2020届高三物理一轮复习变压器和远距离输电导学案

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2020版高考物理一轮复习第十章交变电流传感器第2讲变压器远距离输电学案解析版

第2讲变压器远距离输电一、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(n 1>n 2)：把高电压变成低电压，如图丙所示.电流互感器(n 1<n 2)：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，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 ′，输电线总电阻为R .图31.输出电流I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R. 2.电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′ (2)ΔU ＝IR 3.功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝(PU)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 ＝ρl S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 从发电站输出的功率为220kW ，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V 和11kV 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( ) A.100∶1B.1∶100C.1∶10D.10∶1 答案 A解析由题意知输电线上的电流I ＝P U ，则输电线上由电阻造成的电压损失ΔU ＝Ir ＝Pr U，故ΔU 1ΔU 2＝U 2U 1＝11×103110＝1001，故选A.命题点一理想变压器原理例1 (2018·苏锡常镇二模)如图4所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sinπt (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2∶1，电流表、电压表均为理想交流电表.下列说法正确的是( )图4A.电压表的示数为220VB.电流表的示数为2AC.原线圈的输入功率为440WD.副线圈输出交流电的周期为2s 答案 D例2 (2018·南京市、盐城市二模)如图5所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R ，原线圈一侧接有电压为220V 的正弦交流电源，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R 上消耗的功率之比为k ，则( )图5A.U ＝110VB.U ＝440VC.k ＝14D.k ＝4答案 C解析变压器的原、副线圈的匝数比为2∶1，则原、副线圈中的电压之比为2∶1，原线圈与R 串联，则U ≠110V，故A 、B 错误；原、副线圈中的电流之比为1∶2，根据P ＝I 2R 可得原、副线圈回路中电阻R 上消耗的功率之比为k ＝14，C 正确，D 错误.拓展点互感器分为电压互感器和电流互感器，两者比较如下：例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6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( )图6A.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 答案 B解析高压输电线上的电流较大，测量时需把电流变小，即使副线圈中的电流较小，由I 1I 2＝n 2n 1可知n 2较大，n 1较小，所以ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab ＞I cd ，选项B 正确.命题点二变压器的动态分析1.匝数比不变的情况(如图7)图7(1)当U 1不变时，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，输出电流I 2变化，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8)图8(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4 (多选)(2018·常州市一模)如图9所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，原线圈接交流电u＝202sin100πt (V)，保险丝的电阻为1Ω，熔断电流为2A，电表均为理想交流电表.下列说法正确的有( )图9A.电压表V的示数为14.1VB.电流表A1、A2的示数之比为2∶1C.为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为4ΩD.将滑动变阻器滑片向上移动，电流表A1的示数减小答案CD解析原线圈电压有效值为U1＝2022V＝20V，根据变压器原理可得U2＝n2n1·U1＝12×20V＝10V，故电压表V的示数为10V，故A错误；根据变压器原理可知，电流大小与匝数成反比，故电流表A1、A2的示数之比为1∶2，故B错误；保险丝的电阻为1Ω，熔断电流为2A，为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为R min＝U2I max －r保＝102Ω－1Ω＝4Ω，故C正确；将滑动变阻器滑片向上移动，接入电路的电阻增大，副线圈电流减小，则原线圈的电流也减小，所以电流表A1的示数减小，故D正确.例5 (多选)(2018·南通市、泰州市一模)如图10所示，理想变压器原线圈接电压为220V 的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为11∶1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，电压表和电流表均为理想交流电表.下列说法中正确的有( )图10A.变压器输入功率与输出功率之比为1∶1B.1min内滑动变阻器上产生的热量为40JC.仅将S从1拨到2，电流表示数减小D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小答案AC拓展点含二极管的交流电路分析例6 (多选)(2018·镇江市模拟)如图11所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶5，电阻R 1＝R 2＝25Ω，D 为理想二极管，原线圈接u ＝2202sin (100πt ) V 的交流电，则( )图11A.此交流电的频率为100HzB.电阻R 1两端的电压为50VC.通过电阻R 2的电流为2AD.变压器的输入功率为150W 答案 BCD命题点三远距离输电1.理清三个回路远距离输电电网的基本结构如图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.图122.抓住两个物理量的联系(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，I 1n 1＝I 2n 2，P 1＝P 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，I 3n 3＝I 4n 4，P 3＝P 4.3.掌握一个能量守恒定律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理想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7 (2018·江苏单科·2)采用220kV 高压向远方的城市输电.当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为( )A.55kVB.110kVC.440kVD.880kV答案 C解析输电功率P ＝UI ，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P 损＝I 2R ，R 为输电线路的电阻，即P 损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ，当输电功率一定时，若输电线路损失的功率变为原来的14，则输电电压为原来的2倍，即为440 kV ，故选项C 正确.变式 (多选)(2018·第二次全国大联考(江苏卷))如图13为远距离输电示意图.发电机输出功率P 恒定，用户消耗的功率为P 用户，理想升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 1和U 2，输电线总电阻为r .下列说法正确的是( )图13A.升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2B.将P 下移，用户获得的电压将升高C.输电线上的功率关系为：P ＝P 用户＋U22rD.若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100答案 AD解析理想变压器的原、副线圈两端电压与匝数成正比，选项A 正确；将P 下移，降压变压器的原线圈匝数增大，则用户获得的电压将降低，选项B 错误；输电线损耗的功率为(P U 2)2r ，发电机输出功率P 恒定，若U 2提高为原来的10倍，则输电线上损失的功率为原来的1100，而输电线上的功率关系为P ＝P 用户＋(P U 2)2r ，选项C 错误，选项D 正确.1.(2018·如皋市调研)某理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶3，原线圈接在1.5V 的干电池上，如图14所示，则副线圈两端电压为( )图14A.0B.0.5VC.1.5VD.4.5V答案 A解析根据题意可知，原线圈接直流电，变压器不能工作，所以副线圈的输出电压为0，故A 正确，B 、C 、D 错误.2.(多选)(2018·南京市三模)如图15甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势随时间变化的图象如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电，如图丙所示，灯泡上标有“220V22W”字样，则( )图15A.t＝0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零B.灯泡中的电流方向每秒钟改变100次C.灯泡正常发光D.电流表示数为2A答案BC3.(2018·南京市、盐城市一模)变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗.如图16所示是理想降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，匝数分别为n1和n2.下列说法中正确的是( )图16A.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答案 B解析由于是降压变压器，所以原线圈匝数要比副线圈匝数多，即n1＞n2，故C、D错误；输入功率等于输出功率，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，则较粗导线的线圈应该作为副线圈，故A错误，B正确.4.(2018·扬州市一模)如图17所示为一理想变压器，原线圈接在输出电压为u＝U0sinωt的交流电源两端.电路中R0为定值电阻，V1、V2为理想交流电压表，A1、A2为理想交流电流表.现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动，下列说法正确的是( )图17A.电压表V1与V2示数的比值将变大B.电流表A1与A2示数的比值将变小C.电压表V1与电流表A1示数的比值变大D.电压表V2与电流表A2示数的比值变小答案 C解析原、副线圈电压之比即电压表V 1与V 2示数之比一定等于原、副线圈匝数的比值，故两电压表示数的比值不变，故A 错误；原、副线圈电流之比即电流表A 1与A 2示数之比一定等于原、副线圈匝数比的反比，故两电流表示数的比值不变，故B 错误；滑动变阻器R 的滑动触头P 向上滑动，则滑动变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律可知A 2示数减小，故A 1示数减小，由于U 1不变，故电压表V 1与电流表A 1示数的比值变大，故C 正确；同理，电压表V 2与电流表A 2示数的比值变大，故D 错误.5.(2018·南京师大附中5月模拟)如图18甲所示，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，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R ＝10Ω，其余电阻均不计.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.下列说法正确的是( )图18A.当单刀双掷开关与a 连接时，电压表的示数为31.1VB.当单刀双掷开关与b 连接且在0.01s 时，电流表示数为4.4AC.当单刀双掷开关由a 拨向b 时，副线圈输出电压的频率变为25HzD.当单刀双掷开关由a 拨向b 时，原线圈的输入功率变小答案 B解析由题图乙可知，交变电压的最大值为E m ＝311V ，周期为T ＝2×10－2s ，频率为f ＝1T＝50Hz ，有效值为U 1＝E m2＝3112V≈220V，当单刀双掷开关与a 连接时，根据电压与匝数成正比，n 1n 2＝U 1U 2＝101，则副线圈的电压为U 2＝22V ，A 错误；当单刀双掷开关与b 连接时，n 1n 2＝51，副线圈电压为U 2′＝44V ，所以副线圈电流为I 2＝4.4A ，电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，所以电流表的示数为4.4A ，B 正确；变压器不会改变交变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为50Hz ，C 错误；当单刀双掷开关由a 拨向b 时，原线圈的匝数变小，所以副线圈的输出电压要变大，电阻R 上消耗的功率变大，原线圈的输入功率也要变大，D 错误.1.(多选)(2018·东台创新学校月考)理想变压器在正常工作时，原、副线圈中相同的物理量是( )A.每匝线圈中磁通量的变化率B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案ABC解析理想变压器的原线圈的磁通量的变化率与副线圈中磁通量变化率相同，故A正确；变压器不改变交流电的频率，即频率相同，故B正确；理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻，二是没有漏磁现象，所以原、副线圈的功率相等，故C正确；原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势由输入电压和匝数比决定，故D错误.2.(2018·江苏省高考压轴卷)如图1所示，半径为L＝1m的金属圆环，其半径Oa是铜棒，两者电阻均不计且接触良好.今让Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10rad/s匀速转动，圆环处于垂直于环面向下、磁感应强度为B＝2T的匀强磁场中.从圆心O引出导线，从圆环上接出导线，接到匝数比为n1∶n2＝1∶4的理想变压器原线圈两端.则接在副线圈两端的理想交流电压表的示数为( )图1A.40VB.20VC.80VD.0答案 D解析由于Oa以圆心O为轴，以角速度ω＝10rad/s匀速转动，产生恒定的感应电动势，变压器铁芯中磁通量不变，接在副线圈两端的理想交流电压表的示数为零，选项D正确.3.(2019·扬州中学月考)如图2是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( )图2A.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答案 A解析因能量损失与输送电压的平方成反比，故为了减小电路能量损耗，要用高压送电，到用户要进行降压，故a为升压变压器，b是降压变压器，故A正确，B错误；因输电线有电阻，会有电压损失，故a的输出电压减去输电线上损失的电压等于b的输入电压，故C、D错误.4.(多选)(2018·苏州市期初调研)如图3甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈两端的交变电压随时间变化规律如图乙所示，灯泡L的额定功率为22W.闭合开关后，灯泡恰能正常发光.电表均为理想电表，则( )图3A.原线圈输入电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin100πt (V)B.灯泡的额定电压为110VC.副线圈输出交流电的频率为100HzD.电压表读数为220V ，电流表读数为0.2A答案 AB解析由题图乙可知：交流电的周期T ＝0.02s ，角速度ω＝2πT＝100πrad/s，则原线圈输入电压的瞬时值表达式：u ＝2202sin100πt (V)，故A 正确；原线圈电压的有效值：U 1＝22022V ＝220V ，根据理想变压器电压与匝数成正比，得副线圈两端的电压：U 2＝U 1n 2n 1＝110V ，故B 正确；周期T ＝0.02s ，频率为：f ＝1T＝50Hz ，变压器不改变交流电的频率，所以副线圈输出交流电的频率为50Hz ，故C 错误；原线圈电压有效值为220V ，则电压表的读数为220V ，副线圈电流：I 2＝P 额U 2＝0.2A ，根据理想变压器电流与匝数成反比得：I 1＝n 2I 2n 1＝0.1A ，即电流表读数为0.1A ，故D 错误.5.(2018·东台创新学校月考)如图4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R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.V 1和V 2是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 2是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )图4A.I 1和I 2表示电流的瞬时值B.U 1和U 2表示电压的最大值C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小答案 C解析 I 1和I 2表示电流的有效值，A 错误；U 1和U 2表示电压的有效值，B 错误；输出电压U 2只与输入电压和匝数有关，所以U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，总电阻减小，那么副线圈的电流I 2变大，因此原线圈的电流I 1也变大，故C 正确，D 错误.6.(2018·泰州中学开学考)如图5所示的交流电路中，理想变压器原线圈输入电压为U 1，输入功率为P 1，输出功率为P 2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时( )图5A.灯L 变亮B.各个电表读数均变大C.因为U 1不变，所以P 1不变D.P 1变大，且始终有P 1＝P 2答案 D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，输入电压和匝数比不变，所以输出电压也不会变，输入功率和输出功率始终相等，当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时，滑动变阻器的电阻减小，总电路的电阻减小，所以总电路的电流会变大，消耗的功率将变大，故P 1变大，R 0上的电压变大，所以灯L 的电压变小，电压表的示数变小，所以灯L 变暗，由于总的电流变大，灯L 的电流变小，所以电流表的示数将变大，所以A 、B 、C 错误，D 正确.7.(多选)(2018·江苏省高考压轴卷)如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44∶5，b 是原线圈的抽头，且恰好位于原线圈的中心，S 为单刀双掷开关，负载电阻R ＝25Ω，电表均为理想交流电表，在原线圈c 、d 两端接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法中正确的是( )图6A.当S 与a 连接，t ＝1×10－2s 时，电流表的示数为0B.当S 与a 连接，t ＝1.5×10－2s 时，电压表示数为502VC.将S 由a 拨到b 时，电阻R 消耗的功率为100WD.将S 由b 拨到a 时，1s 内电阻R 上电流方向改变100次答案 CD8.(2018·前黄中学检测)如图7甲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( )图7A.发电机产生的交流电的频率是100HzB.降压变压器输出的电压有效值是340VC.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解析由题图乙可知交流电的周期T ＝0.02s ，则频率f ＝1T＝50Hz ，变压器不改变交流电的周期与频率，则A错误.由题图乙可知U m＝340V，有效值U有效＝U m2<340V，则B错误.输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，则C错误.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损＝I2R可知输电线上损失的功率减小，则D正确.9.(多选)(2018·江苏一模)一自耦变压器如图8所示，其a、b端接到一电压不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和热敏电阻R t.已知温度升高时R t的阻值变小.电压表均可视为理想交流电表，输电导线的电阻均可忽略不计.则下列说法中正确的是( )图8A.保持滑动触头位置不变，当温度升高时三个电表的示数均变小B.保持滑动触头位置不变，当温度升高时V1、V2的示数不变而V3的示数变小C.保持温度不变，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中三个电表的示数均减小D.保持温度不变，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中V1示数不变而V2、V3示数均减小答案BD解析电压表V1测量的是输入电压的有效值，不会随外界条件的变化而变化，保持滑动触头位置不变，根据变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，知电压表V2的示数不变，当温度升高时R t的阻值变小，根据串并联电路的特点可知，V3示数减小，故A错误，B正确；保持温度不变，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，由于输入电压不变，故V1不变，副线圈的匝数减小，副线圈两端的电压减小，在副线圈中根据电路的串并联特点可知V2、V3示数均减小，故C错误，D正确.10.(多选)普通交流电流表和交流电压表不能直接接在高压输电线路上测电流和电压，通常要通过互感器来连接，现在在图9高压电路输入端已接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为1∶200和200∶1，图中甲、乙表示电压表或电流表，已知电路中电压表的读数为11V，电流表的读数为1A，则( )图9A.甲电表是电压表，乙电表是电流表B.甲电表是电流表，乙电表是电压表C.图示高压输送电路输电线的总电阻是11ΩD.图示高压输送电路输入的总功率为440kW答案BD11.(多选)(2017·苏锡常镇四市调研)如图10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8倍时，两灯泡均能正常发光.则( )图10A.原、副线圈匝数之比为7∶1B.原、副线圈匝数之比为8∶1C.此时a 和b 的电功率之比为1∶1D.此时a 和b 的电功率之比为1∶7答案 AD解析灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U 额，则说明原线圈两端电压为7U 额，副线圈两端电压为U 额，则可知，原、副线圈匝数之比为7∶1，故A 正确，B 错误；根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得原、副线圈电流之比为1∶7，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P ＝UI 可得a 、b 的电功率之比为1∶7，故C 错误，D 正确.12.(2018·南京市学情调研)如图11甲、乙电路输入交变电流的电压u 相同，图乙中理想变压器的原、副线圈的匝数分别为n 1和n 2，若要求甲、乙电路中的电流i 相同，则n 1、n 2、R 1、R 2应满足的关系是( )图11A.n 1R 1＝n 2R 2B.n 2R 1＝n 1R 2C.n 12R 1＝n 22R 2D.n 22R 1＝n 12R 2 答案 D13.(多选)(2018·泰州中学模拟)如图12所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L 1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L 2和L 3相连，开始时开关S 处于断开状态.当S 闭合后，所有灯泡都能发光.下列说法中正确的是( )图12A.灯泡L 1和L 2中的电流有效值可能相等B.灯泡L 2两端的电压变小C.灯泡L 1变亮，灯泡L 2的亮度不变D.变压器原线圈的输入功率不变答案 AB解析因为是降压变压器，n 1>n 2，根据I 1n 1＝I 2n 2可知I 1<I 2，当S 闭合后，I 1等于灯泡L 1的电流，I 2是灯泡L 2和L 3的电流之和，则灯泡L 1、L 2中的电流有效值可能相等，故A 正确；当S闭合后，副线圈回路总电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1分担的电压变大，灯泡L1变亮，则原线圈两端电压减小，又原、副线圈匝数不变，故副线圈两端电压变小，灯泡L2两端的电压变小，L2变暗，故B正确，C、D错误.。

