專(zhuān)題45 理想變壓器遠(yuǎn)距離輸電講 2017年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)解析版

1、 第十章 交變電流 傳感器 1交變電流的產(chǎn)生及其各物理量的變化規(guī)律，應(yīng)用交流電的圖象解決問(wèn)題 2利用有效值的定義，對(duì)交變電流的有效值進(jìn)行計(jì)算 3理想變壓器原、副線圈中電流、電壓、功率之間的關(guān)系應(yīng)用，變壓器動(dòng)態(tài)變化的分析方法 4遠(yuǎn)距離輸電的原理和相關(guān)計(jì)算 5傳感器的簡(jiǎn)單使用，能夠解決與科技、社會(huì)緊密結(jié)合的問(wèn)題 6高考對(duì)本章知識(shí)的考查主要體現(xiàn)在“三突出”：突出考查交變電流的產(chǎn)生過(guò)程；突出考查交變電流的圖象和交變電流的四值；突出考查變壓器，對(duì)變壓器的原理理解的同時(shí)，還要掌握變壓器的靜態(tài)計(jì)算和動(dòng)態(tài)分析，遠(yuǎn)距離輸電也要重視。對(duì)本專(zhuān)題知識(shí)點(diǎn)高考每年必考命題頻率較高的知識(shí)點(diǎn) 有交變電流的變化規(guī)律（包括圖象）

2、、最大值與有效值等，以選擇題的形式出現(xiàn)。變壓器的原理，電壓比、電流比及功率關(guān)系是考查的重點(diǎn)；將本章知識(shí)與電磁感應(yīng)等結(jié)合的力、電綜合題，或考查與本章知識(shí)有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用。 用功率關(guān)系、電壓比、電流比進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算1理解變壓器的原理，會(huì) 2能夠?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行動(dòng)態(tài)分析 會(huì)分析計(jì)算遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題3 一、理想變壓器 1工作原理 互感現(xiàn)象 2基本關(guān)系式 （1）功率關(guān)系：PP 出入U(xiǎn)UnUU31112?）電壓關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，2 ；有多個(gè)副線圈時(shí)，（ Unnnn32221In21? （3）電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)， nI12由PP及PUI推出有多個(gè)副線圈時(shí)，UIUIUI 332211出入3幾種常用的變壓

3、器 （1）自耦變壓器調(diào)壓變壓器 .電壓互感器：用來(lái)把高電壓變成低電壓? ）互感器（2?.電流互感器：用來(lái)把大電流變成小電流?4理想變壓器的理解 （1）沒(méi)有能量損失； （2）沒(méi)有磁通量損失 二、遠(yuǎn)距離輸電 1輸電過(guò)程（如圖所示） :.來(lái)源2輸送電流 UUP（1）I；（2）I UR 2Rt 輸電導(dǎo)線上的能量損失：主要是由輸電線的電阻發(fā)熱產(chǎn)生的，表達(dá)式為QI34電壓損失 （1）UUU；（2）UIR 5功率損失 P22R）I R（）P；（2P1（）PP U6降低輸電損耗的兩個(gè)途徑 l（1）減小輸電線的電阻，由電阻定律R可知，在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻，應(yīng)采用電阻 S 率小的材料，也可以增加導(dǎo)

4、線的橫截面積 （2）減小輸電導(dǎo)線中的輸電電流，由PUI可知，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，提高輸電電壓，可以減小輸電電流 考點(diǎn)一 理想變壓器原、副線圈基本關(guān)系的應(yīng)用 1基本關(guān)系 （1）PP ；出入U(xiǎn)n11?，有多個(gè)副線圈時(shí)，仍然成立（2） Un22In21?，電流與匝數(shù)成反比，只對(duì)一個(gè)副線圈的變壓器適用有多個(gè)副線圈時(shí)，由輸入功率和輸出（3） In12功率相等確定電流關(guān)系 KX。學(xué)?？啤。X。來(lái)源（4）原、副線圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量變化率也相同，頻率也就相同 2制約關(guān)系 （1）電壓：副線圈電壓U由原線圈電壓U和匝數(shù)比決定 12（2）功率：原線圈的輸入功率P由副線圈的輸出功率P決定 21（3）電流

