6] 如图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R 0＝11 Ω，电容器C 的击穿电压为22 V ，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( )甲乙A.电压表的示数为220 VB.原、副线圈的匝数比为10∶1C.电流表的示数等于通过电阻R 0的电流D.原线圈AB 端输入电压的变化规律为u ＝311sin πt V[解析] 由题图乙知电压的有效值即电压表的示数为220 V ，A 正确；电容器的耐压值为交流最大值，有效值为222V ＝11 2 V ，所以原、副线圈的匝数比为102∶1，B 错误；电容器通交流电，所以电流表的示数大于通过电阻R 0的电流，C 错误；由题图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以角速度为100π rad/s ，原线圈AB 端输入电压的变化规律为u ＝311sin 100πt V ，D 错误.[答案] A 考向2 互感器1234的匝数，a 、b 为两只交流电表，则( )A.A 为电流互感器，且n 1<n 2，a 是电流表B.A 为电压互感器，且n 1>n 2，a 是电压表C.B 为电流互感器，且n 3<n 4，b 是电流表D.B 为电压互感器，且n 3>n 4，b 是电压表[解析] 由题图可知，A 为电流互感器，B 为电压互感器；a 是电流表，b 是电压表.在A 中有I 1n 1＝I 2n 2，要求I 2<I 1，故n 2>n 1；在B 中有U 3U 4＝n 3n 4，要求U 4<U 3，故有n 3>n 4，所以本题B 、C 错误，A 、D 正确.[答案] AD考向3 多副线圈变压器计算具有两个(或两个以上)副线圈的变压器问题时，应注意三个关系： (1)电压关系：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… (2)电流关系：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋… (3)功率关系：P 1＝P 2＋P 3＋…[典例8] 如图所示，两种情况下变压器灯泡L 2、L 3的功率均为P ，且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，匝数比为n 1∶n 2＝3∶1，则图甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为( )甲乙A.P 、PB.9P 、4P 9C.4P9、9P D.4P 9、P [解析] 由题意可知，两种情况下变压器输出功率均为2P ，设灯泡L 2、L 3的电压为U ，电流为I ，电阻为R ，两种情况下变压器输入电压为3U ，变压器输入电流为23I ；图甲中L 1的功率为P 1＝（3U ）2R ＝9P ；图乙中L 1的功率为P 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫23I 2R ＝4P 9，选项B 正确.[答案] B对于副线圈有两个及以上的理想变压器，电压与匝数成正比是成立的，而电流与匝数成反比的规律不成立.但在任何情况下，电流关系都可以根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率即P 入＝P 出进行求解.1.[理想变压器基本关系]如图所示理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，V 和A 均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V).下列说法正确的是( )A.电流频率为100 HzB.V 的读数为24 VC.A 的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W答案：D 解析：由ω＝2πf ＝100π rad/s 得：f ＝50 Hz ，选项A 错误；有效值U 1＝12 V ，又U 2U 1＝n 2n 1得：U 2＝6 V ，I 2＝U 2R L＝1 A ，选项B 、C 错误；由能量守恒得P 1＝P 2＝U 2I 2＝6 W ，选项D 正确.2.[自耦变压器动态分析]如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P 是可移动的滑动触头，A 、B 间接交流电压U ，输出端连接了两个相同的灯泡L 1和L 2，Q 为滑动变阻器的滑动触头.当开关S 闭合，P 处于如图所示的位置时，两灯均能发光.下列说法正确的是( )A.将P 沿逆时针方向移动，两灯均变暗B.P 不动，将Q 向左移动，两灯均变亮C.P 不动，将Q 向右移动，输入功率变大D.断开开关S ，L 1将变暗答案：B 解析：当P 沿逆时针方向移动时，副线圈的匝数n 2增大，由U 1U 2＝n 1n 2知，U 2增大，L 1、L 2两端均变亮，A 错；当P 不动时，U 2不变，Q 向左移动，R 减小，L 1、L 2两端的电压增大，两灯泡变亮，B 对；当P 不动、Q 向右移动时，R 增大，变压器的输出功率P 2＝U 22R 总，R 总增大，P 2减小，而P 1＝P 2，故P 1减小，C 错；断开开关S ，负载电阻增大，L 1的电压增大，L 1将变亮，D 错.3.[理想变压器动态分析]如图所示，理想变压器的原线圈接有频率为f 、电压为U 的交流电，副线圈接有光敏电阻R 1(光照增强时，电阻减小)、用电器R 2.下列说法正确的是( )A.当光照增强时，变压器的输入功率减小B.当滑动触头P 向上滑动时，用电器消耗的功率增大C.当U 增大时，用电器消耗的功率增大D.当f 减小时，变压器的输入功率减小答案：C 解析：光照增强时，光敏电阻的阻值减小，副线圈电路的总电阻减小，副线圈中的电流增大，变压器输出功率增大，因理想变压器输入功率等于输出功率，所以变压器输入功率增大，选项A 错误；P 上滑时，原线圈匝数增多，由U 1U 2＝n 1n 2知副线圈两端电压随之减小，用电器消耗的功率减小，选项B 错误；原线圈电压U 增大时，则U 1U 2＝n 1n 2知副线圈两端电压随之增大，则用电器功率增大，选项C 正确；变压器的输入功率与交变电流的频率无关，选项D 错误.4.[理想变压器的相关计算]一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为5∶1，原线圈接入电压为220 V 的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R 串联接在副线圈上，如图所示，电压表和电流表均为理想交流电表.则下列说法正确的是( )A.原、副线圈中的电流之比为5∶1B.电压表的读数约为44 VC.若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1分钟内产生的热量为2 918 JD.若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均增大答案：C 解析：原、副线圈的匝数比是5∶1，根据I 1I 2＝n 2n 1，则原、副线圈中的电流之比为1∶5，A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2，原线圈电压为220 V 的正弦交流电，所以副线圈两端电压为44 V ，由于副线圈接有二极管，它具有单向导电性，根据电流的热效应知（44 V ）R ·T 2＝U2RT ，解得U ＝22 2 V ＝31.11 V ，故B 错误；则1 min 内滑动变阻器产生的热量为Q ＝U 2Rt ＝（222）220×60 J＝2 918 J ，故C 正确；将滑动变阻器滑片向上滑动时，副线圈中负载阻值变小，电流表的读数变大，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，所以D 错误.5.[远距离输电的分析与计算]如图甲所示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( )甲乙A.发电机产生的交流电的频率是100 HzB.降压变压器输出的电压有效值是340 VC.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答案：D 解析：由乙图可知交流电的周期T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，变压器不改变交流电的周期与频率，则A 错.由乙图可知U m ＝340 V ，有效值U ＝U m2<340 V ，则B 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 ＝I 2R 可知输电线上损失的功率减小，则D 正确.提醒完成课时作业(四十八)。