一轮复习导学案第2节理想变压器与远距离输电

第2节理想变压器与远距离输电考点一理想变压器基本规律的应用【典例1】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 【训练题组1】1．[变压器原、副线圈的制约关系分析]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 2．[原、副线圈电路分析](多选)(2016·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∶93．[自耦变压器的原理]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 A4．[含有二极管的电路分析]如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶5，电阻R 1＝R 2＝25 Ω，D 为理想二极管，原线圈接u ＝2202sin(100πt )V 的交流电，则( )A ．交流电的频率为100 HzB ．通过R 2的电流为1 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为200 W5．[互感器的应用]班级：姓名：(多选)电流互感器和电压互感器如图所示．其中n1、n2、n3、n4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n1<n2，a是电流表B．A为电压互感器，且n1>n2，a是电压表C．B为电流互感器，且n3<n4，b是电流表D．B为电压互感器，且n3>n4，b是电压表6.[多个副线圈的变压器分析]如图所示，理想变压器有两个副线圈，L1、L2是两盏规格为“8 V，10 W”的灯泡，L3、L4是两盏规格为“6 V，12 W”的灯泡，当变压器的输入电压为U1＝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n2、n3的匝数；(2)电流表的读数．考点二理想变压器的动态分析问题【典例2】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，R0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A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3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【训练题组2】1．[负载电阻变化时的动态分析]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，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2．匝数比变化时的动态分析如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L、一个电吹风M，输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变．S断开时，灯泡L正常发光，滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法正确的是()A．电压表读数增大B．电流表读数减小C．等效电阻R两端电压增大D．为使灯泡L正常发光，滑片P应向下滑动3.[变压器的综合分析] （多选）如图1所示，理想变压器的原线圈接有电阻忽略的保险丝FU ，其熔断电流为6A ，副线圈接有阻值为R 0=10Ω的定值电阻、铭牌上标有“100V 50W”字样的灯泡以及最大阻值为400Ω的滑动变阻器R 。