5、：原線圈電流I由副線圈電流I和匝數(shù)比決定 21來(lái)源:3兩種特殊的變壓器模型 （1）自耦變壓器 高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型，自耦變壓器（又稱(chēng)調(diào)壓器），它只有一個(gè)線圈，其中的一部分作為另一個(gè)線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點(diǎn)時(shí)，它可以升壓也可以降壓，變壓器的 基本關(guān)系對(duì)自耦變壓器均適用 （2）互感器 分為：電壓互感器和電流互感器，比較如下： 電壓互感器 電流互感器 原理圖 串聯(lián)在待測(cè)高流電路中 并聯(lián)在高壓電路中 原線圈的連接 連接電流表連接電壓表 副線圈的連接將高電壓變?yōu)榈碗妷夯ジ衅鞯淖饔?將大電流變成小電流 Un11? InIn 利用的公式2211nU22 重點(diǎn)歸納 1

6、、關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說(shuō)明 1（）變壓器不能改變直流電壓 2（）變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率 3（）理想變壓器本身不消耗能量 ）理想變壓器基本關(guān)系中的4（I、U、UI均為有效值21212解決變壓器問(wèn)題的三種思路 UUnUU32111?；當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，）電壓：變壓器原、副線圈的電壓之比為 （1 Unnnn31222（2）功率：理想變壓器的輸入、輸出功率為PP，當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)，PPP 321出入InP12?I，當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí)有（3）電流：由n知，對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器有InI2121 InU12 nI33 ，線圈做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速典型案例

7、（多選）如圖所示，發(fā)電機(jī)中線圈的匝數(shù)為NS，線圈的面積為在圖示位PR，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電流表和電壓表為理想電表，定值電阻的阻值為，當(dāng)度為2:1:n?n （ ，一開(kāi)始線圈與磁場(chǎng)垂直，下列判斷正確的是： 置時(shí)，變壓器的匝數(shù)比為） 11 電壓表的讀數(shù)為2NBSA ?NBS22 電流表的讀數(shù)為BR4NBS C線圈由圖示位置旋轉(zhuǎn)四分之一周，通過(guò)電流表的電荷量為 R PD向上移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)表小，電流表示數(shù)變大BC 【答案】 ?NBS22 I?2，故B匝數(shù)與電流反比，電流表的示數(shù)為：正確；交流發(fā)電機(jī)內(nèi)電阻不計(jì)，故變壓器輸 RUn11? ，當(dāng)入電壓不變，根據(jù)理想變壓器的變壓比公式：P位置向上移

8、動(dòng)，輸出電壓變小，故電流變小， nU22?t?，故通過(guò)功率變小，故輸入電流也變小，故電流表讀數(shù)變小，矩形線圈從圖示位置經(jīng)過(guò)時(shí)間時(shí)為 ?22?BS?q?N4N 電流表的電荷量為：C正確。，故D錯(cuò)誤 RRUnIn2111?，以及知道副線圈的電流以及功率決【名師點(diǎn)睛】對(duì)于變壓器需要掌握公式定了原線、 InnU2222圈中的電流和功率，理想變壓器是理想化模型，一是不計(jì)線圈內(nèi)阻；二是沒(méi)有出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象同時(shí)當(dāng)電路中有變壓器時(shí)，只要將變壓器的有效值求出，則就相當(dāng)于一個(gè)新的恒定電源，其值就是剛才的有效值 '2，勻ABCD繞垂直于磁場(chǎng)的軸，內(nèi)阻不計(jì)的100針對(duì)練習(xí)1如圖所示，面積為匝矩形線圈OOcm0.0

9、2 2。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，矩形線圈通過(guò)滑環(huán)與理想變壓器相連，Ts100rad/2觸頭P可移動(dòng)，副線圈所接電阻，電表均為理想交流電表，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)?100R時(shí)，下列說(shuō)法正確的是： （ ） ? A線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為V1002e?50costBP上移時(shí)，電流表示數(shù)減小 時(shí)刻，電壓表示數(shù)為 CV10020t?D當(dāng)原副線圈匝數(shù)比為時(shí)，電阻上消耗的功率為 21:W400【答案】D ?，結(jié)合開(kāi)始計(jì)時(shí)位置，即可確定瞬時(shí)表達(dá)式，再由電壓與匝【名師點(diǎn)睛】根據(jù)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)nBSE?m數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，并知道電表是交

