新高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)課件專題11第2講變壓器電能的輸送

第2講變壓器、電能的輸送

一、變壓器原理1．工作原理：電磁感應(yīng)的________現(xiàn)象．必備知識(shí)·深悟固基互感降壓升壓二、遠(yuǎn)距離輸電1．電路損失(1)功率損失：設(shè)輸電電流為I，輸電線的電阻為R，則功率損失為ΔP＝________.(2)電壓損失：ΔU＝________.減小功率損失和電壓損失，都要求提高_(dá)_____________，減小輸電電流．I2R

IR

輸電電壓電阻電阻率小橫截面積電流電壓(1)變壓器對直流電沒有變壓作用．(2)當(dāng)副線圈與用電器斷開時(shí)，無電流通過副線圈，但副線圈兩端仍存在電壓．(3)采用增加導(dǎo)線的橫截面積來減少輸電線的電阻方法效果有限，因?yàn)榧哟筝旊娋€的橫截面積會(huì)增加材料的使用量，而且輸電線的重力增大給架設(shè)線路帶來困難．1．[變壓器匝數(shù)比]理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，下列說法正確的是 (

)A．穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等，但穿過每匝線圈的磁通量并不相等C．原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢瞬時(shí)值之比為10∶1D．正常工作時(shí)，原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1∶1【答案】D2．[變壓器原理]如圖所示，P是電壓互感器，Q是電流互感器，如果兩個(gè)互感器的變壓比和變流比都是50，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為3A，則輸電線路中的電壓和電流分別是 (

)A．11000V,150A

B．1100V,15AC．4.4V,16.7A

D．4.4V,0.06A【答案】A3．[遠(yuǎn)距離輸電]從發(fā)電站輸出的功率為220kW，輸電線的總電阻為0.05Ω，用110V和11kV兩種電壓輸電．兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為 (

)A．100∶1

B．1∶100

C．1∶10

D．10∶1【答案】A

4．[變壓器動(dòng)態(tài)變化]如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，a，b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器．現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是 (

)A．電壓表V1示數(shù)增大B．電壓表V2，V3示數(shù)均增大C．該變壓器起升壓作用D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)【答案】D

【解析】電壓表V1的示數(shù)和a、b間電壓的有效值相同，滑片滑動(dòng)時(shí)V1示數(shù)不變，A錯(cuò)誤；電壓表V2測量的電壓為副線圈兩端的電壓，原、副線圈匝數(shù)不變，輸入電壓不變，故V2示數(shù)不變，V3示數(shù)為V2示數(shù)減去R0兩端電壓，兩線圈中電流增大，易知R0兩端電壓升高，故V3示數(shù)減小，B錯(cuò)誤；理想變壓器滿足U1I1＝U2I2，則U1ΔI1＝U2ΔI2，因ΔI2>ΔI1，故U2<U1，變壓器為降壓變壓器，C錯(cuò)誤；因I2增大，故知R減小，變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)，D正確．關(guān)鍵能力·突破要點(diǎn)考點(diǎn)1理想變壓器原、副線圈的關(guān)系

[基礎(chǔ)考點(diǎn)]2．基本關(guān)系式中物理量之間的決定關(guān)系(1)電壓決定關(guān)系：輸入電壓U1決定輸出電壓U2.(2)電流決定關(guān)系：輸出電流I2決定輸入電流I1.(3)功率決定關(guān)系：輸出功率P2決定輸入功率P1.(4)頻率關(guān)系：原、副線圈中電流的頻率相同．【答案】B

深化理解

交流電壓表的示數(shù)是什么值？如何求副線圈的電壓和電流？副線圈中交變電流的頻率變化嗎？1．(2020年山東卷)如圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V．定值電阻R1＝10Ω、R2＝5Ω，

滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω.為使燈泡正常工作，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為 (

)A．1Ω

B．5Ω

C．6Ω

D．8Ω【答案】A

2．(2020年全國卷Ⅲ)(多選)在圖甲所示的交流電路中，電源電壓的有效值為220V，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1、R2、R3均為固定電阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各電表均為理想電表．已知電阻R2中電流i2隨時(shí)間t變化的正弦曲線如圖乙所示．下列說法正確的是 (

)A．所用交流電的頻率為50HzB．電壓表的示數(shù)為100VC．電流表的示數(shù)為1.0AD．變壓器傳輸?shù)碾姽β蕿?5.0W【答案】AD

A．副線圈輸出電壓的頻率為100HzB．副線圈輸出電壓的有效值為10VC．原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1D．原、副線圈的電流之比為1∶4【答案】BC