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 。

[精品]新高考物理一轮复习第2课时变压器电能的输送导学案

第二课时变压器电能的输送第一关：基础关展望高考基础知识一、变压器的构造和原[§§§§§]知识讲解如图所示，变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，其中一个线圈与电相接，另一个线圈与负载（工作电路）相接，前者称为原线圈或初级线圈，后者称为副线圈或次级线圈当在原线圈上加交变电时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变磁通量，磁通量通过铁芯也穿过副线圈，磁通量的变在副线圈上产生感应电动势若副线圈上接有负载形成闭合电路，有交变电流通过时，也会产生磁通量通过铁芯穿过原线圈，在原线圈上产生感应电动势这样原、副线圈在铁芯中磁通量发生了变，从而发生互相感应（称为互感现象），产生了感应电动势归纳为：（1）互感现象是变压器的工作基础，其实质是电磁感应现象（2）若在原线圈上加交流电压，副线圈上空载（开路），则副线圈上存在感应电动势（3）变压器改变电压的作用只适用于交变电流，不适用于恒定电流活活用1想变压器原、副线圈匝比为101，以下说法中正确的是()[] A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是101B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变率相等原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为101D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为11解析：此题考查的是对变压器原的掌握，对想变压器，B选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝成正比D选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率答案：BD二、电能的输送知识讲解（1）减少电能损耗的方法据P 损=I 2R 可知，减小输电线路上功率损失的方法主要有两种： ①减小输电线的电阻R ，据R L Sρ=∙减小输电线长度L ：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L 减小Rb 减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料c 增大导线的横截面积S ：这要多耗费金属材料增加成本，同时给输电线的架设带很大的困难②减小输电电流I ，据P I U=减小输送功率P ：在实际中不能以用户少用或不用电达到减少损耗的目的b 提高输电电压U ：在输送功率P 一定，输线电阻R 一定的条件下，输电电压提高到原的倍，2P P R U=损据（）知，输电线上的功率损耗将降为原的21.n根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施（2）远距离高压输电的几个基本关系（以图为例）：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331124221443U n U n I I ,.U n I U n I ==== U 2=ΔU+U 3,I 2=I 3=I 线 ③输电电流：323223P U U P I .U U R -===线线④输电线上损耗的功率 2222P P I U I R R .U =∆==损线线线线（）当输送的电功率一定时，输电电压增大到原的倍，输电线上损耗的功率就减少到原的21.n 活活用2远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原的倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是()A 输电线上的电功率损失是原的1nB 输电线上的电功率损失是原的21n 输电线上的电压损失是原的1nD 输电线上的电压损失是原的21n [] 解析：根据由P=IU 得I=P U ,导线上损失功率222P P I R R U==损因输送功率一定，P 损跟输送电压的平方成反比；PU R U=损跟输送电压成反比所以正确选项为B 、答案：B第二关：技法关解读高考解题技法一、变压器各量变问题的分析技法讲解处这类问题的关键是要分清变量和不变量，弄清想变压器中“谁决定谁”的问题，在想变压器中，U 2由U 1和匝比决定；I 2由U 2和负载决定；I 1由I 2和匝比决定注意因果关系,对电压而言,有U 入才有U 出,输入决定输出,而对电流\,功率而言,则是有I 出、P 出,才有I 入、P 入,输出决定输入当想变压器的原副线圈的匝不变时,如果变压器的负载发生变,可依据以下原则判定,如图所示(1)输入电压U 1决定输出电压U 2这是因为输出电压2211n U U ,n 当U 1不变时,不论负载电阻R 变与否,U 2不会改变(2)输出电流I 2决定输入电流I 1,在输入电压U 1一定的情况下,输出电压U 2也被完全确定当负载电阻R 增大时,I 2减小,则I 1相应减小;当负载电阻R 减小时,I 2增大,则I 1相应增大在使用变压器时,不能使变压器次级短路(3)输出功率P 2决定输入功率P 1,想变压器的输出功率与输入功率相等,即P 2=P 1在输入电压U 1一定的情况下,当负载电阻R 增大时,I 2减小,则变压器输出功率P 2=I 2U 2减小,输入功率P 1也将相应减小;当负载电阻R 减小时,I 2增大,变压器的输出功率P 2=I 2U 2增大,则输入功率P 1也将增大典例剖析例1（江苏高考题）如图所示电路中的变压器为想变压器，S 为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器R 的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流下列说法正确的是（）A 保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到，则R 上消耗的功率减小B 保持P 的位置及U 1不变，S 由切换到b ，则I 2减小保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到，则I 1增大 D 保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小解析：保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到,副线圈匝变多，由1122U n U n =知U 2变大，22U I R =变大，R 上消耗的功率增大，故A 错又由于1221I n ,I n =I 1也变大，故正确S 由切换到b,副线圈匝变少，由1122U n U n =知U 2变小，I 2=2U R变小，故B 正确保持U 1不变，S 接在b 端，P 向上滑动，R 变小，I 2=2UR变大，I 1变大，故D 错答案：B二、远距离输电问题技法讲解在求解远距离输电的有关问题时，常会涉及到较多的物量，应特别注意各物量的对应性，所以对远距离输电问题一定要先画出过程图再分析，可以保证思路通顺流畅避免混乱出错．另外针对输电过程中因物量较多，易发生混乱的特点，把各物量在图中标出可以使物意义条清晰．远距离输电过程的示意图（如图所示）由图可知：P 1=P 2，I 2=I 3，P 3=P 4，P 损=I 22·2r=I 32·2r=P 1-P 4 （1）升压变压器的输出电流和输电线上的电压损失、功率损失，是联系两个变压器的纽带，解题时要抓住这个“纲”，然后根据和其他相关量的联系按相应规律列式求解（2）输电导线上损失的电能和输出电压的平方成反比，输出电压提高倍，导线上电能的损失就减为原的21.n （3）在计算远距离输电线路的功率损耗时常用关系式P 损=I 线2R线计算，其原因是I 线较易求出；I 总=I 线=P 总/U 总；而P 损=U 线 I 线或P 损=U线2/R 线，则不常用，其原因是在一般情况下U 线不易求出，且易把U 线和U 总相混淆而造成错误典例剖析[] 例2有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个校照明用电，如图所示，升压变压器匝之比为1：4，降压变压器的匝之比为4：1，输电线的总电阻R=4 Ω，全校共有22个班，每班有“220 V 40 W ”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则[##]（1）发电机输出功率多大？（2）发电机电动势多大？（3）输电效率多少？（4）若使用灯减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？解析：发电机的电动势E ，一部分降在电内阻上，即I 1r ，另一部分为发电机的路端电压U 1，升压变压器副线圈电压U 2的一部分降在输电线上，即I 2R ，其余的就是降压变压器原线圈电压U 2′，而U 3应为灯的额定电压U 额，具体计算由用户向前递推即可(1)对降压变压器：U 2′I 2=U 3I 3=P 灯=22×6×40 W=5 280 W ，而U 2′=41U 3=880 V 所以22nP 5280I A 6 A.U 880===灯对升压变压器： U 1I 1=U 2I 2=I 22R+U 2′I 2=（62×4+5 280）W=5 424 W ，所以P 出=5 424W（2）因为U 2=U 2′+I 2R=（880+6×4）V=904 V 所以11222n 11U U U 904 V 226 V.n 44===⨯= 又因为U 1I 1=U 2I 2，所以22121U I I 4I 24 A U ===，所以11E U I r 226241V 250 V.=+=+⨯=（）（3）P 5 280100%100%97%.P 5 424η=⨯=⨯=有用出（4）电灯减少一半时，′P 灯=2 640 W ，2n R 2640 WI 3 A.U 800 V''===灯所以P ′出=′P 灯+I ′22R=（2 640+32×4） W=2 676 W ，不是减半答案：（1）5424 W (2)250 V (3)97%(3)不减半第三关：训练关笑对高考随堂训练1一个想变压器，原线圈和副线圈的匝分别为1和2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U 1和U 2、I 1和I 2、P 1和P 2，已知1＞2，则()AU 1＞U 2，P 1＜P 2 BP 1=P 2，I 1＜I 2 I 1＜I 2，U 1＞U 2 DP 1＞P 2，I 1＞I 2解析：对想变压器说，穿过原副线圈的磁通量的变率一定相等，由法拉第电磁感应定律可得1122U n U n ，由题给条件1>2，得U 1>U 2想变压器不考虑能量损耗，则有P 1=P 2由于题给变压器为单个副线圈的变压器，则I 1U 1=I 2U 2成立，所以I 1<I 2综合上述分析可知，B 、两项对答案：B2一想变压器初\,次级线圈匝比为31,次级接三个相同的灯泡,均能正常发光,在初级线圈接一个相同的灯泡L,如图所示,则（）A 灯L 也能正常发光B 灯L 比另三灯都暗灯L 将会烧坏[] D 灯L 时亮时暗解析：分析此题应从变压器的电流关系考虑;原\,副线圈中的电流比I 1：I 2=1：3,副线圈后面每灯的电流与其额定电流为2L 1I :I ,I I I 3===额额故,所以灯L 也正常发光答案：A3如图甲所示是日光灯的电路图，它主要由灯管、镇流器和启动器组成的，镇流器是一个带铁芯的线圈，启动器的构造如图乙所示，为了便于启动，常在启动器的两极并上一纸质电容器，某教室的一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮的情况，经检查，灯管是好的，电压正常，镇流器无故障，其原因可能是()A 启动器两脚与启动器底座接触不良B 电容器断路电容器击穿而短路 D 镇流器自感系L 太大答案：4国家重点项目工程——750千伏兰州至银川西电东输工程完成塔基建设9月底全线架通远距离输送交流电都采用高压输电，采用高压输电的优点是()A可节省输电线的铜材料B可根据需要调节交流电的频率可减少输电线上的能量损失D可加快输电的速度解析：由P=IU得P，输送的电功率P一定，采用高压输电，UIU大则I小，由P线=I2r，在要求输电损耗一定的情况下，就可以选电阻率略大一点的材料作导线；若输电线确定，则可以减少输电线上的能量损失，故选项A、正确交流电的频率是固定的，不需要调节，输电的速度是就是电磁波的传播速度，是一定的，故选项B、D不正确答案：A5如图所示，MN和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置的金属棒b与导轨接触良好，在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，导轨的N、Q端接想变压器的初级线圈，想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件若用IR、IL、I分别表示通过R、L和的电流，不考虑电容器的瞬间充放电，则下列判断中正确的是()A若b棒匀速运动，则I R≠0，I L≠0,I=0B若b棒匀加速运动，则I R≠0,I L≠0,I=0若b棒做加速度变小的加速运动，则I R≠0，I L=0，I=0D若b棒在某一中心位置附近做简谐运动，则I R≠0,I L≠0,I≠0 解析：当b棒匀速运动时，根据公式E=Bv可知电动势E恒定，则原线圈中有恒定的电流通过，产生稳定的磁场，通过副线圈的磁通量不变，那么副线圈上不产生感应电动势，无电压，则I R=I L=I=0,A 错误当b棒匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈的电流均匀增大，产生的磁场均匀增强，则副线圈中的磁通量均匀增大，副线圈就会产生一个恒定的电压，那么I R≠0,I L≠0,I=0,B正确当b棒做加速度变小的加速运动时，b棒产生的电动势变越越慢，同可知在副线圈上将产生一个逐渐减小的电压，则I R≠0，IL≠0，而电容器要不停的放电而使I≠0，故错误当b棒做简谐运动时，b棒将产生正弦或余弦式交变电流，在副线圈上也将感应出正弦或余弦式交变电压，从而I R≠0，I L≠0，I≠0，D正确答案：BD课时作业四十二变压器电能的输送[]1一想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2当R增大时()AI1减小，P1增大BI2减小，P2减小I2增大，P2减小DI1增大，P2增大解析想变压器（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B2一想变压器原、副线圈匝比12=115原线圈与正弦交变电连接，输入电压如图所示副线圈仅接入一个10 Ω的电阻则()A流过电阻的电流是20 AB与电阻并联的电压表的示是1002 V经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD 变压器的输入功率是1×１０3 W 解析由图象可知U 1=220 V ，则2211n 5U U 220V 100 V n 11==⨯= 流过电阻电流2U I 10 A R==，A 错；电压表示应为100V ，B 错；1分钟放出热量Q=I 2R=102×10×60 J=6×104 J,错；P 出=U 2I=100×10 W=1×103 W ，所以P 入=P 出=1×103 W ，D 正确答案D3如图所示，一想变压器原线圈接入一交流电，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭合的错误！未定义书签。

2020届高考物理一轮复习教学案精品集102变压器电能的输送

2020届高考物理一轮复习教学案精品集102变压器电能的输送【教学要求】1．了解变压器的构造和原理。

明白变压器的电压与匝数的关系，并能用这关系进行运算。

2．了解远距离输电的要紧环节，明白远距离输电时应用高电压的道理。

【知识再现】一、变压器1、要紧构造：〔1〕闭合铁芯。

〔2〕绕在铁芯上的原、副线圈〔初级、次级线圈〕。

2、工作原理：电磁感应〔互感〕。

3、几种常用的变压器〔l〕自耦变压器：如调压变压器，铁芯上只绕一个线圈，可升压，可降压。

〔2〕互感器电压互感器：把高电压变成低电压，以便测量高电压。

〔降压变压器〕电流互感器：把大电流变成小电流，以便测定小电流。

〔升压变压器〕二、电能的输送1、输送电能的差不多要求：可靠〔供电线路工作可靠〕、保质〔电压和频率稳固〕、经济〔输电线路的建筑和运行费用低，电能损耗少〕。

2、关键：减小输电线路上的电能损耗，P损=I2R。

3、方法：①减小输电线的电阻，如采纳电阻率小的材料或增大导线的横截面积。

②高压输电：在输送功率一定的条件下提高输送电压，以减小输电电流，从而减小输电导线上缺失的电功率。

知识点一理想变压器的原理及差不多关系式由于理想变压器没有漏磁和能量缺失，因此穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率△ф/△t也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应〔互感现象〕．变压器的差不多规律可概括为〝三变三不变〞，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。

变压器的变压比:U1／n1= U2／n2= U3／n3 =…= ΔU／Δn = k变压器的变流比: n1I1=n2I2+n3I3+……理想变压器的输入功率由输出功率决定：2211222222111/RnUnRUUIUIP⎪⎪⎭⎫⎝⎛====【应用1】如下图，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1：n2=4:1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。

