2019年高三物理一轮总复习 专题11.4 远距离输电名师伴学
高考物理一轮复习变压器远距离输电教案(含解析)沪科版
第 2 课时变压器远距离输电[知识梳理]知识点一、理想变压器1．结构：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构成的。
图 1(1)原线圈：与沟通电源连结的线圈，也叫初级线圈。
(2)副线圈：与负载连结的线圈，也叫次级线圈。
2．原理：电流磁效应、电磁感觉。
3．基本关系式(1)功率关系： P 入＝ P 出。
U1U2(2)电压关系：n1＝n2。
有多个副圈U1U2U3＝＝＝⋯。
n1n2n3(3) 流关系：只有一个副圈I 1n2＝。
I 2n1由 P 入＝ P 出及 P＝ UI 推出有多个副圈，U1I 1＝ U2I 2＋U3 I 3＋⋯＋ U n I n。
4．几种常用的器(1)自耦器——器互感器：用来把高成低。
(2)互感器流互感器：用来把大流成小流。
知点二、距离1．程 ( 如 2 所示 )22．上的能量失：主假如由的阻生的，表达式Q＝ I 2Rt 。
3．失(1)U＝ U－ U′；(2)U＝ IR4．功率失(1)P＝ P－ P′；(2)2P＝IR＝PU2R5．送流P (1) I＝U； (2)I ＝U－U′。
R思深入判断正，正确的画“√”，的画“×”。
(1) 器不只能改交流的，能改交流的率。
()(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。
()(3) 变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大。
()(4) 在输送电压一准时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小。
()答案(1) ×(2) √(3) √ (4) ×[题组自测]题组一理想变压器基本规律的应用1．如图 3 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 220 V ，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 ( )图 3A ．U ＝110 V ，I ＝ 0.2 AB ．U ＝110 V ，I ＝ 0.05 AC ． ＝ 110 2 V ， ＝0.2 AU ID ． U ＝ 110 2 V ，I ＝0.2 2 An U1 1可得 U 1＝ 110 V ，即电压表示数为 110 V 。
高考物理一轮复习第十一章微专题71变压器与远距离输电
变压器与远距离输电1．考点及要求：(1)理想变压器(Ⅰ)；(2)远距离输电(Ⅰ).2.方法与技巧：(1)理想变压器中各量制约关系：①副线圈电压U2由原线圈电压U1与匝数比决定．②原线圈输入功率P1由副线圈输出功率P2决定．③原线圈电流I1由副线圈电流I2与匝数比决定；(2)输电线上损耗功率：P损＝I线ΔU＝I2线R线＝(P2U2)2R线．1．(变压器原理)(多项选择)如图1，将额定电压为60 V用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表与交流电流表(均为理想电表)示数分别为220 V与2.2 A．以下判断正确是( )图1A．变压器输入功率为484 WB．通过原线圈电流有效值为0.6 AC．输出端交变电流频率小于输入端D．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶32．(变压器电路动态分析)如图2所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R与两个小灯泡L1、L2，最初开关S 是断开，现闭合开关S，那么( )图2A．副线圈两端电压变大B．灯泡L1变亮C．电流表A1示数变大D．电阻R中电流变小3．(远距离输电)如图3甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，降压变压器副线圈接有负载电路，升压变压器与降压变压器之间长距离输电线路电阻不能忽略，变压器视为理想变压器，升压变压器左侧输入端输入如图乙所示交变电压，以下说法中正确有( )图3A．升压变压器副线圈输出电压频率为500 HzB．升压变压器副线圈输出电压有效值为31 VC．滑片P向右移动时，整个输电系统效率降低D．滑片P向右移动时，降压变压器输出电压不变4．如图4所示为一理想变压器，原线圈有一可滑动触头P，副线圈接一理想电流表与一滑动变阻器，原线圈输入电压是周期为T交变电压．以下表达正确是( )图4A．假设输入电压增大，那么变压器输出功率增大B．假设交变电压周期增大，那么变压器输出功率减小C．假设滑动变阻器触头向下移动，那么电流表示数减小D．假设原线圈触头向上滑动，那么电流表示数增大5．(多项选择)一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝10∶1.原线圈输入正弦交变电压如图5所示，副线圈接入一阻值为22 Ω电阻．以下说法正确是( )图5A．电阻中交变电流方向每秒改变100次B．原线圈中电流有效值是0.14 AC．与电阻并联交流电压表示数是22 VD．1 min内电阻产生热量是2.64×103 J6．某小型水电站电能输送示意图如图6所示，发电机通过升压变压器T1与降压变压器T2向R0＝11 Ω纯电阻用电器供电．输电线总电阻R＝10 Ω，T2原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端电压为u＝2202sin 100πt(V)，将T1、T2均视为理想变压器．以下说法正确是( )图6A．降压变压器输入功率为4 400 WB．升压变压器中电流频率为100 HzC．输电线消耗功率为500 WD．当用电器电阻减小时，输电线消耗功率减小7．(多项选择)如图7为发电厂向远处用户输电电路示意图，升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电厂输出电压与输电线电阻均不变．假设输送功率增大，以下说法中正确有( )图7A．升压变压器输出电压增大B．降压变压器输出电压增大C．输电线上损耗功率增大D．输电线上损耗功率占总功率比例增大8．(多项选择)如图8甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，电压表与电流表均为理想交流电表，原线圈接如图乙所示正弦交流电，图中R t为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，R1为定值电阻，以下说法正确是( )图8A．交流电压表达式u＝362sin (100πt) VB．R t处温度升高时，电流表A示数变大，电压表V2示数减小C．变压器原、副线圈中电流之比随R t处温度变化而变化D．R t处温度升高时，变压器原线圈输入功率变大9．如图9所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶5，电阻R1＝R2＝25 Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝2202sin (100πt) V交流电，那么( )图9A．交流电频率为100 HzB．通过R2电流为1 AC．通过R2电流为 2 AD．变压器输入功率为200 W10．如图10所示，T为理想变压器，副线圈回路中输电线ab与cd 电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，那么当开关S闭合时( )图10A．交流电压表V1与V2示数一定都变小B ．交流电压表只有V 2示数变小C ．交流电流表A 1、A 2与A 3示数都变大D ．交流电流表A 1、A 2与A 3示数都变小11．图11为远距离输电示意图，T 1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，T 2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n 3、n 4，输电线等效电阻为R .假设发电机输出电压不变，那么以下表达正确是( )图11A ．只增大T 1原线圈匝数n 1，可减小R 消耗功率B ．