10、流電的有效值，逐項(xiàng) 分析即可得出結(jié)論。 針對(duì)練習(xí)2如圖所示，甲、乙兩個(gè)交流電路中，電源的電壓、輸出電流均相等。若理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)為、，則負(fù)載電阻與 ） （ 的比值為：nnRR1221 2222 D C A B :nnnn:nnnn12121212 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系以及功率公式的直接應(yīng)用，難度不大，屬于基礎(chǔ)題。 考點(diǎn)二 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的方法 （1）分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定 （2）分析該類(lèi)問(wèn)題的一

11、般思維流程是： :.來(lái)源 重點(diǎn)歸納常見(jiàn)的理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況 （1）匝數(shù)比不變的情況 Un11?，輸入電壓U決定輸出電壓U不變，根據(jù)U，不論負(fù)載電阻R如何變化，U也不變 2112 Un22當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I變化，輸出電流I決定輸入電流I，故I發(fā)生變化 1122I變化引起P變化，由PP知P發(fā)生變化 11222（2）負(fù)載電阻不變的情況 n1U不變，發(fā)生變化，U變化 21 n2R不變，U變化，I發(fā)生變化 222U2P?和PP，可以判斷P變化時(shí)，P發(fā)生變化，U不變時(shí)，I根據(jù)發(fā)生變化 111212 2R典型案例 如圖所示電路，一理想變壓器的原線圈

12、ab間接交流電源，R為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻0器，副線圈匝數(shù)n ） （ 為燈泡，則：L可調(diào)節(jié)，2 來(lái): P位置不變，將R的滑片向下滑稍許，變壓器的輸入功率變小A保持B保持P位置不變，將R的滑片向下滑稍許，燈泡L的亮度變亮 C保持R的滑片位置不變，將P向下移動(dòng)少許，變壓器的輸入功率變小 D保持R的滑片位置不變，將P向下移動(dòng)少許，燈泡L的亮度變亮 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】本題考查變壓器的兩類(lèi)動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題（變?cè)褦?shù)、變負(fù)載電阻），其解決方法與閉合電路歐姆定律相同，利用“局部-整體-局部”的分析思路進(jìn)行分析即可求解。 針對(duì)練習(xí)1（多選）下圖是一種理想自耦變壓器示意圖，線圈繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，P是可移

13、動(dòng)的滑動(dòng)觸頭A、B間接交流電壓U，輸出端連接了兩個(gè)相同的燈泡L和L，Q為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。21 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，P處于如圖所在的位置時(shí)，兩燈均能發(fā)光下列說(shuō)法正確的是： （ ） A將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，兩燈均變亮 BP不動(dòng)，將Q向左移動(dòng)，兩燈均變亮 CP不動(dòng)，將Q向右移動(dòng)，輸入功率變大 D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，L將變暗 1 AB 【答案】 【名師點(diǎn)睛】本題要求知道自耦變壓器的原理，結(jié)合變壓器的特點(diǎn)和歐姆定律去分析。將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，變壓器的原線圈的匝數(shù)不變，副線圈的匝數(shù)增多；保持P的位置不動(dòng)，即是保持變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比不變，副線圈兩端的電壓不變；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，相當(dāng)于L處電阻增大。 1針對(duì)練習(xí)

14、2如圖所示，為理想變壓器原線圈，其接入電路的匝數(shù)隨著滑動(dòng)接觸點(diǎn)P的上下移動(dòng)而變n1化，原線圈接在正弦式交流電源上，副線圈接有滑動(dòng)變阻器，下列說(shuō)法正確的是： （ ） n2 A輸入電壓稍減小時(shí)，可以使P上滑，保持滑動(dòng)變阻器功率不變 B輸入電壓稍增大時(shí)，可以使Q上滑，保持滑動(dòng)變阻器功率不變 C保持輸入電壓及P位置不變，Q上滑，原線圈電流增大 D保持輸入電壓及Q位置不變，P上滑，原線圈電流增大 【答案】C Unn，則副線圈電壓：，當(dāng)減小，增大時(shí)導(dǎo)致副線圈電壓【解析】根據(jù)公式：減小，112=?UUUnU 12112Unn2212U2減小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)增大，線圈匝數(shù)不變，則增大，當(dāng)Q上移，則滑動(dòng)變阻器