新高考一轮复习人教版2变压器远距离输电学案

第2讲变压器远距离输电知识点一理想变压器 1．构造和原理(如图所示)(1)主要构造：由原线圈、副线圈和________组成． (2)工作原理：电磁感应的________．思考辨析(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．( )(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热损耗．( )(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器(n 1>n 2)：把高电压变成，如图丙所示.电流互感器(n 1<n 2)：把大电流变成，如图丁所示.知识点二远距离输电 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 ′.(2)ΔP ＝________＝ΔU 2R 3．电压损失(1)ΔU ＝U －U ′.(2)ΔU ＝________. 4．输送电流(1)I ＝PU (2)I ＝U －U ′R教材改编1．[人教版选修3－2P 44T 2改编]有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V ，这个电压是把380 V 的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是1 140匝，副线圈是( )A ．1 081匝B ．1 800匝C ．108匝D ．8 010匝 2．[人教版选修3－2P 50T 3改编]从发电站输出的功率为220 kW ，输电线的总电阻为 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( )A ．100:1B ．1:100C ．1:10D ．10:1考点一理想变压器基本关系的应用师生共研题型1|理想变压器基本关系的应用例1 [2020·新高考山东卷，5]图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2＝22:3，输入端a 、b 所接电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．灯泡L 的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V ．定值电阻R 1＝10 Ω，R 2＝5 Ω，滑动变阻器R 的最大阻值为10 Ω.为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )A ．1 ΩB ．5 ΩC ．6 ΩD ．8 Ω题型2|原线圈有负载的理想变压器例2 [2020·全国卷Ⅲ]在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V ，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R 1、R 2、R 3均为固定电阻，R 2＝10 Ω，R 3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R 2中电流i 2随时间t 变化的正弦曲线如图(b)所示．下列说法正确的是( )A ．所用交流电的频率为50 HzB ．电压表的示数为100 VC ．电流表的示数为 AD ．变压器传输的电功率为 W题后反思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．制约关系电压副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P 入由副线圈的输出功率P 出决定电流原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定照图乙所示的图象变化，副线圈电路中的R 0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)．V 1和V 2是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；A 1和A 2是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )A ．原线圈中的输入电压u ＝√2U m sin 2πTtB ．U 1＝√22U m ，U 2＝5√22U mC ．光照强度增大，U 2变小，I 1变小，I 2变大D ．光照强度增大，U 2不变，I1变大，I 2变大【考法拓展】 (多选)若将【例3】中的图甲换成如图所示的电路，R 、R 0均为定值电阻，电路中接入开关S ，其他条件不变，下列说法正确的是( )A ．原线圈中的输入电压的有效值U 1＝U m ，交变电流的周期为TB ．电压表V 1的示数为m √2 C ．闭合开关S ，U 2变小，I 1变小，I 2变大 D ．闭合开关S ，U 2不变，I 1变大，I 2变大题后反思(1)理想变压器的动态分析的方法①分清不变量和变量；②弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系；③利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定．(2)变压器动态问题分析思路程序练1[2020·贵阳模拟]如图所示，理想变压器的原线圈与稳定的正弦交流电源相连，副线圈的滑动触头P可上下滑动．设原线圈输入电压为U1，副线圈输出电压为U2，负载为定值电阻R，原、副线圈电流比为k，则()A．P下滑时，k增大B．P上滑时，k增大C．P上滑时，U1减小D．P下滑时，U2增大练2[2020·广西柳州高级中学模拟]如图所示，在磁感应强度为T的匀强磁场中，10匝矩形线圈绕垂直磁场的轴OO′以角速度100π rad/s匀速转动，线圈电阻不计，面积为m2，线圈通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2.已知变压器原、副线圈的匝数比为10:1，电表均为理想交流电表，开关S断开时L1正常发光，且电流表示数为A，则()A．若开关S闭合，灯泡L1亮度不变，电流表示数将增大B．闭合开关S后电压表示数为5√2VC．灯泡L1的额定功率为WD．若从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值为314 sin 100πt(V)练3[2020·天津宁河区模拟]如图甲所示的理想变压器原线圈a的匝数n1＝500匝，副线圈b的匝数n2＝100匝，线圈a接在如图乙所示的交流电源上，“3 V 6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R1＝50 Ω，R2＝Ω，电压表V为理想交流电表，下列说法正确的是()A．通过副线圈b的交变电流的频率为10 HzB．电压表的示数为44 VC．电阻R1消耗的电功率为8 WD．通过电阻R1的电流为10 A考点二远距离输电师生共研1．远距离输电问题的“三、二、一”(1)理清三个回路(如图)在回路2中，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 线＝I 3. (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)中各个物理量间的关系是U 1U 2＝n 1n 2， I 1I 2＝n2n 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)中各个物理量间的关系是U 3U 4＝n 3n 4，I 3I 4＝n4n 3，P 3＝P 4.(3)掌握一个守恒能量守恒关系式P 1＝P 损＋P 4.例4 [2020·全国卷Ⅱ，19](多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU .在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( )A ．ΔP ′＝14ΔPB ．ΔP ′＝12ΔPC ．ΔU ′＝14ΔU D ．ΔU ′＝12ΔU例5 [2020·浙江7月，11]如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P ＝100 kW ，发电机的电压U 1＝250 V ，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R 线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U 4＝220 V ．已知输电线上损失的功率P 线＝5 kW ，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )A ．发电机输出的电流I 1＝40 AB ．输电线上的电流I 线＝625 AC ．降压变压器的匝数比n 3：n 4＝190：11D ．用户得到的电流I 4＝455 A练4 [2021·深圳调研](多选)中国特高压远距离输电技术已成为国际标准，使“煤从空中走、电送全中国”成为现实．如图所示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( )A．U4＝U1B．I4＝I1C．通过电阻r的电流I2＝2×104 AD．电阻r损耗的电功率为5×107 W练5[2020·天津南开区二模](多选)一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，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，如图所示．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.下列说法正确的是()A．当用户使用的电器增加时，U2、U3、U4均变小B．输电线的总电阻R两端的电压等于U2－U3，且随用户使用的电器增加而增大C．输电线上损失的功率为P32R，且随用户使用的电器增加而增大U32D．要减小线路的损耗，应减小升压变压器的匝数比n1，同时应增大降压变压器的匝数n2比n3n4思维拓展特殊变压器的问题模型1 自耦变压器例1 (多选)一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0.电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计．则下列说法正确的是()A．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小B．保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小C．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小D．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小模型2 互感器例2[2020·江苏卷，2]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C．原、副线圈电流的频率不同D．副线圈的电流小于原线圈的电流练1(多选)如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原副线圈的匝数比分别为100：1和1：100，图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A，则()A．a为电流表，b为电压表B．a为电压表，b为电流表C．线路输送电功率是220 kWD．输电线路总电阻为22 Ω练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 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想变压器，则U2和I1分别约为()A．380 V和A B．380 V和AC．240V和A D．240 V和A第2讲变压器远距离输电基础落实知识点一1．(1)闭合铁芯(2)互感现象2．P出n1n2n2n1频率3．(2)低电压小电流知识点二2．(2)I2R3．(2)IR思考辨析(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√教材改编1．解析：由题意知U 1＝380 V ，U 2＝36 V ，n 1＝1 140，则U 1U 2＝n 1n 2得n 2＝U2U 1n 1＝108.选项C 正确．答案：C2．解析：由题意知输电线上的电流I ＝PU ，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU ＝IR ＝PRU ，故ΔU 1ΔU 2＝1U 11U 2＝U 2U 1＝11×103110＝1001，故选项A 正确．答案：A 考点突破例1 解析：由图乙可知理想变压器输入电压U 1＝220 V ，应用理想变压器变压公式U1U 2＝n 1n 2＝223，可得副线圈输出电压U 2＝30 V ．灯泡正常工作时，灯泡两端电压为U L ＝24 V ，电流I L ＝UL R L＝ A ．设R 1两端电压为U ，由U 2＝U L ＋U ，可得U ＝6 V ．由UR 1+UR2+R＝I L ，解得R ＝1 Ω，选项A 正确．答案：A例2 解析：本题借助图形和图象考查了理想变压器的特点及描述交流电物理量的特点．由图(b)可知变压器输出端交流电的周期T ＝ s ，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交流电的频率f ＝1T＝50 Hz ，A 正确；由图(b)可知流经电阻R 2的电流有效值I 2＝m √2＝1 A ，电阻R 2两端电压U 2＝I 2R 2＝10 V ，根据串并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数I 3＝U 2R 3＝ A ，C 错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压U 1＝n1n 2U 2＝100 V ，则电压表的示数U ′＝U －U 1＝120 V ，B 错误；变压器传输的电功率P ＝U 2(I 2＋I 3)＝ W ，D 正确．答案：AD例3 解析：由图乙可知，原线圈中的输入电压u ＝U msin 2πT t ，选项A 错误．理想交流电流表、理想交流电压表的示数都是有效值，则U 1＝m √2＝√22U m ，根据理想变压器变压规律，可得U 2＝15U 1＝√210U m ，选项B 错误．光照强度增大，光敏电阻的阻值减小，因输出电压的有效值不变，则U 2不变，I 2变大，输出功率增大；根据变压器的输出功率决定输入功率可知，输入功率增大，因输入电压的有效值不变，则输入电流增大，即I 1变大，选项D 正确，C错误．答案：D考法拓展解析：由理想变压器原线圈中的输入电压u＝U msin2πTt可知，该交变电流的周期为T，原线圈中的输入电压的有效值为U1＝m√2，电压表V1的示数为m√2，选项A错误，B正确．闭合开关S，两个电阻并联，其等效电阻的阻值减小，因输出电压不变，则U2不变，I2变大，输出功率增大，根据变压器的输出功率决定输入功率可知，输入功率增大，因输入电压的有效值不变，则输入电流增大，即I1变大，选项D正确，C错误．答案：BD练1解析：根据I1I2＝n2n1＝k可知，若P下滑，则副线圈的匝数n2减少，原、副线圈的电流比k减小；若P上滑，则n2增加，原、副线圈的电流比k增大，故A错误，B正确；因为理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，所以P下滑时副线圈的电压U2减小，D错误；无论P上滑还是下滑，原线圈两端的电压U1都不变，故C错误．答案：B练2解析：本题考查交变电流的产生与变压器动态变化相结合的问题．若开关S闭合，输出电压不变，所以灯泡L1亮度不变，输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增大，输入电流也增大，电流表示数增大，A正确；变压器的输入电压的最大值U m＝NBSω＝100πV，变压器输入电压的有效值U1＝m√2＝√2V＝50√2π V，变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，故闭合开关S后电压表示数为5√2π V，B错误；开关S断开时L1正常发光，灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为P＝U1I1＝50√2π×W＝√22π W，C错误；从垂直中性面位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值为u＝U m cos ωt＝100πcos 100πt(V)，D错误．答案：A练3解析：本题考查原线圈含有负载的理想变压器．交变电流的频率f＝1T ＝10.02 s＝50Hz，A错误；灯泡恰好正常发光，则副线圈中电流的有效值I2＝P LU L ＝6 W3 V＝2 A，根据串联分压规律可得，电压表的示数U ＝U L ＋I 2R 2＝3 V ＋2× V ＝40 V ，B 错误；根据理想变压器电流规律I 1I 2＝n 2n 1可得，原线圈中电流的有效值I 1＝n 2n 1I 2＝100500×2 A ＝ A ，即通过电阻R 1的电流为 A ，则电阻R 1消耗的电功率P 1＝I 12R 1＝2×50 W ＝8 W ，C 正确，D 错误．答案：C例4 解析：设输送功率为P ，输电线电阻为R ，则采用超高压输电时输电线上损失电压为ΔU ＝PU R ∝1U ，损失的电功率ΔP ＝(P U )2R ∝1U 2，而U ′U ＝1 100 kV550 kV ＝2，所以ΔU ′＝12ΔU ，ΔP ′＝14ΔP ，故A 、D 选项正确．答案：AD例5 解析：发电机输出的电流I 1＝PU 1＝100×103250A ＝400 A ，选项A 错误．输电线上的电流I线＝√P线R线＝√5×1038A ＝25 A ，选项B 错误．升压变压器的副线圈输出电压U 2＝PI 线＝100×10325V ＝4×103 V ，输电线损耗电压ΔU ＝I 线R ＝25×8 V ＝200 V ，降压变压器的原线圈电压U 3＝U 2－ΔU ＝3 800 V ，故降压变压器的匝数比n3n 4＝U3U 4＝3 800220＝19011，选项C 正确．降压变压器的副线圈的输出功率P 4＝P 3＝P －P 线＝95 kW ，故用户得到的电流I 4＝P4U 4＝95×103220A ≈ A ，选项D 错误．答案：C练4 答案：BD练5 解析：交流发电机的输出电压U 1一定，匝数未变，根据U 1U 2＝n1n 2知U 2不变，A 错误；输电线的总电阻R 两端的电压等于U 2－U 3，用户使用的电器增加，T 2的输出电流增大，则输电线上的电流也会增大，R 上的电压增加，B 正确；输电线上的电流I ＝P3U 3，则输电线上损失的功率为P 损＝I 2R ＝P R32U 32 ，用户使用的电器增加，输电线上的电流会增大，则输电线上损失的功率增加，C 正确；输送功率一定时，根据P 2＝U 2I 和P 损＝I 2R 知，要减小线路的损耗，应增大输送电压U 2，又U 1一定，根据U 1U 2＝n 1n 2知，应减小升压变压器的匝数比n1n 2，U 3＝U 2－IR ，U 2增大，I 减小，所以U 3增大，为使用户电压U 4不变，根据U 3U 4＝n3n 4知，应增大降压变压器的匝数比n3n 4，D 正确．答案：BCD思维拓展典例1解析：滑动触头位置保持不变时，变压器原、副线圈的匝数比不变，因电源的电压不变，所以V1、V2的示数不变，R1与R0串联分得的总电压不变；当滑动变阻器滑片P 下滑时，R0接入电路的阻值变小，分得的电压减小，所以V3的示数减小，选项A错误，选项B正确．保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，副线圈的匝数变少，由U1∶U2＝n1∶n2可知，V2、V3的示数均减小，V1的示数不变，选项C错误，选项D正确．答案：BD典例2解析：变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，不能改变交变电流的频率，B、C项均错误；根据变压器匝数与电压的关系U1U2＝n1n2可得副线圈的电压U2＝n2n1U1，由于原线圈匝数少而副线圈的匝数多，即n1<n2，因此有U2>U1，电流互感器是一种升压变压器，A项错误；根据变压器匝数与电流的关系I1I2＝n2n1可得副线圈的电流I2＝n1n2I1，由于n1<n2，因此有I2<I1，D项正确．答案：D练1解析：根据两个互感器的连接方式可以判断出a为电压表，b为电流表，故选项A错误，选项B正确；由于电压表的示数为22 V，因此输电线上的电压为2 200 V，电流表的示数为1 A，因此输电线中的电流为100 A，所以线路输送电功率是220 kW，故选项C正确，因不知道输电线路两端的电压，因此无法求得输电线路的电阻，故选项D错误．答案：BC练2解析：对理想变压器有U2＝n2n1U1＝380 V，由P2＝I2U2得I2＝P2U2＝2 000380A≈ A．依据I1I2＝n2n1得I1＝n2n1I2≈ A，故只有选项B正确．答案：B。