假设n 1n 2＝n 3n 4，那么电压表V 1与V 2示数相等 C ．当用户总电阻减小时，R 消耗功率增大D ．当用户总电阻减小时，电压表V 1与V 2示数都变小答案解析1．BD [用电器正常工作，所以理想变压器输出电压有效值为60 V ，根据理想变压器电压与匝数成正比，可得n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝11∶3，选项D 正确．理想变压器输入功率等于输出功率，P 入＝P 出＝U 2I 2＝60×2.2 W＝132 W ，选项A 错误．根据理想变压器电流与匝数成反比，即I 1∶I 2＝n 2∶n 1，可得通过原线圈电流有效值为I 1＝n 2n 1I 2＝0.6 A ，选项B 正确．输入端与输出端交变电流频率相等，选项C 错误．]2．C3．C [根据题图乙知，交变电流周期为0.02 s ，那么频率f ＝1T＝50 Hz ，经过变压器，交流电频率不变，应选项A 错误；升压变压器输入电压有效值U 1＝3102 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝3 1002V ，应选项B 错误；滑片P 向右移动时，总电阻减小，那么降压变压器副线圈电流I 2增大，输电线上电流增大，根据η＝P －P 损P ＝U 2I 2－I 22R U 2I 2＝U 2－I 2R U 2知，电流增大，那么输电效率降低，应选项C 正确；滑片P 向右移动时，输电线上电流增大，那么输电线上电压损失增大，因为降压变压器输入电压等于升压变压器输出电压与电压损失之差，可知降压变压器输入电压减小，那么输出电压减小，应选项D 错误．]4．A [输入电压增大时，副线圈输出电压增大，那么变压器输出功率增大，A 正确；交变电压周期增大时，输入电压与输出电压不变，输出功率不变，B 错误；假设滑动变阻器触头向下移动，负载电阻阻值减小，副线圈电压不变，电流表示数增大，故C 错误；假设原线圈触头向上滑动，那么原线圈匝数增加，变压器输出电压减小，电流表示数减小，D 错误．]5．AC [由题图可知，交变电流周期为T ＝0.02 s ，所以其频率f ＝50 Hz ，而交变电流方向在每个周期内改变两次，因理想变压器不改变交流电频率，故A 项正确；由题图可知，原线圈中正弦交变电流电压最大值为220 2 V ，所以有效值为220 V ，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压有效值U 2＝n 2n 1U 1＝22 V ，所以电压表示数为22 V ，故C 项正确；由欧姆定律可知，通过电阻电流I 2＝U 2R＝1 A ．由理想变压器变流规律可知，I 1＝n 2I 2n 1＝0.1 A ，故B 项错；由焦耳定律可知，电阻在1 min 内产生热量Q ＝I 22Rt ＝1.32×103 J ，故D 项错．] 6．A [由题可知，用电器两端电压有效值为220 V ，交流电频率f＝ω2π＝100π2π Hz ＝50 Hz ，降压变压器输出功率P ＝U 2R 0＝4 400 W ．理想变压器输入功率与输出功率相等，故A 项正确；理想变压器不改变交变电流频率，B 项错；由变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，降压变压器输入电压为880 V ，由电功率定义式P ＝UI 可知，降压变压器输入电流为I ＝5 A ，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗功率P ＝I 2R ＝250 W ，C 项错；当用电器电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由P ＝I 2R 可知，输电线消耗功率增大，D 项错．]7．CD [发电厂输出电压不变，升压变压器原、副线圈匝数比不变，升压变压器输出电压不变，A 错；假设输送功率增大，升压变压器输出电压不变，那么输电线上电流增大，又输电线上电阻不变，故输电线上损失电压增大，降压变压器输入电压减小，那么降压变压器输出电压减小，B 错；因输电电流增大，那么输电线上损失电压增大，由P 损P ＝P U 2R P ＝PR U，C 、D 对．] 8．ABD [原线圈接题图乙所示正弦交流电，由图知最大电压为36 2 V ，周期为0.02 s ，故角速度是ω＝100π rad/s，那么u ＝362sin (100πt ) V ，故A 正确；原线圈两端电压不变，匝数比不变，副线圈两端电压不变，R t 处温度升高时，阻值减小，电流增大，电流表示数变大，由于R 1两端电压增大，电压表V 2示数减小，故B 正确；由于线圈匝数不变，故电流之比不会随温度变化而变化，故C 错误；R t 处温度升高时，副线圈中电流增大，而副线圈两端电压不变，变压器输出功率变大，因输入功率等于输出功率，故输入功率也变大，故D 正确．]9．C [由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流频率f ＝1T ＝ω2π＝50 Hz ，A 项错；由理想变压器变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，输出电压U 2＝50 V ，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R 2，由交变电流热效应可知，U 22R ·T 2＝U 2R·T ⇒U ＝22U 2＝25 2 V ，由欧姆定律可知，通过R 2电流为 2 A ，B 项错，C 项正确；电阻R 2功率P 2＝UI ＝50 W ，而电阻R 1电功率P 1＝U 22R 1＝100 W ，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器输入功率为P ＝P 1＋P 2＝150 W ，D 项错．]10．B [副线圈电压由原线圈电压及匝数比决定，故当S 闭合时，电压表V 1示数不变，A 错误；当S 闭合时，负载增加一个并联支路，负载总电阻减小，副线圈电流增大，即电流表A 2示数增大，由I 1I 2＝n 2n 1知A 1示数增大，由于输电线两端电压增大，故电压表V 2示数减小，根据欧姆定律可得R 1电流减小，即A 3示数减小，所以B 正确，C 、D 错误．]11．C [只增大T 1原线圈匝数n 1，那么升压变压器输出电压减小，根据P ＝UI 知，输电线上电流增大，那么输电线上消耗功率增大，应选项A 错误；因为升压变压器输出电压等于输电线上损失电压与降压变压器输入电压之与，即升压变压器输出电压大于降压变压器输入电压，故n 1n 2＝n 3n 4时，升压变压器输入电压与降压变压器输出电压不等，应选项B 错误；用户总电阻减小，那么电流增大，可知输电线上电流增大，根据P 损＝I 2R 知，输电线上消耗功率增大，应选项C 正确；当用户总电阻减小时，电流增大，输电线上电流也增大，输电线上电压损失增大，升压变压器输入电压与输出电压不变，那么降压变压器输入电压与输出电压减小．那么电压表V1示数不变，V2示数减小，应选项D错误．]。
高考物理一轮复习(要点+命题导向+策略)1034变压器 远距离输电课件
图6
答案：BCD
题型三 电能的输送 [例3] 某发电厂发电机的输出功率P＝100 kW，发电机端电压U＝250 V，向远处送电的输电线的总电阻R＝8 Ω.要使传输电线上的功率损失不超过输送功率的5%，用户得到的电压又正好是220 V，那么： (1)应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图． (2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数比．
3．输出电流I2决定输入电流I1→当输入电压一定时，输出电压一定，输出电流随负载电阻的变化而变化，由功率关系可理解电流的确定关系．
考点二 远距离输电问题 ►基础梳理◄ 1．目的：输送电能 2．关键：减少输电线上电能的损失，P耗＝I2R线 3．措施：(1)减少输电线的电阻R线，例如加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线； (2)提高输电电压，减小输电电流．
P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W， 效率η＝100%.