2018届高考一轮复习：变压器电能的输送

交变电流
变压器
传感器
电能的输送
进入导航页
结束放映
第 2讲
抓考点
变压器
考点一
电能的输送
理想变压器及基本关系的应用
高效备考
考点二理想变压器中有关物理量的动态分析考点三远距离输电
培素养
技能提升
练经典
物理建模系列(九) 常见理想变压器模型随堂演练
走进高考
课时提能训练
导航页结束放映结束放映
考点一理想变压器及基本关系的应用
1．变压器的构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 (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．变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流。互感现象是变压器工作的基础。 3．理想变压器没有能量损失的变压器，即输入功率等于输出功率。
返回导航页结束放映
4．基本关系式 (1)功率关系： P入＝P出。 U1 U2 U1 U2 U3 (2)电压关系：＝；有多个副线圈时，＝＝＝„ n1 n2 n1 n2 n3 I1 n 2 (3)电流关系：只有一个副线圈时，＝。 I2 n 1 由 P 入＝P 出及 P＝UI 推出有多个副线圈时，U1I1＝ U2I2＋U3I3＋„＋UnIn 。
返回导航页
结束放映
思维诊断 (1) 变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压。 (× ) (2) 理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。 ( √ ) (3)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。 (× ) (4)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。 (× ) (5)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。 (源自返回导航页结束放映

赢在高考2018高中物理一轮复习 10.2 理想变压器 电能的输送 新人教版选修3-2

(安徽专用)高考物理一轮复习 第十章 交变电流第二节理想变压器 电能的输送教学案 新人教版

高考物理一轮复习 专题10.2 变压器 电能的输送教学案-人教版高三全册物理教学案

高考物理一轮复习课件：10.2变压器 电能的输送(人教版)