2020版高中物理第4章远距离输电4.2变压器学案鲁科版选修3-2

第2讲变压器[目标定位] 1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理.2.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题.3.了解自耦变压器的工作原理．一、变压器的结构1．构造：主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成．2．物理量：(1)与电源相连的线圈叫原线圈或初级线圈，与负载相连的线圈叫副线圈或次级线圈．(2)原线圈两端的电压叫输入电压，用符号U1表示；副线圈两端的电压叫输出电压，用符号U2表示．3．分类：按输出电压的升降，变压器分为升压变压器和降压变压器．二、变压器的工作原理1．工作原理：互感现象是变压器工作的基础．2．理想变压器：在理想变压器中，通过原、副线圈的变化磁通量相同，在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相同．三、变压器电压与匝数的关系1.U1U2＝n1n2.2.I1I2＝n2n1.四、自耦变压器1．特点：是只有1个绕组的变压器．2．作用：(1)这个绕组可以当做原线圈接电源，而绕组的一部分当做副线圈接负载，成为降压变压器．(2)可以将绕组的一部分当做原线圈接电源，而将整个绕组当做副线圈接负载，成为升压变压器．想一想 1.把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图1所示)，小灯泡能发光吗？为什么？图1答案能．当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．想一想 2.若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？答案不发光.一、变压器“变压”的原理电压与匝数的关系1．变压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率ΔΦΔt 相等，若原线圈匝数为n 1，则U 1＝n 1ΔΦΔt ，副线圈匝数为n 2，则U 2＝n 2ΔΦΔt，所以U 1U 2＝n 1n 2. 2．变压器的变压关系(1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2. (2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…3．原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载． (2)副线圈在其所处回路中充当电源．4．变压器不改变交流电的频率例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) 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答案 BC解析 I 变化，则磁场变化，由于面积S 不变，故Φ变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 、C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D 错误．二、理想变压器的功率关系和电流关系1．理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失． (2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失． 2．理想变压器的功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，P 入＝P 出． 3．电流关系(1)只有一个副线圈时，有U 1I 1＝U 2I 2，得n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1. (2)当有多个副线圈时，由U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…，得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋… 4．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压U 1决定输出电压U 2.(2)功率制约：P 出决定P 入，这体现了能量守恒的特点．(3)电流制约：输出电流I 2决定输入电流I 1.例2 理想变压器连接电路如图2甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A ，则( )图2A ．电压表读数为282 VB ．电压表读数为28.2 VC ．输入功率为56.4 WD ．输入功率为40 W答案 D解析由题图乙可知，U m ＝282 V ，则输入电压有效值U 1＝U m2≈200 V ．根据U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝20 V ，再根据I 1I 2＝n 2n 1知，I 1＝0.2 A ，输入功率P ＝U 1I 1＝40 W ，故A 、B 、C 错，D 正确．答案 A解析 U 2＝220V ，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2得，U 1＝110V.I 2＝PU 2＝0.1A ，根据I 1∶I 2＝n 2∶n 1得I 1＝0.2A ．所以正确答案是A.例3 如图3所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n 1∶n 2∶n 3＝10∶5∶1，其中n 1接到220V 的交流电源上，n 2和n 3分别与电阻R 2、R 3组成闭合回路．已知通过电阻R 3的电流I 3＝2A ，电阻R 2＝110Ω，求通过电阻R 2的电流I 2和通过原线圈的电流I 1.图3答案 1A 0.7A解析由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R 2上的电压U 2＝n 2n 1U 1＝510×220V ＝110V通过电阻R 2的电流I 2＝U 2R 2＝110110A ＝1A加在R 3上的电压U 3＝n 3n 1U 1＝110×220V ＝22V根据输出功率等于输入功率得：U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3 代入数据解得通过原线圈的电流为：I 1＝0.7A. 三、几种常见的变压器 1．自耦变压器如图4所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用．图4规律：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1. 2．电压互感器(1)构造：小型降压变压器，如图5甲所示．(2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表，为了安全，外壳和副线圈应接地． (3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压．图53．电流互感器(1)构造：小型升压变压器，如图乙所示．(2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表．为了安全，外壳和副线圈应接地．(3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流．例4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，如图6所示，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( )图6A．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答案 B解析根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得ab接MN、cd 接PQ，I ab＞I cd，故B正确.变压器原理分析1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1答案BD解析对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同，磁通量的变化率相等，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比，故A、C错误，B正确；理想变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率，故D正确．理想变压器基本规律的应用2．理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不正确答案AC3.如图7所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12V,6W”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(可视为理想电表)的示数分别是( )图7A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A答案 D解析灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12V，副线圈电流I2＝2×612A＝1A，根据匝数比得原线圈电流I1＝120I2＝0.05A，原线圈电压U1＝20U2＝240V，选项D正确．互感器的应用4．如图8所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220V，电流表示数为10A，则高压输电线的送电功率为( )图8A．2.2×103W B．2.2×10－2WC．2.2×108W D．2.2×104W答案 C解析由电流互感器知电压输电线中电流I＝1000A，由电压互感器知电压U＝220×103V，则高压输电线功率P＝UI＝2.2×108W.。

(名师导学)2020版高考物理总复习第十一章第2节变压器远距离输电教学案新人教版

第2节变压器远距离输电考点1► 理想变压器的几个基本关系【p 200】夯实基础1．变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的与交流电源相接的__原线圈__和与负载连接的__副线圈__组成，如图所示．2．变压器的原理：根据电磁感应现象中的__互感__来改变交流电的电压．3．理想变压器：(1)无漏磁，即原、副线圈中的磁通量Φ，磁通量变化率ΔΦΔt相同； (2)线圈无电阻，即原、副线圈两端电压U ＝E ＝n ΔΦΔt； (3)无能量损失，P 出＝P 入，即I 2U 2＝I 1U 1.4．理想变压器的几个基本关系式：(1)功率关系：__P 入＝P 出__．(2)电压关系： ①只有一个副线圈时U 1U 2＝__n 1n 2__． ②有多个副线圈时U 1n 1＝__U 2n 2__＝__U 3n 3__＝… (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：依U 1I 1＝__U 2I 2__＋__U 3I 3__＋…，可推出：I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…＋I n n n .(4)频率关系：f 1＝f 2，变压器不改变交变电流的频率．注意：变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压．5．常见变压器 (1)自耦变压器——调压变压器．(2)互感器电压互感器(n 1>n 2)：用来把__高电压__变成__低电压__，原线圈__并联__在两输电线之间，副线圈接交流电压表并接地．电流互感器(n 1<n 2)：用来把__大电流__变成__小电流__，原线圈__串联__在一根输电线中，副线圈接交流电流表并接地．考点突破例1如图所示，正弦交流电源的电压有效值保持恒定，电流表为理想交流电流表，理想变压器的副线圈接电阻R 1和R 2，R 1和R 2的阻值分别为1 Ω和3 Ω.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 ，则( )A ．开关闭合前后，流经R 1的电流之比为1∶4B ．开关闭合前后，流经R 1的电流之比为1∶2C ．开关闭合前后，副线圈的输出电压比为4∶1D ．开关闭合前后，变压器的输入功率之比为1∶2【解析】根据题意，该理想变压器原线圈两端电压U 1不变，原、副线圈匝数比一定，故副线圈电压U 2保持不变，与开关S 闭合断开无关，C 错误；开关断开时，副线圈电流I 2＝U 2R 1＋R 2＝14U 2；闭合开关后，副线圈电流I 2′＝U 2R 1＝U 2，故开关闭合前后，流过电阻R 1的电流之比I 2∶I 2′＝14，A 正确，B 错误；闭合开关前，变压器输入功率为P ＝IU 1；在闭合开关之后，变压器输入功率为P′＝4IU 1，故开关闭合前后，变压器输入功率之比为1∶4，D 错误．【答案】A【小结】解决变压器问题的方法技巧1．电压切入法：变压器原、副线圈的电压之比为U 1U 2＝n 1n 2；当变压器有多个副线圈时，有：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… 2．功率切入法：理想变压器的输入、输出功率为P 入＝P 出，即P 1＝P 2；当变压器有多个副线圈时P 1＝P 2＋P 3＋…3．电流切入法：由I ＝P U 知，对只有一个副线圈的变压器有I 1I 2＝n 2n 1；当变压器有多个副线。

高三物理一轮复习《变压器电能的输送》导学案

高三物理一轮复习《变压器电能的输送》导学案【学习目标】1、了解电感器和电容器对交变电流的影响2、掌握理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系及功率关系3、知道输电线上的功率损失，并能利用相关规律解决实际问题【学习重点和难点】变压器原理、输电线上能量损失的计算【使用说明及学法指导】先通读教材有关内容，进行知识梳理归纳，再认真限时完成课前预习部分内容，并将自己的疑问记下来（写上提示语、标记符号）。

【课前预习案】一、电感对交变电流的阻碍作用1．感抗（1）定义：电感对交变电流的阻碍作用的大小用来表示。

（2）感抗大小的影响因素：线圈的自感系数、交变电流频率__________、感抗越大。

2.感抗的应用：扼流圈(1）低频扼流圈线圈匝数_____、自感系数、直流电阻____，它有“通阻______”的作用。

（2）高频扼流圈线圈匝数_____、自感系数，它有“通阻”的作用。

二、电容对交变电流的阻碍作用1.容抗（1）定义：电容对交流电的阻碍作用大小用来表示。

（2）容抗大小的影响因素：电容器的电容、交变电流的频率，电容器对交变电流的阻碍作用就___________，容抗也________。

2.电容的特性：(1)通__________，隔_________。

（2）通_________，阻________。

三、变压器1．变压器的构造（1）组成：由和绕在铁芯上的两个组成。

（2）原线圈：与相连的线圈，也叫线圈。

（2）副线圈：与相连的线圈，也叫线圈。

2.理想变压器的变压、变流规律和功率关系：⑴变压规律：⑵变流规律：⑶功率关系：3. 几种常见的变压器(1)自耦变压器: 特点是铁芯上只有个线圈，如调压变压器。

降低电压：整个线圈作线圈，副线圈只取线圈的一部分。

升高电压：线圈的一部分作线圈，整个线圈作。

I1 U1n1（2）互感器电压互感器：用来把高电压变成低电压，它的原线圈联在高压电路中，副线圈接入交流电压表。

电流互感器：用来把大电流变成小电流，它的原线圈联在被测电路中，副线圈接入交流电流表。

高三物理一轮复习学案变压器电能输送课前案

高三物理一轮复习学案变压器电能输送课前案★目标导航：1、了解变压器的工作原理；2、熟练应用变压器的规律能分析各量的变化情况；3、掌握远距离输电的模型，能熟练的解答远距离输电的问题。

★知识梳理：一、变压器1、变压器的原理是变压器的工作基础。

由于互感现象，使得穿过原副线圈的相同。

根据E= 得，原、副线圈产生感应电动势E 与匝数n 成。

2、理想变压器的变压、变流规律和功率关系：⑴、变压规律：⑵、变流规律：⑶、功率关系：二、电能的输送1、电功率损失和电压损失⑴功率损失：远距离输送电能，由于输电线上的电流热效应，电能转化为热能。