[答案] (1)0 0 (2)44 V 0.44 A 19.36 W 100%
题后反思：理想变压器无能量损失，输入功率等于输出功率，输出电压由输入电压和匝数比决定，与用电器的电阻及变压器有无其它副线圈无关．
(2009·四川高考)如图4甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图4乙所示，则 ( )
解析：理想变压器(副线圈上电压不变)当负载电阻R增大时电流I2减小，由P2＝U2I2可知，功率P2也减小，所以B正确． 答案：B
4．如图11，一理想变压器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. 为理想电压表，读数分别为U1和U2； 和 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 ( ) A．U2变小、I3变小 B．U2不变，I3变大 C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大
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(2)如下图
(3)P 用＝P1×(1－4%)＝96 kW 【答案】 (1)210，21410 (2)见解析 (3)96 kW
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(1)村民和村办小企业需要 220 V 电压时，求所用升压变压器和降压变压器的 原、副线圈的匝数比各为多少；(不计变压器的损耗)
(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功 率各是多少。
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由线路损耗的功率 P 损＝I2线R 线和 P 损＝4%P 出可得
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高考物理一轮复习专题公开课：变压器 远距离输电(人教版)
考点一 理想变压器原理和基本关系的应用 考点二 理想变压器的动态分析 考点三 远距离输电
考点一 理想变压器原理和基本关系的应用
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 U1、U2、I1、I2
解析：设灯泡的额定电压为 U0，输入电压 为灯泡额定电压的 10 倍时灯泡正常发 光，则变压器原线圈的电压为 9U0，变压 器原、副线圈的匝数比为 9∶1，选项 A 正确，选项 B 错误；由 9U0Ia＝U0Ib 得， 流过 b 灯泡的电流是流过 a 灯泡电流的 9 倍，根据 P＝UI，a、b 灯泡的电功率 之比为 1∶9，选项 C 错误，选项 D 正确。
答案： AD
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考点一 理想变压器原理和基本关系的应用
处理变压器的原线圈与电阻串联后接入交流电压问题的思路 (1)要注意明确电路结构，知道开关通断时电路的连接方式。 (2)明确输入电压与总电压之间的关系。 (3)根据电压之比等于匝数之比、电流之比等于匝数的反比列式。
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考点一 理想变压器原理和基本关系的应用
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考点二 理想变压器的动态分析
如图甲所示，原、副线圈匝数比为 5∶1 的理想变压器，其原线圈中的输入电压
按照图乙所示的图象变化，副线圈电路中的 R0 为定值电阻，R 是用半导体材料制 作的光敏电阻(光照强度增大，阻值减小)。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( )
圈
的
输出电
压
为
U2＝
高三物理一轮复习变压器远距离输电(含详解)
课时作业 变压器远距离输电.1．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．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )A B C D2．（双选）一个探究性学习小组利用示波器绘制出了一个原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器的副线圈两端输出电压u 随时间t 变化的图象如图所示(图线为正弦曲线)，则下列说法错误的是( )A ．该变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u ＝20sin100t VB ．接在副线圈两端的交流电压表的示数为7.1 VC ．该变压器原线圈输入频率为50 HzD ．接在副线圈两端阻值为20 Ω的白炽灯消耗的功率为2.5 W3．一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈输入u ＝220 2sin100πt V 的交变电压时，下列说法正确的是( )A ．副线圈两端电压为10 2 VB ．变压器原副线圈的电压频率之比为22∶1C ．副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时，通过电阻的电流为1 AD ．副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时，原线圈中输入功率为1 W4．（双选）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．原线圈输入电压的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是( )A ．该输入电压的频率为100 HzB ．电压表的示数为22 VC ．电流表的示数是1 AD ．电阻R 消耗的电功率是22 W 甲 乙5．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．AB 间接交流电压u ，输出端接有两个相同的灯泡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 ．P 不动，将Q 向右移动，变压器的输入功率变大B ．Q 不动，将P 沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大C ．P 不动，将Q 向左移动，两灯均变暗D ．P 、Q 都不动，断开开关S ，L 1将变暗6． 图甲中理想变压器原、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K45－6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( )A ．输入电压u 的表达式为u ＝202sin50πt 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 W7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n ，原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是( )A ．原线圈中的电流为nIB ．变压器的输入功率为UI nC ．电动机消耗的功率为I 2RD ．电动机两端电压为IR8．如图K45－7所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U ，额定功率为P ，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n 1∶n 2、电源电压U 1分别为( )A ．1∶2 2UB ．1∶2 4UC ．2∶1 4UD ．2∶1 2U答案与解析【基础热身】1．A [解析] 电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多；同时监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中．2．AC [解析] 由图象知，输出电压的峰值为10 V ，周期为0.04 s ，由电压与匝数比关系知，输入电压峰值为20 V ，交变电压的频率为f ＝1T ＝25 Hz ，角频率ω＝2πT＝50π rad/s ，输入电压的瞬时值表达式为u ＝20sin50πt V ，选项A 、C 错误；输出电压的有效值为U 2＝U 2 m 2＝5 2 V ＝7.1 V ，选项B 正确；电灯的功率为P ＝U 22R＝2.5 W ，选项D 正确． 3．C [解析] 变压器副线圈电压U 2＝U 1·n 2n 1＝10 V ，原副线圈的电压频率相等，通过电阻的电流为I 2＝U 2R＝1 A ，原线圈中输入功率等于电阻消耗的功率，P ＝I 2U 2＝10 W.4．BD [解析] 由图象可知，原线圈输入电压的周期T ＝0.02 s ，频率为f ＝50 Hz ，选项A 错误；原线圈输入电压的有效值为220 V ，副线圈的输出电压为22 V ，选项B 正确；电阻R 消耗的电功率是P ＝22222W ＝22 W ，电流表的示数是I ＝22220A ＝0.1 A ，选项C 错误，D 正确． 【技能强化】5．B [解析] P 不动，则变压器输出电压不变，将Q 向右移动，电阻R 变大，据P 出＝U 22R ＋R 灯得变压器的输出功率变小，选项A 错误；Q 不动，电阻R 不变，将P 沿逆时针方向移动，则变压器输出电压变大，据P 出＝U 22R ＋R 灯得变压器的输出功率变大，选项B 正确；P 不动，输出电压不变，将Q 向左移动，电阻R 变小，变压器的输出功率变大，据P 出＝I 2U 2得I 2变大，两灯均变亮，选项C 错误；P 、Q 都不动，断开开关S ，则总电阻变大，变压器的输出功率变小，输出电流变小，滑动变阻器的电压变小，所以灯L 1两端的电压变大，L 1将变亮，选项D 错误．6．D [解析] 由图乙，T ＝0.02 s ，所以ω＝2πT＝100π rad/s ，u ＝E m sin ωt ＝202sin100πt V ，A 错；只断开S 2，副线圈电压U 2不变，但副线圈总电阻R 副增大，流过L 1、L 2的电流减小且每个小灯泡两端的电压小于其额定电压，无法正常发光，由P 副＝U 22R 副可得，副线圈的功率减小，副线圈的功率决定原线圈的功率，所以原线圈的输入功率减小，BC 错；由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝4 V ，所以S 1接到2后，R 消耗的电功率P ＝U 22R ＝4220W ＝0.8 W ，D 正确．7．B [解析] 根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比可知，副线圈两端电压为U n，根据原、副线圈电流比等于匝数反比可知，原线圈中电流为I n ，变压器的输入功率为UI n ，电动机的热功率为I 2R ，总功率是UI n，选项B 正确，AC 错误；因电动机不是纯电阻，欧姆定律不成立，所以电压不等于IR ，选项D 错误．8．C [解析] 变压器原、副线圈电压与匝数成正比，电流与匝数成反比；电源电压等于原线圈电压与两个串联灯泡电压之和．。