4．(2021年廣東一模)科學(xué)中心某款手搖點(diǎn)火器原理如圖所示．當(dāng)鋼針和金屬板間瞬時(shí)電壓超過5000V時(shí)可以產(chǎn)生電火花．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為0.2T，手搖發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.25m2，共50匝，不計(jì)內(nèi)阻．變壓器為理想變壓器，其原副線圈匝數(shù)比為1∶100.下列說法正確的是 (

)A．線圈轉(zhuǎn)速等于2r/s時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花B．線圈轉(zhuǎn)速等于4r/s時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花C．電壓表的示數(shù)為5V時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花D．電壓表的示數(shù)為25V時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花

【答案】B

5．(2021年河北一模)如圖，理想變壓器原線圈匝數(shù)為1100匝，接有一阻值為R的電阻，電壓表V1示數(shù)為110.0V．副線圈接有一個(gè)阻值恒為RL的燈泡，繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表V2，示數(shù)為0.10V．已知RL∶R＝4∶1，則副線圈的匝數(shù)為 (

)A．225

B．550

C．2200

D．4400【答案】C

考點(diǎn)2理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析

[能力考點(diǎn)]1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)2．負(fù)載電阻不變的情況(如圖所示)例2

(多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，在原線圈上加一電壓為U的正弦式交變電流，則 (

)A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小【答案】BC

深化理解

將P向上滑動(dòng)時(shí)副線圏電阻如何變化？電流如何變化？將Q向上滑動(dòng)時(shí)副線圏電壓如何變化？電流如何變化？【答案】BC

2．(多選)某課外探究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)電路．如圖所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1，連接一理想電流表；副線圈接入電路的匝數(shù)n2可以通過滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)，副線圈接有定值電阻R0和壓敏電阻R(R的阻值會(huì)隨壓力的增大而變小)，物塊m置于壓敏電阻上，保持原線圈輸入電壓不變，則 (

)A．原、副線圈電流之比為n1∶n2B．只增大n2，電流表示數(shù)變大C．只增大物塊對R的壓力，電流表示數(shù)變大D．只增大物塊對R的壓力，原線圈的輸入功率變小【答案】BC

【解析】理想變壓器的電流與匝數(shù)成反比，故A錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比，可知副線圈的匝數(shù)n2變大，變壓器的輸出電壓也變大，則副線圈的功率變大，由U1I1＝U2I2，可知原線圈的電流增大，即電流表示數(shù)變大，所以B正確；當(dāng)增大物塊對R的壓力，R的阻值會(huì)變小，在電壓不變的情況下，副線圈的電流就會(huì)變大，原線圈的電流也會(huì)變大，所以電流表示數(shù)變大，原線圈的輸入功率P1＝U1I1增大，故C正確，D錯(cuò)誤．3．(2020年北京卷)如圖所示，

理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，

副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響．閉合開關(guān)S后 (

)A．電流表A2的示數(shù)減小B．電壓表V1的示數(shù)減小C．電壓表V2的示數(shù)不變D．電流表A1的示數(shù)不變【答案】A

【解析】開關(guān)S閉合時(shí)，副線圈總的電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，但因副線圈的總電阻減小，則副線圈的總電流增大，則原線圈的電流增大，故A1的示數(shù)變大；由于副線圈的電流增大，故串聯(lián)在副線圈的電阻R兩端的電壓增大，而副線圈的總電壓不變，所以副線圈并聯(lián)部分的電壓減小，即V2的示數(shù)減小，故電流表A2的示數(shù)減小，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．考點(diǎn)3遠(yuǎn)距離輸電

[能力考點(diǎn)]1．理清三個(gè)回路遠(yuǎn)距離輸電電網(wǎng)間的基本結(jié)構(gòu)如圖所示．在每個(gè)回路中，變壓器的原線圈是回路的用電器，而相應(yīng)的副線圈是下一個(gè)回路的電源，每個(gè)回路均可應(yīng)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系則是連接不同回路的橋梁．例3

(2020年浙江卷)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V．已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是 (

)A．發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40AB．輸電線上的電流I線＝625AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶得到的電流I4＝455A【答案】C

【答案】AD

A．閉合開關(guān)S1，燈泡L1兩端電壓為10VB．閉合開關(guān)，通過燈泡電流的頻率都為4HzC．開關(guān)全閉合時(shí)，輸電線消耗的電功率最大D．依次閉合開關(guān)S1、