出现功率损失。

△P= 。

⑵、电压损失：远距离输送电能，线路中电阻R 上消耗部分电压。

△U= 。

2、减少功率损失和电压损失的方法： ⑴、 ⑵、3、高压输电网络及各物理量间关系： ⑴、远距离输电线路图： ⑵、常用分析公式：①、输电电流：I 2= ②、输电导线损失的电功率： P 损= ③、输电导线损失的电压： U 损=【课中案】I 1 I 2 U 1n 1 n 2 R U 2例1．某同学在学校科技节上自制了一个小型的交流发电机，原理如图所示，匀强磁场的磁感应强度，单匝矩形线圈的面积S＝1m2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。

线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连接，A为理想电流表。

调整副线圈的触头P，当变压器原、副线圈匝数比为4：1时，副线圈电路中标有“2.5V 2.5W”的灯泡正常发光。

以下判断正确的是（）A．电流表的示数为4AB．矩形线圈产生电动势的最大值为10VC．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间变化规律为D．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当上移问题导引:电压表和电流表是最大值还是有效值？例2. 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。

高三物理第一轮复习第十章变压器远距离输电导学案49

学案49 变压器远距离输电一、概念规律题组 1．理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，原线圈两端接通交流电源，则( ) A ．原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2＝10∶1 B ．原、副线圈两端电压之比为U 1∶U 2＝10∶1 C ．原、副线圈内交变电流之比I 1∶I 2＝1∶10 D ．变压器输入和输出功率之比P 1∶P 2＝10∶12．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下( ) A ．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B ．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率 C ．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D ．提高输电电压势必增大输电导线上的电流图13．如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V，60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )A ．电流表的示数为32220AB ．电源输出功率为1 200 WC ．电流表的示数为3220AD ．原线圈端电压为11 V 二、思想方法题组4．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝URB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U )2RD ．输电线上损失的功率P ＝U2R图25．如图2所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线等效电阻为R.开始时，开关S 断开．当S 接通时，以下说法中正确的是( )A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C ．通过灯泡L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大一、理想变压器原、副线圈基本量的关系【例1】 (2011·广东·19)图3(a)左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，、为理想电流表和理想电压表，若原线圈接入如图3(b)所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( )(a)(b)图3A．电流表的示数为2 AB．原、副线圈匝数比为1∶2C．电压表的示数为电压的有效值D．原线圈中交变电压的频率为100 Hz[规范思维]二、变压器的动态分析问题此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)、输入功率、输出功率随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各物理量随负载电阻变化而变化的情况．根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系，这是处理此类问题的关键．动态分析问题的思路程序可表示为：【例2】如图4所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时( )图4A．交流电压表V2和V3的示数一定都变小B．交流电压表V3的示数变小C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大D．只有A1的示数变大[规范思维]三、输电电路的基本分析图51．如图5所示，发电站的输出电功率为P，输出电压为U，用户得到的电功率为P′，电压为U′，则输电电流为I ＝P U ＝U －U′R 线＝U 线R 线.2．输电导线损失的电压：U 线＝U －U′＝IR 线．3．输电导线上损失的电功率 ΔP ＝P －P′＝I 2R 线＝(P U)2R 线＝线2R 线.4．减少电能损失的基本途径：根据公式ΔP ＝I 2R 线＝(P U )2R 线．可知有两个基本途径：①减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；②高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流．【例3】 (2010·浙江理综·17)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3×106kW ，现用500 kV 的电压输电，则下列说法正确的是( )A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105A B ．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kWD ．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 [规范思维]四、远距离高压输电问题的分析1．远距离高压输电的几个基本关系(以图6为例)图6(1)功率关系P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋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＝U 线＋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)输电导线上损失的电功率 P 线＝U 线I 线＝I 2线R 线＝(P 2U 2)2R 线2．关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：一类是按发电机→升压→输电线→降压→用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；还有一类常见的是从中间突破的题目，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题．【例4】某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？假如，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？[规范思维][针对训练] (2009·山东理综·19)某小型水电站的电能输送示意图如图7所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为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( )图7A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率【基础演练】图81．如图8所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1.原线圈接电压u ＝220sin 100πt V 的交流电源，副线圈接两个阻值均为R ＝22 Ω的负载电阻，电表均为理想电表．则下述结论中正确的是( )A ．开关S 断开时，电流表A 的示数为0.1 AB ．开关S 断开时，电压表V 的示数为11 2 VC．开关S闭合时，电流表A的示数为0.05 AD．开关S闭合时，电压表V的示数为22 V2．(2011·山东·20)为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图9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( )甲乙图9A．u1＝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3．(2010·江苏单科·7)在如图10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．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )图10A．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图114．(2010·山东潍坊一模)如图11所示，电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑动触头，原线圈两端接电压有效值恒定的交变电流，则能使原线圈的输入功率变大的是( )A．保持P的位置不变，S由b切换到aB．保持P的位置不变，S由a切换到bC．S掷于b位置不动，P向上滑动D．S掷于b位置不动，P向下滑动5．(2010·天津理综·7)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图12所示．当开关S闭合后( )图12A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变6．如图13所示，图13理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的电阻B阻值相等，a、b两端加一定的交变电压U后两电阻消耗的功率之比P A∶P B为( ) A．4∶1 B．1∶4 C．16∶1 D．1∶16【能力提升】7．(2009·广东单科·9)如图14为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是( )图14A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送电功率越大，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8.(2011·湖南长沙模拟)交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝2πT．用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V，11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图15所示．求：图15(1)发电机的输出电压；(2)变压器原、副线圈的匝数比；(3)与变压器原线圈串联的电流表的示数．9．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，建成后将是中国规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积1×106 km 2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均水流量Q ＝4.51×1011 m 3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(26台发电机组同时工作时的总发电功率)P ＝1.82×107 kW ，年平均发电约W ＝8.40×1010kW·h，该工程将于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面，阅读上述资料，解答下列问题．(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，取重力加速度g ＝10 m/s 2)(1)若三峡电站上下游水位差按H ＝100 m 计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t 为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率P 1＝4.5×106kW ；采用超高压输电，输电电压U ＝500 kV ，而发电机输出的电压约U 0＝18 kV ，要使输电线上损耗的功率等于输送电功率5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．学案49 变压器远距离输电【课前双基回扣】1．BC [根据变压器的电压比U 1U 2＝n 1n 2和电流比I 1I 2＝n 2n 1可知选项B 、C 是正确的；对于理想变压器，不改变频率且输入与输出的功率应相等，即P 1＝P 2，所以选项A 、D 是错误的．]2．B [在输出功率一定时，由P ＝UI 知，当U 增大时，I 减小，输电导线损耗的功率P损＝I 2R 将变小．]3．C [因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流：I 2＝P U 2＝60220 A ＝311A根据公式I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝120×311 A ＝3220 A ，即电流表的示数应为3220A ，故A 错，C对；电源的输出功率等于变压器的输入功率，由P 入＝P 出可得电源的输出功率为60 W ，故B 选项错误；根据公式U 1U 2＝n 1n 2，得U 1＝n 1n 2U 2＝201×220 V＝4 400 V ，故D 选项错误．]4．BC [输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R ，故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R ＝(P 0U )2R ＝U 2线R，故C 正确，D 错误．]5．BCD [由于输入电压不变，所以S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变．并联灯泡L 2，负载总电阻变小，由欧姆定律I ＝UR 知，流过R 的电流增大，电阻R 上的电压U R ＝IR 增大．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I 1U 1＝I 2U 2得，I 2增大，则原线圈输入电流I 1也增大．U MN 不变，U R 变大，所以U L1变小，流过灯泡L 1的电流减小．]思维提升1．变压器的工作原理是电磁感应，工作基础是互感现象，变压器只能变电压，不能变频率．2．输电线上的功率损失P 损＝I 2R 线＝P2U2R 线＝U 损I.减少输电线功率损失的两种方法：(1)减小R 线；(2)减小电流，提高输电电压． 3．理想变压器的基本关系式：(1)P 入＝P 出，(2)U 1n 1＝U 2n 2，(3)I 1n 1＝I 2n 2或I 1I 2＝n 2n 1(只有一个副线圈)．【核心考点突破】例1 AC [由I ＝U R 得，I ＝11055 A ＝2 A ，A 正确．理想变压器中U 1U 2＝n 1n 2，所以n 1n 2＝U 1U 2＝Um2U 2＝220110＝21，B 错误．测量交流电时电表示数均为有效值，C 正确，由题图(b)知T ＝0.02 s ，由f ＝1T得，f ＝50 Hz ，D 错误．][规范思维] 熟练掌握变压器的工作原理，记住以下几条： ①变压器不改变交流电的频率与功率． ②两线圈上电压比等于匝数比．③单副线圈变压器，电流比等于匝数反比．④对电压，副线圈随原线圈改变；对电流，原线圈随副线圈而改变．例2 B [因为U 不变，由U U 2＝n 1n 2可得U 2不变；当S 闭合后副线圈所在电路电阻R 减小，由I 2＝U 2R 可知电流I 2增大，而电阻R 1两端电压U 3＝U 2－I 2R 线，故U 3变小，I 3＝U 3R 1变小；由UI 1＝U 2I 2得I 2＝U 2I 2U ，故I 1增大．综上所述，I 1、I 2增大，I 3减小，U 2不变，U 3减小，故只有B项正确．][规范思维] 处理此类问题的关键是要深刻理解变压器的工作原理，辨清原、副线圈中的变量与不变量，明确各个变量间的制约关系(电压制约：原制约副；电流制约：副制约原；功率制约：副制约原)．例3 B [输电线上输送的电流I ＝P U ＝3×106kW500 kV ＝6 000 A ，A 错；输电线上损失的电压为ΔU ＝Ir ＝6 000×2.5 V＝1.5×104V ＝15 kV ，B 对；若改用5 kV 的电压输电，则输电线上输送的电流I′＝P U′＝3×106 kW 5 kV ＝6×105 A ，输电线上损失的功率ΔP ＝I′2r ＝(6×105)2×2.5 W ＝9×108kW>3×106 kW ，表明电能将在线路上损耗完，则输电线上损失的功率为3×106 kW ，C 错；D 项中输电线上损失的功率ΔP ＝U 2/r ，U 应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压，D 错．][规范思维] 解此类题目，要注意公式中各量的一一对应，如输电线上功率损失ΔP ＝I 2R ＝P 2U 2R 中，U 为输送电压，ΔP ＝Δ2R中，ΔU 为线路上损失的电压；对于本题还要考虑实际情况．例4 200 V 2×104W 1∶10 497∶22解析用500 V 电压送电时示意图如图所示，输电线上的电流I 0＝P/U 0＝50×103/500 A ＝100 A.用户获得电压U 1＝U 0－I 0R ＝(500－100×3) V＝200 V ；用户获得的电功率P 1＝I 0U 1＝2×104W. 改用高压输送时，示意图如下图所示，要求P 损＝0.6%P ，即P 损＝50×103×0.6% W＝300 W. 输电电流I ＝P 损/R ＝300/3 A ＝10 A.发电站升压后输电电压U ＝P I ＝50×10310 V ＝5 000 V ，升压变压器匝数比n 1/n 2＝U 0/U ＝500/5 000＝1/10.输电线上损失的电压U′＝I·R＝10×3 V＝30 V ，降压变压器的输入电压U 2＝U －U′＝(5 000－30) V ＝4 970 V ，降压变压器的匝数比 n 3n 4＝U 2U 3＝4 970220＝49722.[规范思维] 分析此类问题，先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合回路，应用串、并联电路的特点及电功、电功率有关公式分析各个回路的电流、电压和功率关系．各独立回路之间可通过变压器的n 1n 2＝U 1U 2＝I 2I 1及功率P 入＝P 出等联系起来． [针对训练] AD思想方法总结1．对于理想变压器记住四点(1)原线圈的输入功率由副线圈的输出功率决定．(2)电压表、电流表的读数均为交流电的有效值．(3)原、副线圈上交流电的周期与频率是相同的．(4)原、副线圈的电压、电流与原、副线圈匝数有比例关系．2．关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：①负载电阻不变，原、副线圈的电压U 1、U 2不变，电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随匝数比的变化而变化；②匝数比不变，原、副线圈的电压U 1、U 2不变，电流I 1、I 2，功率P 1、P 2随负载电阻的变化而变化．无论哪种情况，处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系．3．(1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图，并画出示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上．(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系，特别注意升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系．(3)注意输电线路上的功率损失与电压损失，知道升压变压器的副线圈与降压变压器的原线圈上各量的不同．【课时效果检测】1．B 2.BD 3.CD 4.AC 5.AD6．D [设电路中通过A 、B 的电流分别为I A 、I B有I A ∶I B ＝n 2∶n 1＝1∶4故P A ∶P B ＝I 2A R I 2B R＝1∶16] 7．ABD [输电线中损失的功率ΔP ＝I 2·R 线＝(P 送U )2ρL S，可见，增加输电线的横截面积或提高输送电压(即减小输电电流)，都可以减小输电线中的功率损失，选项A 、B 正确；若输送电压一定时，输送的电功率越大，则输电电流越大，电能损失越大，选项C 错误；高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济要求、距离远近等各种因素，不是电压越高就越好，选项D 正确．]8．(1)1 100 V (2)5∶1 (3)20 A解析 (1)根据Em ＝nBS ω＝1 100 2 V 得输出电压的有效值为U 1＝Em 2＝1 100 V (2)电动机正常工作，U 2＝220 V 根据U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝51(3)P 出＝2×11 kW＝2.2×104W根据P 入＝P 出＝2.2×104 W ，再根据P 入＝U 1I 1，解得I 1＝20 A9．(1)η＝W ρghQ67.1% (2)192.3天 (3)9∶250 2.78 Ω解析 (1)电站的能量转化效率为：η＝W 电W 机＝W 年电ρVgH ＝W ρgHQ代入数据解得：η＝8.40×1010×3 600×1 0001.0×103×4.51×1011×10×100×100%＝67.1%. (2)根据P ＝W t得： t ＝W P ＝8.40×10101.82×107×24天＝192.3天． (3)升压变压器的匝数比为：n 1n 2＝U 0U ＝18×103500×103＝9250根据P 1＝IU 得：I ＝9.0×103 A由P 损＝I 2R ＝5%P 1解得：R ＝2.78 Ω.易错点评1．第1、4、5题都属于变压器的动态分析问题．易错点有：(1)不清楚负载变少和变阻器阻值减小的区别，负载减小，指的用电器个数减少，总电阻是变大的．(2)不清楚电压、电流的因果关系．认为输入决定输出．实则相反，应是输出决定输入，“用多少送多少”．2．在远距离输电问题中，常见错误是P 损＝I 2R 线＝U 2R 线，即把输电线上损失的电压与升压变压器的副线圈电压等同．注意输电电压U 绝不等于U 损．。