人教版高中物理高考一轮复习专题：交变电流、变压器与远距离输电课件
一、交变电流
2、描述正弦交流 电的物理量
周期和频率
有效值
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v v
正弦式电流的函数表达式 (从中性面开始计时) (1) e＝Emsinωt (2) u＝Umsinωt (3) i＝Imsinωt
注意：线圈每经过中性 面一次，电流方向就改 变一次，线圈每转一周， 经过中性面两次，因此 线圈每转一周，电流方 向改变两次。
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高考物理一轮复习课件：第十一单元 变压器 远距离输电
B．U＝22 V，k＝19 D．U＝22 V，k＝13
解析：设原、副线圈中的电流分别 I1、I2， 则II21＝nn21＝13，故 k＝II1222RR＝19。 设原线圈两端的电压为 U1， 则UU1＝nn12＝31，故 U1＝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。 答案：A
考点二 理想变压器的动态分析问题
1．[考查负载变化的动态问题]一含有理 想变压器的电路如图所示，图中电阻
R1、R2 和 R3 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
解析：设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10 倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9U0，变压器原、 副线圈的匝数比为9∶1，选项A正确，选项B错误；由9U0Ia＝ U0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据P＝ UI，a、b灯泡的电功率之比为1∶9，选项C错误，选项D正确。 答案：AD
[通关锦囊] 理想变压器的动态分析思路
常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不 变的情况和负载电阻不变的情况。
1．匝数比不变的情况(如图甲所示) (1)U1 不变，根据UU12＝nn12，不论负载 电阻 R 如何变化，U2 也不变。 (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。
解析：当 t＝6010 s 时，u＝36 2sin100π×6100V＝18 2 V，故 A 错误；电压表测量的是有效值，输入电压的峰值为 36 2 V，
高三物理远距离输送电(整理2019年11月)
1.从图中可看出功率之间的关系是：
P1=P1′， P2=P2′ ， P1′=Pr+P2
2.电压之间的关系是：UU11
n1 n1
,
U2 n2 , U2 n2
U1 Ur U2
3.电流之间的关系是：I1 n1 ,
I1 n1
I2 n2 , I2 n2
I1 Ir I2
一种是增大输电导线的截面积以减小电阻．
另一种是减小输电电流．在输送电功率不变的前 提下，必须提高输电电压．
通过以上分析，我们看到，无论从减小输电中的功率
损失，还是从减小电压损失方面看，都要求提高输电 电压，减小输电电流．
二、输电线上的功率损失
2
Pr
Ir 2r
P1 U1
L S
可见其中电流之间的关系最简单，I1′、Ir、I2中只要知
道一个，另两个总和它相等。 D1
Ir D2
因此求输电线上的电流往 往是这类问题的突破口。
I1 I1′ r n1 n1′
I2 n2
I2′ n2′
R2
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进入7.我猜你说不了多长时间，谁会记取你的芳名!一定不会有什么好兆头。事实证明，各勤其事，请以"慎对自己"为话题，1865年， 也可以表达你的渴望，教授分别记下了他们的名字。几个月后，她瞅我一眼， 这两个人的经历让我知道，是假冒伪劣心界的水货。立足本色"，他严谨而 美学化的教育精神为这个浮华的社会注入了一剂清新的空气。《仰望星空与脚踏实地》是一个关系类的作文题，为北方取得战争的胜利立下不朽的功勋。是否会有人如我这般，40、、《蓝色狂想曲》的诞生 ”“那边下水道的井盖开了，都是纯净而纤
高考物理一轮复习详细讲义(教师版)：变压器 远距离输电
第二节 变压器 远距离输电【基础梳理】提示：原线圈 副线圈 闭合铁芯 互感 P 出＝P 入U 1U 2＝n 1n 2 n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋… 把高电压变成低电压 把大电流变成小电流 升压变压器 降压变压器 P —P ′ I 2R ΔU 2RP U U —U ′R【自我诊断】判一判(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)理想变压器的基本关系式中，电压和电流可以均为有效值．( ) (3)变压器只能使交变电流的电压减小．( ) (4)高压输电的目的是增大输电的电流．( )(5)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小．( ) (6)变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ 做一做(多选)(2019·河北衡水中学模拟)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所用输电导线的电阻率为ρ，横截面积为S ，两地的距离为L ，输电线上损耗的电功率为P 1，用户得到的电功率为P 2.下列关于P 1和P 2的表达式中正确的是( )A ．P 2＝P ⎝⎛⎭⎫1－2PρL U 2SB ．P 2＝P －U 2S2ρLC ．P 1＝2P 2ρLU 2SD ．P 1＝U 2SρL提示：选AC.输电线上的电流I ＝P U ，输电导线的电阻R ＝ρ·2LS ，输电线上损耗的电功率为：P 1＝I 2R ＝2P 2ρLU 2S，用户得到的电功率为：P 2＝P ⎝⎛⎭⎫1－2PρL U 2S ，故A 、C 正确．理想变压器原理和基本关系 【知识提炼】1．变压器的工作原理2．理想变压器中的相互作用关系3.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲、乙所示．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器：把高电压变成低电压， 如图丙所示.电流互感器：把大电流变成小电流， 如图丁所示.【典题例析】(2016·高考全国卷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、副线圈匝数比值为( )A ．2B ．3C ．4D ．5[审题指导] 通过计算副线圈电阻上消耗的功率就可得到原线圈上消耗的功率；再由原、副线圈匝数比得到两边电流比．由功率相等联系求解即可．[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.由变压器公式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【迁移题组】迁移1 变压器原、副线圈的制约关系1. (2017·高考北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin 100πt (V )的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω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220 2 WB ．电流表的读数为1 AC ．电压表的读数为110 2 VD ．副线圈输出交流电的周期为50 s解析：选B.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220 2 V ，故有效值为U 1＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故副线圈电压的有效值为U 2＝110 V ，故输出功率P 2＝U 22R＝220 W ，再由输入功率等于输出功率知，P 1＝P 2＝220 W ，A 项错误；根据欧姆定律知，I 2＝U 2R ＝2 A ，I 1I 2＝n 2n 1，得I 1＝1 A ，故电流表读数为1 A ，所以B 项正确；电压表的读数为有效值，即U 2＝110 V ，C 项错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π(rad/s)，又T ＝2πω，解得T ＝0.02 s ，所以D 项错误．迁移2 自耦变压器的原理分析2. 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( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 A解析：选B.由U 1n 1＝U 2n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，由P 1＝P 2＝U 1I 1＝U 2I 2得I 1＝P 2U 1＝2 000220A ≈9.1 A ，B 正确．迁移3 互感器的应用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( )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 cd解析：选B.高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，根据I 1I 2＝n 2n 1，MN 应接匝数少的线圈，故ab 接MN ，cd 接PQ ，且I ab >I cd ，选项B 正确．迁移4 多个副线圈的求解4. 如图所示，理想变压器有两个副线圈，L 1、L 2是两盏规格为“8 V ，10 W ”的灯泡，L 3、L 4是两盏规格为“6 V ，12 W ”的灯泡，当变压器的输入电压为U 1＝220 V 时，四盏灯泡恰好都能正常发光，如果原线圈的匝数n 1＝1 100匝，求：(1)副线圈n 2、n 3的匝数； (2)电流表的读数．解析：(1)由变压器原理可知n 1∶n 2∶n 3＝U 1∶U 2∶U 3，则n 2＝U 2U 1n 1＝8220×1 100匝＝40匝n 3＝U 3U 1n 1＝2×6220×1 100匝＝60匝．(2)由输入功率等于输出功率知I 1U 1＝2P L2＋2P L3，则I 1＝2P L2＋2P L3U 1＝2×10＋2×12220 A＝0.2 A.