15、的功率：?PUU 12R2U2增大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；保持輸入電壓及P則接入電路的電阻減小，故則滑動(dòng)變阻器的功率：位置不?P RIn，上滑，則接入電路的電阻減小，則副線圈的電流增大，根據(jù)公式變，則原、副線圈的電壓不變，Q21= In12可知原線圈電流增大，故選項(xiàng)C正確；保持輸入電壓及Q位置不變，P上滑，則原線圈匝數(shù)增加，則減U1小，故副線圈電流減小，則原線圈電流減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，變壓器的輸入功率和輸出功率相等，逐項(xiàng)分析即可得出結(jié)論。 遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題 考點(diǎn)三1遠(yuǎn)距離輸電的處理思路 對(duì)高壓輸電問(wèn)題，應(yīng)按“發(fā)電機(jī)升壓變壓器遠(yuǎn)距離輸電線降壓變壓器用電

16、器”，或按從“用電器”倒推到“發(fā)電機(jī)”的順序一步一步進(jìn)行分析 2遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系（以圖9為例） （1）功率關(guān)系：PP，PP，PPP 324123損UnIIUn334121?，UUU，III （2）電壓、電流關(guān)系：3322線 UnIUnI312424PU?UP3232?I ）輸電電流：（3 線 UUR32線P222()IRIUPR （4）輸電線上損耗的電功率：線線線線損 U21當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來(lái)的n 倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來(lái)的 2n重點(diǎn)歸納 遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三二一” （1）理清三個(gè)回路 （2）抓住兩個(gè)聯(lián)系 理想的升壓變壓器聯(lián)系了回路1和回路2，由變壓器原

17、理可得：線圈1（匝數(shù)為n）和線圈2（匝數(shù)為n）21UnIn1121?，P中各個(gè)量間的關(guān)系是，P 21 UnIn1222理想的降壓變壓器聯(lián)系了回路2和回路3，由變壓器原理可得：線圈3（匝數(shù)為n）和線圈4（匝數(shù)為n）43UnIn3334?，中各個(gè)量間的關(guān)系是，PP 43 UnIn3444（3）掌握一個(gè)守恒：能量守恒關(guān)系式PPP 31損夏季來(lái)臨，空調(diào)、冷風(fēng)機(jī)等大功率電器使用增多，用戶消耗的功率增大。如圖所示，發(fā)電機(jī)典型案例的輸出電壓U和輸電線的電阻r均不變、變壓器均為理想變壓器，則下列說(shuō)法中正確的： （ ） 1 A變壓器的輸出電壓U增大，且UU 122 B變壓器的輸出電壓U增大，且UU 344C輸電

18、線損耗的功率占發(fā)電機(jī)輸出功率的比例增大 D輸電線損耗的功率減小 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】正確解答本題需要掌握：理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定，輸出電壓由輸入電壓決定；明確遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中的功率、電壓的損失與哪些因素有關(guān)，明確整個(gè)過(guò)程中的功率、電壓關(guān)系理想變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系。 針對(duì)練習(xí)1（多選）如圖所示是發(fā)電廠通過(guò)升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖（圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表）。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)0于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)： （ ） A電壓表V、V的讀數(shù)均不變，電流表A、A的讀數(shù)均增大 2211B電壓表V、V的讀數(shù)均減小，電流表A的讀數(shù)也減小 334C電流表V、V的讀數(shù)之差與電流表A 的讀數(shù)的比值不變 232 發(fā)電廠的輸出功率增大D【答案】ACD 【名師點(diǎn)睛】此題是遠(yuǎn)距離輸電電路的動(dòng)態(tài)分析；根據(jù)表達(dá)式知道電壓和頻率，與閉合電