一轮复习选修3-2 第二章第2课时变压器远距离输电导学案(韩鹏生)

C. P向上滑动时,变压器的输入电流变小 D. P向上滑动时,变压器的输出功率变大
．
活动二课堂导学部分
活动一
问题2
理想变压器输入、输出的制约关系和动态分析问题
变式：如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.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Uab和Ucd,则 ( ) A. Uab∶Ucd=n1∶n2 B. 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,c、d间的电压Ucd越大 D. 将二极管短路,电流表的读数加倍
n1
电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决，可简述为“副制约原”。 (3) 负载制约:变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P
I2 负2+… ;变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2决定， P2 U2
定，即 I1
n2 I 2 n1
．
活动二课堂导学部分
．
活动二课堂导学部分
活动一
问题2
理想变压器输入、输出的制约关系和动态分析问题
1. 制约关系 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比 n2 一定时，输 n1 出电压U2由输入电压U1决定，即 U n2U1 ，可简述为“原制约 2 n1 副”。 n2 (2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入
．
活动二课堂导学部分
活动一
问题3
远距离输电电压、电流、功率计算
【典型例题3】图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为 1∶100,降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为 100Ω.若升压变压器的输入电压如图乙所示,输入功率为750kW.下列说法中正确的是( )

【名师推荐资料】新2020高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第2讲变压器远距离输电学案

第2讲变压器远距离输电【基础梳理】一、变压器原理1．工作原理：电磁感应的互感现象． 2．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，若n 1>n 2，为降压变压器；若n 1<n 2，为升压变压器． (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1；有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 3．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．二、远距离输电 1．输电线路(如图所示)2．输送电流：I ＝P U ＝U －U ′R.3．电压损失：ΔU ＝U －U ′＝IR .4．功率损失：ΔP ＝P －P ′＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·R ＝ΔU 2R .【自我诊断】(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)√(多选)(2018·河北衡水中学月考)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 ⎝⎛⎭⎪⎫1－2P ρL 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·2L S，输电线上损耗的电功率为：P 1＝I 2R ＝2P 2ρL U 2S，用户得到的电功率为：P 2＝P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－2P ρL U 2S ，故A 、C 正确．请总结输电线路功率损失的计算方法有哪些？提示：(1)P 损＝P －P ′，P 为输送的功率，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＝ΔU2R 线，ΔU 为输电线路上损失的电压，R 线为线路电阻．(4)P 损＝ΔUI 线，ΔU 为输电线路上损失的电压，I 线为输电线路上的电流．理想变压器原理和基本关系[学生用书P221]【知识提炼】1．变压器的工作原理2．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R1、R2和R3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．2 B．3C．4 D．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＝IR1＋U1.由变压公式U1/U2＝k及功率关系U1I＝U2I2，可得I2/I＝k，即副线圈输出电流为I2＝kI，U2＝I2(R2＋R3)＝kI(R2＋R3)．当开关S闭合时，电流表示数为4I，则有U＝4IR1＋U′1.由变压器公式U′1/U′2＝k及功率关系U′1·4I＝U′2I′2，可得I′2/(4I)＝k，即副线圈输出电流为I′2＝4kI，U′2＝I′2R2＝4kIR2；联立解得k＝3，选项B正确．[答案] B1．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U1、U2、I1、I2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．【迁移题组】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2202WB．电流表的读数为1 AC ．电压表的读数为1102VD ．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2202V ，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．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．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．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＋2×12220A ＝0.2 A.答案：(1)40匝 60匝 (2)0.2 A变压器的动态分析[学生用书P222]【知识提炼】1．匝数比不变的情况(如图所示)(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． 2．负载电阻不变的情况(如图所示)(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．【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V 2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V 2示数不变，V 3示数为V 2示数减去R 0两端电压，两线圈中电流增大，易知R 0两端电压升高，故V 3示数减小，选项B 错误；理想变压器U 1I 1＝U 2I 2，则U 1ΔI 1＝U 2ΔI 2，ΔI 2>ΔI 1，故U 2＜U 1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I 2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] D1．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【迁移题组】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，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，R 1中电流减小，R 1两端电压减小，电压表示数变大，R 1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A 1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R 1中电流增大，R 1两端电压增大，电压表示数减小，电流表A 2示数减小，电流表A 1示数变大，选项D 错误．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 1 ①由U 1U ′2＝n 1－Δn n 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．远距离输电问题[学生用书P223]【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．远距离高压输电的几个基本关系(如图所示)(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 3U 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 22R 线．当输送的电功率一定时，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1n2.【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 m2；由变压关系可得U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1P n 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＝P U 1升压变压器的原、副线圈匝数比n 1n 2＝I 2I 1＝ηPR ·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）220A ＝436 A.答案：(1)见解析 (2)120(3)436 A[学生用书P224]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．[学生用书P349(单独成册)] (建议用时：60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＝1102V ，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．(2018·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．6.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 A B ．P 2P 3＝25，I 1＝2.8 A C.P 2P 3＝254，I 1＝1.16 A D ．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．7．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＝2502V ，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． 8.(2015·高考广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ．调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C.根据欧姆定律I ＝U R ，U 2由220 V 降至110 V ，副线圈上的电流变为原来的12，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A 错误；根据P ＝UI 知，U 、I 均变为原来的12时，副线圈上输出的功率变为原来的14，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B 错误；根据理想变压器电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2，当U 2由220 V 降至110 V 时，n 2变为原来的12，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C 正确；根据理想变压器P 入＝P 出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D 错误．9．(2018·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10．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＝2.22A ，选项C 错误．11．(2015·高考天津卷)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．12．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．13．(2015·高考海南卷)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为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，V 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，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )A ．此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB ．此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC ．原线圈两端原来的电压有效值为68 VD ．原线圈两端原来的电压有效值为48 V解析：选AD.当负载电阻阻值减小为R ＝5R 0时，根据串并联电路规律，R 两端电压为R 0两端电压的5倍，因为电压表测量R 两端的电压，所以U R 0＝15×5 V ＝1 V ，故副线圈两端电压为U 2＝6 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得此时原线圈两端电压的有效值为U 1＝24 V ，所以此时原线圈两端电压的最大值约为242V ≈34 V ，A 正确、B 错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压U ′2＝IR 0＋5IR 0，变化前，U 2＝IR 0＋11IR 0＝12IR 0，所以U 2＝2U ′2＝12 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得原线圈两端原来的电压有效值为48 V ，D 正确、C 错误．14．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( )。

2020届高考物理一轮复习课件：第26讲变压器、远距离输电(共50张PPT)

范文2020届高考物理一轮复习课件：第26讲变压器、1/ 15远距离输电(共50张PPT)教材知识梳理考向第26讲变压器远距离输电互动探究返回目录器梳 1．变压器的构造：变压器由原线圈、副线圈和闭理合__铁__芯___组成． 2．理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的热量)、铁损(涡流产生的热量)和漏磁的变压器，即理想变压器原、副线圈的电阻均为__零____，变压器的输入功率和__输__出__功__率____相等． 3(1．)功基率本关关系系：_P_1_＝__P_2_；(2)电压关系：_UU_12_＝__nn_12____；(3)电流关系：__II12_＝__nn_21___．返回目录3/ 15二、远距离输电理 1．输电导线上的能量损失：输电线的电阻 R 发热产生热量，表达式为_Δ_P_＝__I_2_R_． 2．减小输电线电能损失的主要途径：(1)减小输电线的__电__阻____；(2)采用__高__压____输电．返回目录输电过程：如图 26-1 所示．梳理图 26-1 (1)输电线电压损失：ΔU＝U2－U3，ΔU＝I2R 线； (2)输电线功率损失：ΔP＝P1－P4，ΔP＝I22R 线．返回目录5/ 15器只对变化的电流起作用，对恒定电流不梳起作用．( ) 理(√)变压器利用互感原理改变交流电的电压，不能改变恒定电流的电压． (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．( ) (×)变压器不能改变交变电流的频率．返回目录作的变压器当副线圈与用电器断开时，识副线圈两端无电压．( ) 梳理(×) 副线圈与用电器断开时，无电流通过副线圈，但副线圈两端存在电压． (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．( ) (×)更多的用电器并联时，副线圈中电流增大，原线圈输入的电流随之增大．返回目录7/ 15输电导线的横截面积有利于减少输电过梳程中的电能损失．( ) 理(√)输电导线的横截面积增大时，输电线的电阻减小，输电线损失的电功率 P＝I2R 随之减小． (6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．( ) (√)输电功率不变时，采用高压输电可减小输电线中的电流，输电线损失的功率 P＝I2R 随之减小．返回目录(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．( ) (√)输送电压一定，输电功率越大，输电电流越大，输电线损失的功率 P＝I2R 随之增大．返回目录9/ 15第26讲变压器远距离输电考点一变压器的综合计算 1．关于理想变压器 (1)变压器不能改变直流电压；考 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变向交变电流的频率；互 (3)理想变压器本身不消耗能量；动探 (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2 均为有效值；究 (5)原线圈两端的电压不一定等于电源电压，当原线圈回路里串联电阻或灯泡时，原线圈两端的电压小于电源电压．返回目录第26讲变压器远距离输电 2．理想变压器的三个制约关系考向 (1)输入电压 U1 决定输出电压 U2，当 U1 不变时，不论负载电阻 R 变化与否，U2 不会改变；互 (2)输出电流 I2 决定输入电流 I1；动 (3)输出功率 P2 决定输入功率 P1. 探究返回目录11/ 15第26讲变压器远距离输电例1 [2015·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 26-2 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( ) 考向互动探究图 26-2 A．U＝66 V，k＝19 B．U＝22 V，k＝19 C．U＝66 V，k＝13 D．U＝22 V，k＝13 返回目录第26讲变压器远距离输电 A [解析] 根据题意，副线圈电流是原线圈电流的 3 倍，设副线圈回路中电阻两端的电压为 U，则原线圈回路中电阻考向两端的电压为13U，因为原线圈两端电压是副线圈两端电压的互动 3 倍，所以 220 V＝13U＋3U，解得 U＝66 V，原、副线圈回探究路中电阻消耗的功率之比为（3II2）R 2R ＝19，A 正确．返回目录13/ 15第26讲变压器远距离输电 [点评] 解答本题的关键是明确原线圈两端电压与电源考电压之间的关系，电源电压等于原线圈两端电压与原线圈串向互联电阻两端的电压之和．动探究返回目录第26讲变压器远距离输电变式题 1 (多选)如图 26-3 所示是一个小型电风扇电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为 U 的交流电源，输出端接有一只电阻为 R 的灯泡 L 和风扇电动机 D，电动机线圈电阻为 r.接通电源后，电风扇考正常运转，测出通过风扇电动机的电流为 I，则下列说法正向确的是( ) 互动探究图 2615/ 15。