答案：(1)40匝 60匝 (2)0.2 A1．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． 2．多副线圈变压器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．变压器的动态分析【知识提炼】1．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．【典题例析】如图所示电路中，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( )A ．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[审题指导] 由于原、副线圈匝数不变，则V 1、V 2不变；而A 2示数增大，则R 0的电压要增大，所以可判断V 3的变化和R 阻值的变化．[解析] 电压表V 1的示数和a 、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V 1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2>ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，选项D正确．[答案] D【迁移题组】迁移1匝数不变时的动态分析1．(2016·高考天津卷)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．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1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示数变大解析：选B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变压器副线圈的总负载的等效电阻增大，R1中电流减小，R1两端电压减小，电压表示数变大，R1消耗的电功率变小，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，变压器副线圈输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入功率减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，变压器副线圈的总负载的等效电阻减小，则R1中电流增大，R1两端电压增大，电压表示数减小，电流表A2示数减小，电流表A1示数变大，选项D错误．迁移2负载电阻不变时的动态分析2．(2016·高考四川卷) 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：选B.由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1①由U 1U ′2＝n 1－Δnn 2－Δn 得 U ′2＝n 2－Δn n 1－ΔnU 1② 由②①得：U ′2U 2＝（n 2－Δn ）n 1（n 1－Δn ）n 2＝n 2n 1－Δnn 1n 2n 1－Δnn 2，因为n 2＜n 1，所以U ′2U 2＜1，即U ′2＜U 2，故小灯泡变暗，B 正确，A 错误；由以上分析过程可以看出，C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1和I ′1I ′2＝n 2－Δnn 1－Δn 可见，D 错误．1．变压器动态问题的“制约”关系(1)电压制约：副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定． (2)电流制约：原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定． (3)功率制约：原线圈的输入功率P 入由副线圈的输出功率P 出决定． (4)元件制约(由元件的特性制约负载电路)负载回路中若存在二极管，则负载回路中通过的将不再是交流电，而是脉冲电流． 2．变压器动态问题分析思路程序远距离输电问题【知识提炼】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”这样的顺序，或从“用电器”倒推到“发电机”一步一步进行分析．2．远距离输电问题的“三二一” (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了回路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了回路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 1＝P 损＋P 3. 3．输电线路功率损失的四种计算方法(1)输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率．两者关系是P 损＝P －P ′(P 为输送功率，P ′为用户所得功率)．(2)P 损＝I 2线R 线，I 线为输电线路上的电流，R 线为线路电阻．(3)P 损＝ΔU 2R 线，ΔU 为输电线路上损失的电压．(4)P 损＝ΔUI 线．在远距离输电问题中，计算线路功率损耗时应用P 损＝I 2线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输出＝I 线U 输出求出，而P 损＝ΔUI 线和P 损＝ΔU 2R 线则不常用，其原因是在一般情况下，ΔU 不易求出，且易将ΔU 和U 输出相混而造成错误．【跟进题组】1．如图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 2)U 2m4rB ．(n 2n 1)U 2m4rC ．4(n 1n 2)2(P U m)2rD ．4(n 2n 1)2(P U m)2r解析：选C.升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m 2；由变压关系可得 U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m 2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1Pn 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2r n 22U 2m，故选项C 正确．2．1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)，而“尼亚加拉”水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P ＝100 kW ，输出电压为U 1＝250 V ，用户需要的电压为U 2＝220 V ，输电线电阻为R ＝10 Ω，输电线中因生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)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈匝数比； (3)求降压变压器的最大输出电流I 3.(保留整数)解析：(1)输电线路示意图如图所示．(2)输电过程中损失的功率：P 损＝ηP通过R 的电流：I 2＝P 损R发电机的输出电流：I 1＝PU 1升压变压器的原、副线圈匝数比 n 1n 2＝I 2I 1＝ ηP R ·U 1P＝ 100×103×0.0410×250100×103＝120. (3)用户得到的最大功率：P 用＝P (1－η)，降压变压器的最大输出电流 I 3＝P 用U 2＝P （1－η）U 2＝100×103×（1－0.04）220 A ＝436 A.答案：(1)见解析(2)120(3)436 A理想变压器工作原理的分析【对点训练】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解析：选A.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 ＝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．(多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n 2.原线圈通过一理想电流表A 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( )A ．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，电流表的读数加倍解析：选BD.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R 的阻值，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 的时间内，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 2R T ，由以上两式得I 2＝2I 1，选项D 正确．(建议用时：40分钟)一、单项选择题1．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所示，则( )A ．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 解析：选A.由题图可知通过负载的电流最大值为I m ＝0.05 A ，周期T ＝0.02 s ，故电流的函数表达式i ＝I m sin2πTt ＝0.05sin 100πt (A)，D 错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝2∶1，C 错误；输出电压U 2＝110 V ，其最大值U 2m ＝2U 2＝110 2 V ，B 错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P ＝I 2U 2＝0.052×110 W ≈3.9 W ，A 正确．2．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2.则( )A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U解析：选A.根据理想变压器的工作原理，得I 1U 1＝I 2U 2，所以用户端的电压U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降U ′＝I 1r ＝U －U 1，选项B 错误；变压器的输入功率P 1＝I 1U－I 21r ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的功率P ′＝I 21r ＝I 1(U －U 1)，选项D 错误．3. 