2020届高三物理一轮复习变压器和远距离输电导学案

2020届高三物理一轮复习导学案
十^一、交流电（2） 变压器和远距离输电 【目标】
1、了解变压器的工作原理，掌握其变压规律及功率关系；
2、 理解高压输电的原理；
3、 了解传感器的原理及应用。

【导入】 一、 变压器
1 •理想变压器各线圈两端电压与匝数成正比
这不仅适用于副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况•这是因为理 想变压器的磁通量是全部集中在铁芯内的， 因此穿过每组线圈的磁通量变化率相同， 每组线圈中产生的电动势和匝数成正比•在线圈内阻不计的情况下，线圈两端电压 即等于电动势，即：U1 / U1
Un
n i n 2 n
3
n
n
2 •理想变压器输入功率等于输出功率 3•高压输电
为减小输电线路上的电能损失，常采用高压输电
这是因为输送功率一定时，线
路电流匸P/U ，输出电线上损失功率P ' p ]2
R 线兽，可知p +
二、 传感器
传感器是将它所感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量（一般是 电学量）的一类元件•例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号； 光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号•转换后的信号经过相应的仪器 进行处理，就可以达到自动控制等各种目的.
1、变压器原理以法拉第电磁感应定律为核心；由于纯电阻电路中，交流电路和直流电路遵循相同的规律，所以恒定电流的知识在交流电路中仍适用，
2、一般来说，本章计算中所涉及的电流、电压都是有效值.
3、理想变压器原副线圈中有关物理量的因果关系
（1）对于m/z确定的变压器，其输出电压U2是由输入电压U决定的；U2= U nJ m （2）对于m/n 2确定的变压器，输入电流I 1是由副线圈中输出电流I 2决定的：丨1= 12 n2/ n 1, 12由负载的多少而定）
4、变压器变压比中U、U2都是指原、副线圈两端的电压，不要误以为是电源电压和用电器得到的电压（因为有时是，有时不是）.
【导研】
［例1］如图（a）所示所示是理想变压器的示意图，器
的线圈L中通入逐渐增大的电流，变压器的铁芯量随时
间的变化如图所示.线圈1是550匝，线圈1100匝，线
圈2两端的电压是_______________________ V
［例2］（09 •江苏物理• 6）如图所示，理想变压器的原、畐懺圈匝数比为1: 5,原
线圈两端的交变电压为u 20.2si n100 t V
两端电压达到100V时开始发光，下列说法的
有（）
A•开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B. 开关接通后，电压表的示数为100 V
C•开关断开后，电压表的示数变大
D.开关断开后，变压器的输出功率不变［例3］（09 •南京模拟）如图所示，L、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V
和10A,已知甲图中原、副线圈匝数比为100 : 1，
甲乙乙图中
厂：L O
压
变
在
是2
磁
中
原副线圈匝数比为1: 10,则（ ）
A. 甲图中的电表是电压表，输电电压为 22000 V
B. 甲图是电流互感器.输电电流是 100 A
C. 乙图中的电表是电压表，输电电压为 22000 V
D. 乙图是电流互感器，输电电流是 100 A
［例4］（扬州市2020届第二次调研）如图所示，
压器原、副线圈的匝数比为10:1，b 是原线圈的中 头，电压表和电流表均为理想电表， 从某时刻开始 圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为
u 1 220.2 sin100 tV ，贝
U （ ）
A •当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为22V ; B. 当t -X s 时，c 、d 间的电压瞬时值为110V ;
600
C •单刀双掷开关与a 连接，在滑动变阻器触头P 向上移动的过程中, 表的示数均变小；
D.当开关由a 扳向b 时，电压表、电流表示数均变小；
［例5］ （09 •广东物理• 9）图为远距离高 的示意图。

关于远距离输电，下列表述正确 （ ）
A. 增加输电导线的横截面积有利于减少输 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
a
d
J
6
}
I
L J
电压表和电流
压输电
的是
理想变
心抽 在原线
变电 所
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
［例6］一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝
电温度t变化的关系如图中实线①所示，由于环境温
度熨烫的衣物厚度、干湿不同，熨斗的散热功率不
同，熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣/■ ?, /2 /：r b
/■；阻随以及因而物.有
一种用主要成分为BaTiQ被称为“ PTC的特殊材料作发热元件的电熨斗.PTC材料
的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示•根据图线分析可知（
）
A.原处于冷态的PTC电熨斗比普通电熨斗升温快
B. PTC电熨斗能自动控制温度，温度稳定在T o〜T e之间
C. PTC电熨斗能自动控制温度，温度稳定在T e〜T7之间
D. PTC电熨斗不能自动控制温度
［例7］如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E,内阻不计.不称物体时, 滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动
有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量
度盘上，就可以读出被称物体的重力了.若滑动变
B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R）的阻值,
簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所
重力G与电流大小I的关系为（
）EkL
A. G= 2kL—
IR o
B. G= kL
E C. G=^+ kL
IR o .G= kIL
变阻器的
值刻在刻
阻器上A
已知两弹
称重物的
【导练】
1、在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机， 洗手后将湿手靠近，机内的传感 器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干•手靠近干手机能使传感 器工作，是因为 （ ）
2. 如图所示为光敏电阻自动记数示意图， 被计数的制品 送带上，光源安装在传送带一侧，光电计数装置（信息处 安装在传送带的另一侧，其中 R 是光敏电阻，R 2是定值电阻，每当有制品通过时,
光线被挡住，计数器就自动把制品数目记录下来.关于此光电计数器的运用，下列 说法正确的是（
）
A.当有光照射R 时，信号处理系统获得低电压 B •当有光照射R i 时，信号处理系统获得高电压 C •信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 D.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
3、（ 09 •海南物理• 9） 一台发电机最大输出功率为 4000kW 电压为4000V,经变压 器T i 升压后向远方输电。

输电线路总电阻 R 1k Q .到目的地经变压器T 2降压，负 载为多个正常发光的灯泡（220V 、60V ）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 i 和T 2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ）
A. T i 原、副线圈电流分别为103A 和20A
B. T 2原、副线圈电压分别为1.8 X 105V 和220V
C. T 1和T 2的变压比分别为1: 50和40: 1
A.改变了湿度 C.改变了磁场
B .改变了温度 D
.改变了电容
放在传 理系
D. 有6X 104盏灯泡（220V 60W）正常发光
4、（上海市部分重点中学高三第二次联考）•如图所示，可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环型若
AB间输入交流电压220V,则转动滑动触头P,在BC
得的输出电压范围是 _______________ ;当滑动触头P
B
第12B题
为一种
铁芯上，
间可获
转在图
示位置时，于BC间接一个55Q的电阻（图中未画出），流过电阻的电流应接近于___________
5、（2020 •江苏物理• 7）在如图所示的远距离输电电路图中，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，随着发电厂输出的增
大，下列说法中正确的有（）
A. 升压变压器的输出电压增大
B. 降压变压器的输出电压增大
C•输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大I R 户。