2020届高考物理人教版一轮复习变压器电能的输送学案Word版

第2讲变压器电能的输送[基础知识·填一填][知识点1] 理想变压器1．变压器的构造：变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． 2．原理：电流磁效应、电磁感应 .3．理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生的热量)、铁损(涡流产生的热量)和漏磁的变压器，即理想变压器原、副线圈的电阻均为零，变压器的输入功率和输出功率相等．4．理想变压器原、副线圈基本量的关系判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(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．(√)(3)理想变压器基本关系式中，电压和电流可以均为有效值．(√) (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．(×) [知识点2] 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 ′，输电线总电阻为R .1．输出电流：I ＝P U ＝P ′U ′＝U －U ′R.2．电压损失：ΔU ＝U －U ′＝ IR3．功率损失：ΔP ＝P －P ′＝ I 2R ＝ ⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R .4．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 ＝ρl S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 .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)高压输电可以减少输电线路上的电能损失，且输电线路上电压越高越好．(×)[教材挖掘·做一做]1．(人教版选修3－2 P43科学漫步改编)(多选) 如图所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、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22 000 VB ．甲图是电流互感器，输电电流是100 AC ．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD ．乙图是电流互感器，输电电流是100 A 解析：AD [根据匝数比U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V＝22 000 V ，故A 正确；甲图是电压互感器，故B 错误；乙图是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 1I 2＝n 2n 1，有I 1＝n 2n 1I 2＝101×10 A＝100 A ，故D 正确．]2．(人教版选修3－2 P44第2题改编)有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V ，这个电压是把380 V 的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是 1 140匝，副线圈是( )A ．1 081匝B ．1 800匝C ．108 匝D ．8 010匝解析：C [由题意知U 1＝380 V ，U 2＝36 V ，n 1＝1 140匝，则 U 1U 2＝n 1n 2得n 2＝U 2U 1n 1＝108匝．]3．(人教版选修3－2 P50第3题改编)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( )A ．100∶1B ．1∶100C ．1∶10D ．10∶1解析：A [由题意知输电线上的电流I ＝P U，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU ＝Ir ＝Pr U ，故ΔU 1ΔU 2＝1U 11U 2＝U 2U 1＝11×103110＝1001，故选A.]4．(人教版选修3－2 P48科学漫步改编)超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V ．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )A ．1 kWB ．1.6×103kW C ．1.6 kWD ．10 kW解析：A [节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I ＝P U ＝40×103800 A ＝50 A ，P 线＝I 2R ＝502×0.4 W＝1 000 W ，故节约的电功率为1 kW ，A 项正确．]考点一理想变压器基本关系的应用[考点解读]1．理想变压器的制约关系(1)自耦变压器——调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示．(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器(n 1>n 2)：把高电压变成低电压，如图丙所示.电流互感器(n 1<n 2)：把大电流变成小电流，如图丁所示.[典例赏析][典例1] (2017·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] B [由题知，变压器的输入电压U 1＝22022 V ＝220 V ，所以U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ；副线圈电流I 2＝U 2R ＝2 A ，原线圈电流I 1＝n 2n 1I 2＝1 A ．本题中电压表、电流表的读数为有效值，故B 项正确，C 项错误；原线圈输入功率P 1＝U 1I 1＝220 W ，A 项错误；交流电的周期T ＝2πω＝2π100πs ＝0.02 s ，D 项错误．] 理想变压器问题三点应牢记1．熟记两个基本公式：(1)U 1U 2＝n 1n 2，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比．(2)P 入＝P 出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于输出功率之和． 2．原、副线圈中通过每匝线圈磁通量的变化率相等．3．原、副线圈中电流变化规律一样，电流的周期、频率一样．[题组巩固]1．如图为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R 组成闭合电路．当直导线MN 在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表的示数是10 mA ，那么电流表的示数是( )A ．40 mAB ．0C ．10 mAD ．2.5 mA答案：B2．(2016·全国卷Ⅲ)(多选)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解析：AD [设灯泡额定电压为U 0，则原线圈两端电压U 1＝10U 0－U 0＝9U 0，副线圈两端的电压U 2＝U 0，根据U 1U 2＝n 1n 2，可得原、副线圈匝数之比n 1n 2＝91，选项A 正确，选项B 错误；由I 1I 2＝n 2n 1可得，原、副线圈电流之比为1∶9，由P ＝UI 可得，此时a 和b 的电功率之比为1∶9，选项C 错误，选项D 正确．]考点二理想变压器的动态分析[考点解读]1．匝数比不变的情况(如图所示)(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，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，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化．(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． 2．负载电阻不变的情况(如图所示)(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．[典例赏析][典例2] (2019·定州月考)(多选)理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图，在副线圈上连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．原线圈两端接在电压为U 的交流电源上，则( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小[解析] BC [在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此，当Q 位置不变时，输出电压U 不变，此时P 向上滑动，负载电阻值R ′增大，则输出电流I ′减小．根据输入功率P 入等于输出功率P 出，电流表的读数I 变小，故A 错误，B 正确；P 位置不变，将Q 向上滑动，则输出电压U ′变大，I ′变大，电流表的读数变大，变压器的输入功率变大，因此选项C 正确，D 错误．]解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法：(1)分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定．[母题探究][探究如图所示，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，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示数变大解析：B [当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 的阻值变大，变压器的次级电压不变，则次级电流减小，则R 1消耗的功率及两端电压均变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R 1两端的电压，故电压表的示数变大，选项A 错误，B 正确；由于当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，次级电流减小，故初级电流也减小，电流表A 1示数变小，选项C 错误；若闭合开关S ，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R 1的电压变大，则电压表V 示数减小，则R 2两端电压减小，电流表A 2读数减小；次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A 1示数变大，选项D 错误；故选B.][探究2] 匝数比改变，负载不变时的动态分析如图为加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ．调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：C [原线圈的输入电压和匝数不变，根据输出电压的有效值由220 V 降到110V ，由理想变压器原理U 1U 2＝n 1n 2，可得副线圈的匝数变为原来的12，C 选项正确；根据P ＝U 22R可得，副线圈的输出功率变为原来的14，同样原线圈的输入功率也变为原来的14，B 、D 错误；故P ＝UI 可得副线圈的电流变为原来的12，A 错误．][探究3] 原、副线圈匝数都改变时的动态分析(2016·四川理综)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：B [根据变压器电压与匝数关系，U 1U 2＝n 1n 2，因为是降压变压器，则n 1>n 2，当原、副线圈减少相同匝数时，由数学知识可知n 1n 2变大，则U 2减小，故灯泡变暗，选项A 、C 错误，B 正确；根据I 1I 2＝n 2n 1可知通过原、副线圈电流的比值变小，选项D 错误．故选B.]考点三远距离输电问题[考点解读]1．理清三个回路回路1：发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I 1等于发电机中的电流I 机；线圈1两端的电压U 1等于发电机的路端电压U 机；线圈1输入的电功率P 1等于发电机输出的电功率P 机．回路2：输送电路．I 2＝I 3＝I 线，U 2＝U 3＋ΔU ，P 2＝ΔP ＋P 3. 回路3：输出电路．I 4＝I 用，U 4＝U 用，P 4＝P 用． 2．抓住两个物理量的联系(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．掌握一个能量守恒定律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．[典例赏析][典例3] (2019·湖南六校联考)(多选)某大型光伏电站的功率是500 kW ，电压为12 V ，送往外地时，先通过逆变器转化为220 V 的交流电(转化效率为80%)，然后经变压器Ⅰ升压为20 000 V ，通过总电阻为20 Ω的输电线路送往某地，再经变压器Ⅱ降为220 V ，电压供用户使用，下列说法正确的是( )A ．变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为1 000∶11B ．变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为11∶1 000C ．用户最多可使用的功率为392 kWD ．用户负载越多，线路上损耗的功率越小[解析] BC [变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为n 1n 2＝U 1U 2＝111 000，B 项正确．变压器Ⅰ的输出功率P 2＝P 1＝500 kW×80%＝400 kW ，输电电流I ＝P 2U 2＝400 kW20 000 V＝20 A ，则输电线上损失的电压ΔU ＝IR 线＝400 V ，变压器Ⅱ的输入电压U 1′＝U 2－ΔU ＝19 600 V ，则变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为n 1′n 2′＝U 1′U 2′＝98011，A 项错误．用户最多可使用的功率为P 用＝P 2－I 2R 线＝4×105 W －8 000 W ＝392 kW ，C 项正确．用户负载越多，线路上电流越大，线路上损耗的功率越大，D 项错误．]输电线路功率损失的计算方法1．(2018·江苏卷)采用220 kV 高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为( )A ．55 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV解析：C [本题考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力．当输电功率P ＝UI ，U 为输电电压，I 为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P 损＝I 2R ，R 为输电线路的电阻，即P损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R .当输电功率一定时，输电线路损失的功率变为原来的14，则输电电压为原来的2倍，即440 V ，故选项C 正确．]2．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 2m4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4rC ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2rD ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r解析：C [升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m2；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 1P n 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2rn 22U 2m＝4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r ，故选项C 正确．]思想方法(二十二) 含二极管的变压器问题[典例] (2019·西安八校联考)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝22∶5，电阻R 1＝R 2＝25 Ω，D 为理想二极管，原线圈接u ＝2202sin 100πt (V)的交流电，则( )A ．交流电的频率为100 HzB ．通过R 2的电流为1 AC ．通过R 2的电流为 2 AD ．变压器的输入功率为200 W[解析] C [由原线圈交流电瞬时值表达式可知，交变电流的频率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，由交变电流的热效应可知，U 22R ·T 2＝U 2R ·T ⇒U ＝22U 2＝25 2 V ，由欧姆定律可知，通过R 2的电流为 2 A ，B 项错，C 项正确；电阻R 2的功率P 2＝UI ＝50 W ，而电阻R 1的电功率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，变压器的输入功率为P ＝P 1＋P 2＝150 W ，D 项错．][题组巩固]1．(2019·沈阳模拟)(多选)如图，一理想变压器的原线圈接在电压为220 V 的正弦交流电源上，两副线圈匝数分别为n 2＝16匝、n 3＝144匝，通过理想二极管(具有单向导电性)、单刀双掷开关与一只“36 V 18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变)，当开关接1时，灯泡正常发光，则下列说法中正确的是( )A ．原线圈的匝数为880B ．当开关接2时，灯泡两端电压的有效值为20 2 VC ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为18 WD ．当开关接2时，原线圈的输入功率约为11 W解析：ABD [由n 1n 3＝U 1U L得n 1＝880，选项A 正确；当开关接2时，有n 1n 2＋n 3＝U 1U，解得U＝40 V ，设交流电周期为T ，U 2R ·T 2＝U ′2R T ，U ′＝20 2 V ，选项B 正确；灯泡电阻为R ＝U 2LP L ＝72 Ω，灯泡消耗的实际功率为P ＝U ′2R ＝1009W≈11 W，选项C 错误，D 正确．] 2．(多选) 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：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．]。

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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。