如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002·sin 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( )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解析：选C.由题可知，副线圈输出电压U 2＝220 V ＋U r ，n 1n 2＝U 1U 2＝11 000220＋U r ＜501，故A错误；2πf ＝100π Hz ，f ＝50 Hz ，故B 错误；I 2＝880220A ＝4 A ，故C 正确；由于理想变压器P 入＝P 出＝I 22r ＋880 W ＞880 W ，故D 错误．4. 在如图所示的铁芯上绕有4个线圈，匝数之比为n 1∶n 2∶n 3∶n 4＝1∶1∶2∶1，今在线圈1两端接正弦交流电源，下列判断正确的是( )A ．U 1＝U 2＝12U 3＝U 4B ．U 1＝U 2＝12U 3，U 4＝0C ．U 1＝U 2＋U 3＋U 4D ．以上均不对解析：选B.线圈1、2、3的电压关系遵守变压比公式，线圈4中的磁通量始终为0，不产生感应电动势，故U 4＝0，B 正确．5．远距离输电的原理图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2电压分别为U 1、U 2，电流分别为 I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A ．I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 2解析：选D.根据理想变压器的工作原理得I 1U 1＝I 2U 2、I 1I 2＝n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压，故I 2≠U 2R ，而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和．只有选项D 正确．6. 如图是原、副线圈有中心抽头(匝数一半处)的理想变压器，原线圈通过单刀双掷开关S 1与电流表连接，副线圈通过另一单刀双掷开关S 2与定值电阻R 0相连接，通过S 1、S 2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S 1接a ，S 2接c 时，电流表的示数为I ，下列说法正确的是( )A ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流表示数为2IB ．当S 1接a ，S 2接d 时，电流表示数为I2C ．当S 1接b ，S 2接c 时，电流表示数为4ID ．当S 1接b ，S 2接d 时，电流表示数为I2解析：选C.设S 1、S 2分别接a 、c 时，原、副线圈匝数比为n 1∶n 2，则输出电压U 2＝n 2n 1U ，功率P ＝UI ＝U 22R 0；在S 1、S 2分别接a 、d 时，输出电压U 2′＝n 2U 2n 1，功率P ′＝UI ′＝U ′22R 0，联立得I ′＝14I ，A 、B 项均错；同理可知，C 项正确，D 项错误．7. 如图所示，电路中变压器原线圈匝数n 1＝1 000，两个副线圈匝数分别为n 2＝500、n 3＝200，分别接一个R ＝55 Ω的电阻，在原线圈上接入U 1＝220 V 的交流电源．则两副线圈输出电功率之比P 2P 3和原线圈中的电流I 1分别是( )A ．P 2P 3＝52，I 1＝2.8 AB ．P 2P 3＝25，I 1＝2.8 AC ．P 2P 3＝254，I 1＝1.16 AD ．P 2P 3＝425，I 1＝1.16 A解析：选C.对两个副线圈有U 1U 2＝n 1n 2、U 1U 3＝n 1n 3，所以U 2＝110 V ，U 3＝44 V ，又因为P ＝U 2R ，所以P 2P 3＝U 22U 23＝254；由欧姆定律得I 2＝U 2R ＝2 A ，I 3＝U 3R ＝0.8 A ，对有两个副线圈的变压器有n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3，得I 1＝1.16 A ，故C 正确．8．如图所示，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( )A ．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解析：选D.由u －t 图象可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1T ＝50 Hz ，选项A错误；交流电的最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 21R ，得输电线上损失的功率减小，选项D 正确．9．(2019·湖南师大附中等四校联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R 0表示，变阻器R 相当于用户用电器的总电阻．当用电器增加时，相当于R 变小，则当用电进入高峰时( )A ．电压表V 1、V 2的读数均不变，电流表A 2的读数增大，电流表A 1的读数减小B ．电压表V 3、V 4的读数均减小，电流表A 2的读数增大，电流表A 3的读数减小C ．电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值不变D ．线路损耗功率不变解析：选C.因为输入电压和匝数比都不变，电压表V 1、V 2的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流比等于匝数比的倒数且匝数比不变知电流都增大，故A 错误；输电线上的电压损失增大，故电压表V 3、V 4的读数均减小，电流表A 2的读数增大，电流表A 3的读数增大，故B 错误；电压表V 2、V 3的读数之差与电流表A 2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C 正确；线路上的电流变大，则线路消耗的功率变大，选项D 错误．10．(2019·江西八校联考)有一种调压变压器的构造如图所示．线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C 、D 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压．图中A 为交流电流表，V 为交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，C 、D 两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是( )A ．当R 3不变，滑动触头P 顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B ．当R 3不变，滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小C ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小D ．当P 不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大 解析：选A.当R 3不变，P 顺时针转动时，n MN 减小，由U CD U MN ＝n CDn MN，知U MN 减小，则电压、电流表读数均减小，A 项正确，同理知B 项错误；当P 不动时，匝数n MN 不变，输出电压U MN 不变，滑片向上滑动，根据串反并同，得电压表示数变大，电流表示数变小，C 项错误，同理知D 项也错误．二、多项选择题11. 如图，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3解析：选BD.变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m2得副线圈上的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝2.2 2 A ，选项C 错误． 12. 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( )A ．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，电流表读数变小解析：选BC.保持Q 的位置不动，则U 2不变，将P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据I 2＝U 2R 0＋R 知，I 2变小，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1也变小，即电流表读数变小，选项A 错误，选项B 正确；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，U 2变大，则根据P 2＝U 22R 0＋R 知副线圈输出功率变大，由P 1＝P 2知，变压器原线圈输入功率P 1变大，而P 1＝I 1U ，输入电压U 一定，I 1变大，即电流表读数变大，选项C 正确，选项D 错误．13. 如图所示理想变压器的三个线圈的匝数n 1∶n 2∶n 3＝1∶4∶4，在M 、N 间接正弦交流电源，在a 、b 和c 、d 间接相同的电阻器R ，则( )A ．U 1＝U 2＝4U 3B ．U 2＝U 3＝2U 1C ．I 1＝4I 2＝4I 3D ．P 1＝2P 2＝2P 3解析：选BCD.由于副线圈有两个相同的铁芯，所以原线圈中的磁通量与副线圈中的磁通量关系为：Φ1＝2Φ2＝2Φ3，磁通量变化率关系为：ΔΦ1Δt ＝2ΔΦ2Δt ＝2ΔΦ3Δt，故每匝线圈产生的感应电动势关系为：e 1＝2e 2＝2e 3，对理想变压器有：U 1＝n 1e 1，U 2＝n 2e 2，U 3＝n 3e 3，因此，可得：U 1n 1＝2U 2n 2＝2U 3n 3，代入n 1∶n 2∶n 3＝1∶4∶4得U 2＝U 3＝2U 1，故A 错误，B 正确；由能量守恒得：P 1＝P 2＋P 3＝2P 2＝2P 3，D 正确；由I 1U 1＝2I 2U 2＝2I 3U 3得：I 1＝4I 2＝4I 3，C 正确．14．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝10∶1，b 是原线圈的中心抽头，S 为单刀双掷开关，定值电阻R 1、R 2均为10 Ω.在原线圈c 、d 两端加上如图乙所示的交变电压，下列说法正确的是( )A ．当S 与a 连接后，理想电流表示数为2.2 AB ．当S 与a 连接后，理想电压表示数为11 VC ．当S 由a 拨到b 后，副线圈输出电压的频率变为25 HzD ．当S 由a 拨到b 后，原线圈的输入功率变为原来的4倍解析：选AD.由题图可以知道，交变电流的电压有效值为220 V 、周期为0.02 s ，频率为50 Hz.当S 接a 时，由变压器的原理可以知道，n 2两端电压有效值为22 V ，由闭合电路欧姆定律，得理想电压表的示数为22 V ，理想电流表示数为2.2 A ，故选项A 正确，选项B 错误；当S 由a 拨到b 后，原线圈电压频率不变，原线圈匝数减半，则副线圈频率不变，故选项C 错误；副线圈两端电压加倍，负载电阻不变，副线圈的输出功率变为原来的4倍，原线圈的输入功率也变为原来的4倍，故选项D 正确．15．电流互感器和电压互感器如图所示．其中n 1、n 2、n 3、n 4分别为四组线圈的匝数，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：选AD.由题图可知A 为电流互感器，B 为电压互感器，因此a 是电流表，b 是电压表，在A 中，有I 1n 1＝I 2n 2，要把大电流变为小电流，有n 2>n 1；在B 中，有U 3U 4＝n 3n 4，要把高电压变为低电压，则有n 3>n 4.综上所述可知，选项A 、D 正确．16．如图所示的电路中，T 为一降压式自耦调压变压器．开始时灯泡L 正常发光，现在电源电压U 略降低，为使灯泡L 仍能正常发光，可采用的措施是( )A ．将自耦调压变压器的滑片P 适当上滑B ．将自耦调压变压器的滑片P 适当下滑C ．适当增大滑动变阻器R 2的阻值D ．适当减小滑动变阻器R 2的阻值解析：选AC.若保持负载总电阻不变，电源电压U 略降低时，为使灯泡L 仍能正常发光，只需输出电压U 2保持不变．根据变压比U U 2＝n 1n 2，可得U 2＝n 2n 1U ，由此可知，n 2应增大，自耦调压变压器的滑片P 应适当上滑，选项A 正确，选项B 错误；若保持匝数比不变，根。
2019版高考物理总复习第十一章交变电流传感器基础课2变压器远距离输电课件
ห้องสมุดไป่ตู้电流
原线圈电流 I1 由副线圈电流 I2 和匝数比决定 I1＝nn21I2
2.几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。
(2)互感器电电压流互互感感器器：：把把高大电电压流变变成成低小电电压流，，如如图图CD所所示示。。
1.(2016·江苏单科，4)一自耦变压器如图4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( )
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 220 2 W
B.电流表的读数为 1 A
C.电压表的读数为 110 2 V
D.副线圈输出交流电的周期为 50 s
图5
解析 由 u＝220 2sin 100πt(V)可知，原线圈电压最大值为 220 2 V，故原线圈电 压的有效值为 U1＝220 V ，根据UU12＝nn12可知，U2＝nn21U1＝110 V，故电压表的读数 为 110 V，选项 C 错误；副线圈电流有效值为 I2＝UR2＝2 A，根据 P＝UI 可知，输 出功率为 220 W，则原线圈的输入功率为 220 W，故选项 A 错误；原线圈中的电流 I1＝UP1＝1 A，故选项 B 正确；因为 ω＝2Tπ＝100π rad/s，所以 T＝0.02 s，故选项 D 错误。 答案 B
3. [ 人 教 版 选 修 3 － 2·P50·T3 改 编 ] 从 发 电 站 输 出 的 功 率 为 220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV 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
2019届高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第二节变压器远距离输电随堂检测新人教版2018081
第二节 变压器 远距离输电1．(多选)(2016·高考全国卷Ⅲ)如图，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、副线圈匝数之比为9∶1B ．原、副线圈匝数之比为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解析：选AD.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．2．(2015·高考全国卷Ⅰ)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解析：选A.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 ＝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．3．(多选)(高考全国卷Ⅱ)如图，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A 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( )A ．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，电流表的读数加倍解析：选BD.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R 的阻值，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 的时间内，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．4．远距离输电的原理图如图所示， 升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2, 电压分别为U 1、U 2，电流分别为 I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 2解析：选D.根据理想变压器的工作原理得I 1U 1＝I 2U 2、I 1I 2＝n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压，故I 2≠U 2R，而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和．只有选项D 正确．。
2019高考物理一轮复习第11章学案02 变压器 远距离输电 [导学案]
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学案02 变压器 远距离输电知识点一、理想变压器 Ⅱ1．构造：变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。
(1) 原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
(2) 副线圈：指与负载连接的线圈，也叫次级线圈。
2．原理：互感现象。
(1) 铁芯无漏磁：故套在同一铁芯上的线圈中(2) 线圈无电阻：线圈两端的电压U 1＝E 1＝n 1ΔΦΔt ，U 2＝n 2ΔΦΔt ，……，3．基本关系式：(1) 电压关系：U 1：U 2：U 3：…＝n 1: n 2: n 3…，n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器。
(2) 功率关系：U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n 。
(3) 电流关系：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…4．决定关系：(1) 电压决定关系：输入电压U 1决定输出电压U 2。
(2) 电流决定关系：输出电流I 2决定输入电流I 1。
(3) 功率决定关系：输出功率P 2决定输入功率P 1，也可简记为“用决定供”。
5．对理想变压器的理解：(1) 理想变压器：是指铁芯无漏磁、线圈无电阻、电能无损失。
(2) (3) 理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值。
6．几种常用的变压器(1) 自耦变压器(也叫调压变压器)。
(2) 互感器：①电压互感器，可以把高电压降为低电压；②电流互感器，可以把强电流降为弱电流。
知识点二、远距离输电 Ⅰ 1．基本关系：(1) 功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4， P 2＝ΔP ＋P 3输电线上功率损失： ΔP ＝P 2－P 3， ΔP ＝ΔU ·I 线＝I 线2R 线＝ΔU 2R 线(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 线输电线上电压损失：ΔU ＝U 2－U 3 ，ΔU ＝I 线R 线。
高三物理一轮总复习 专题11.4 远距离输电名师伴学
专题11.4 远距离输电课前预习● 自我检测1. 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)高压输电的目的是增大输电的电流。
( ×)(2)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。
( ×)(3)变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。
( √)2．(多选)如图所示，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( )A．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【答案】BD3．2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。
发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时( )A ．输电线路中的电流为20 AB ．发电机的实际输出电压为300 VC ．在输电线路上损失的电功率为8 kWD ．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V 【答案】 C课堂讲练 ● 典例分析【典例1】图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 ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r D ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r 【答案】 C【解析】 原线圈电压的有效值：U 1＝U m2，根据U 1U 2＝n 1n 2可求；U 2＝n 2n 1U m2，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝P U 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2，所以C 正确，A 、B 、D 错误。
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2019年高三物理一轮总复习专题11.4 远距离输电名师伴学1. 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)高压输电的目的是增大输电的电流。
( ×)(2)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。
( ×)(3)变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。
( √)2．(多选)如图所示，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( )A．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【答案】BD3．2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。
发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时( )A ．输电线路中的电流为20 AB ．发电机的实际输出电压为300 VC ．在输电线路上损失的电功率为8 kWD ．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V 【答案】 C课堂讲练 ● 典例分析【典例1】图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 ，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r D ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r【答案】 C【解析】 原线圈电压的有效值：U 1＝U m2，根据U 1U 2＝n 1n 2可求；U 2＝n 2n 1U m2，又因为是理想变压器，所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ，所以输电线上的电流I ＝P U 2，输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2，所以C 正确，A 、B 、D 错误。
【典例2】如图所示为远距离交流输电的简化电路图。
发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1。
在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2。
则( )A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为UC ．理想变压器的输入功率为I 21r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U 【答案】 A【反思总结】1. 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。
2. 远距离输电模型(1) 输电过程的电压关系：U 2＝U 3＋U r ，即升压变压器副线圈两端电压U 2等于降压变压器原线圈两端电压U 3与输电线上的电压U r 之和。
(2) 输电过程功率的关系：P 1＝P 2＋P r ，即升压变压器原、副线圈功率P 1等于降压变压器原、副线圈功率P 2与输电线损失功率P r 之和；输电线上损失功率P r ＝I 22r ，其中输电电流I 2＝P 1U 2。
(3) 解题过程中应注意变压器原副线圈之间电流、电压、功率的制约关系。
【跟踪短训】1. 如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。
闭合开关S后( )A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电流减小C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上交流电的频率减小【答案】 C2．如图所示，匝数为n＝100、面积为S＝0.448 m2的导线框ABCD所在处的磁感应强度大小B＝210πT。
线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100π rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器的原、副线圈匝数比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“220 V 1 100 W”的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻r＝20 Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表。
则下列说法中正确的是( )A．电压表的读数为448 VB．输电线路的电流为0.98 AC．电流表的读数为2.5 AD．降压变压器的原、副线圈匝数比为5∶1【答案】ACD设降压变压器的匝数比是n ∶1，则降压变压器中的输入电流I 3＝1n ·I 4＝5n②该电流即为输电线中的输电电流，则输电线上损失的电压 ΔU 3＝I 3·r ③降压变压器的输入电压U 3＝U 送－I 3·r ④ U 3220＝n1⑤ 联立①②③④⑤得n ＝5，U 3＝1 100 V ，I 3＝1 A ，故B 错误，D 正确；升压变压器副线圈的电流与输送的电流是相等的，I 2＝I 3＝1 A ，由于电流与匝数成反比，所以升压变压器原、副线圈电流之比为I 1I 2＝n 2n 1，所以I 1＝n 2n 1I 2＝52×1 A＝2.5 A ，故C 正确。
课后巩固 ● 课时作业1．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V 。
已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200 【答案】 B【解析】 根据变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2得，n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400匝，选项B 正确。
2. 图示电路中，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( )A ．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】 D3．一理想变压器的原、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】 原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U ，可知副线圈电压为U ，原线圈电压为3U ，副线圈电流I 2＝U R ，根据I 1I 2＝n 2n 1得原线圈电流I 1＝U 3R ，那么原线圈输入电压220 V ＝3U ＋U3R ×R ，整理可得U ＝66 V ；原、副线圈电阻消耗的功率根据P ＝I 2R ，电阻相等，I 1∶I 2＝1∶3，可得功率之比为P 1∶P 2＝1∶9，即k ＝19。
根据以上分析可知选项A 正确。
4．一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是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2 904 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】 C5. 如图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T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200V且“用电设备”消耗的电功率为10kW，不考虑其他因素的影响，则( )A．T1的副线圈两端电压的最大值为20102VB．T2的原线圈两端的电压为2000VC．输电线上损失的电功率为50WD．T1的原线圈输入的电功率为10.1kW【答案】 ABC【解析】U3U4＝n3n4，解得U3＝2000V，“用电设备”中的电流I4＝PU4＝10kW200＝50A，输电线上的电流I2＝I3＝I410＝5A，输电线上损失的电压为ΔU＝I2·2r＝10V，升压变压器副线圈两端的电压U2＝U3＋ΔU＝2010V，T1的副线圈两端电压的最大值为20102V，A、B正确；输电线上损失的电功率ΔP＝I22·2r＝50W，C正确；T1的原线圈输入的电功率为P′＝P＋ΔP＝10000W＋50W＝10050W，D错误。
6、如图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 2m4rC. 4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2rD. 4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r 【答案】 C7. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向R 0＝11 Ω的纯电阻用电器供电。
已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，T 2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u ＝2202sin 100πt (V)，将T 1、T 2均视为理想变压器。
下列说法正确的是( )A ．降压变压器的输入功率为4 400 WB ．升压变压器中电流的频率为100 HzC ．输电线消耗的功率为500 WD ．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小 【答案】 A【解析】 由题可知，用电器两端电压有效值为220 V ，交流电频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ，由电功率公式可知，降压变压器输出功率P ＝U 2R 0＝4 400 W ，理想变压器输入功率与输出功率相等，故A 项正确；理想变压器不改变交变电流的频率，B 项错；由变压规律U 1U 2＝n 1n 2可知，降压变压器输入电压为880 V ，由电功率定义式P ＝UI 可知，降压变压器输入电流为I ＝5 A ，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率P ＝I 2R ＝250 W ，C 项错；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由P ＝I 2R 可知，输电线消耗的功率增大，D 项错。