新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第12章交變電流傳感器第2講理想變壓器電能的輸送課件

第十二章交變電流傳感器第2講理想變壓器電能的輸送知識(shí)梳理·雙基自測(cè)核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破名師講壇·素養(yǎng)提升2年高考·1年模擬知識(shí)梳理·雙基自測(cè)知識(shí)點(diǎn)1理想變壓器1．構(gòu)造和原理(1)構(gòu)造：如圖所示，變壓器是由____________和繞在鐵芯上的____________組成的。(2)原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象。閉合鐵芯兩個(gè)線圈2．基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：_____________。(2)電壓關(guān)系：___________。P入＝P出U2I2＋U3I3＋…＋UnIn3．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器，如圖A、B所示。低電壓小電流知識(shí)點(diǎn)2電能的輸送1．輸電過程(如圖所示)：2．電壓損失(1)ΔU＝U－U′。(2)ΔU＝______。3．功率損失(1)ΔP＝P－P′。IRI2R一、堵點(diǎn)疏通1．變壓器不但能改變交變電流的電壓，還能改變交變電流的頻率。(

)2．理想變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不改變功率，即輸入功率總等于輸出功率。(

)3．變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時(shí)，原線圈的輸入電流隨之增大。(

)4．在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小。(

)×√√×二、對(duì)點(diǎn)激活1．(多選)(2023·廣東河源模擬預(yù)測(cè))關(guān)于變壓器，下列說法正確的是()A．它可以改變交流電的電壓B．它可以改變交流電的電流C．它可以改變交流電的頻率D．它可以改變輸送電功的大小AB[解析]變壓器電壓之比等于線圈匝數(shù)之比，故變壓器可以改變電壓，A正確；變壓器電流之比等于線圈匝數(shù)的反比，故變壓器可以改變電流，B正確；變壓器不能改變交流電的頻率，C錯(cuò)誤；輸送的電功取決于用電器的多少，與變壓器無關(guān)，D錯(cuò)誤。2．(2022·海南月考)將輸入電壓為220V，輸出電壓為6V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30V的理想變壓器。已知原線圈匝數(shù)不變，副線圈原來是30匝，則副線圈新增匝數(shù)為(

)A．120匝

B.150匝C．180匝

D.220匝AC核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破考點(diǎn)一理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用理想變壓器的制約關(guān)系(1)電壓：副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定。(2)功率：原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定。(3)電流：原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定。特別提醒：關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說明(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。(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值。(2022·北京密云一模)為探究變壓器的兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系，小明繞制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上，如圖所示，線圈a作為原線圈連接到學(xué)生電源的交流輸出端，線圈b接小燈泡，線圈電阻忽略不計(jì)。當(dāng)閉合電源開關(guān)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)電源過載(電流過大，超過學(xué)生電源允許的最大值)。為解決電源過載問題，下列措施中可行的是(

)A．增大電源電壓B．適當(dāng)增加原線圈a的匝數(shù)C．適當(dāng)增加副線圈b的匝數(shù)D．換一個(gè)電阻更小的燈泡例1B〔變式訓(xùn)練1〕

(2023·貴州貴陽模擬預(yù)測(cè))手機(jī)無線充電技術(shù)越來越普及，如圖甲所示是某款手機(jī)無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈匝數(shù)比n1

n2＝51，兩個(gè)線圈中所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦交變電源后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流給手機(jī)快速充電，這時(shí)手機(jī)兩端的電壓為5V，充電電流為2A。若把裝置線圈視為理想變壓器，下列說法正確的是(

)AA．快速充電時(shí)，送電線圈的輸入電壓U1＝212.5VB．快速充電時(shí)，cd間電壓U2＝44VC．快速充電時(shí)，送電線圈的輸入功率為10WD．R的值為187.5Ω〔變式訓(xùn)練2〕如圖所示，理想變壓器三個(gè)線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中匝數(shù)為n1的原線圈接到220V的交流電源上，匝數(shù)為n2和n3的兩個(gè)副線圈分別與電阻R2、R3組成閉合回路。已知通過電阻R3的電流I3＝2A，電阻R2＝110Ω，

則通過電阻R2的電流I2和通過原線圈的電流I1

分別是(

)A．10A,12A B.10A,20AC．1A,0.7A D.1A,3AC考點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析②當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化。③I2變化引起P2變化，P1＝P2，故P1發(fā)生變化。(2023·重慶南開中學(xué)高三階段練習(xí))如圖所示，理想變壓器的初級(jí)線圈接有輸出電壓有效值恒定不變的交變電源，次級(jí)線圈接有光敏電阻R(其阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小)、燈泡L1和燈泡L2。圖中電表均為理想交流電表，若增大光照強(qiáng)度，則(

)A．電壓表V1與電流表A1的示數(shù)之比增大B．電壓表V2與電流表A2的示數(shù)之比減小C．燈泡L1和燈泡L2均變亮D．燈泡L1和燈泡L2均變暗例2B〔變式訓(xùn)練3〕

(2023·遼寧模擬預(yù)測(cè))一含有理想變壓器的電路如圖所示，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，A為理想交流電流表。U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。下列說法正確的是(

)A．Q不動(dòng)，P向上滑動(dòng)，電流表示數(shù)變大B．Q不動(dòng)，P向下滑動(dòng)，變壓器輸出功率變大C．P不動(dòng)，Q向上滑動(dòng)，電流表示數(shù)變小D．P不動(dòng)，Q向下滑動(dòng)，變壓器輸出功率變大B考點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電問題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。輸電過程的電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，即電源回路、輸送回路和用戶回路。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)系則是聯(lián)系不同回路的橋梁．3．掌握一個(gè)關(guān)系發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過導(dǎo)線將能量輸送給線圈1，線圈1上的能量就是遠(yuǎn)程輸電的總能量，在輸送過程中，先被輸送回路上的導(dǎo)線電阻損耗一小部分，剩余的絕大部分通過降壓變壓器和用戶回路被用戶使用消耗，所以其能量關(guān)系為P1＝P線損＋P用戶。A．輸電線路上交流電的頻率為50HzB．輸電線路上的電流為80AC．降壓變壓器的匝數(shù)比為51D．升壓變壓器的原線圈和降壓變壓器的副線圈電流相等例3B處理遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思維步驟規(guī)律總結(jié)(1)畫出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，并在圖上標(biāo)出相應(yīng)物理量。(2)以變壓器鐵芯為界線區(qū)分各個(gè)回路。各回路獨(dú)立，運(yùn)用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)，分析回路中的電壓、電流和功率等問題。(3)各回路間通過變壓器的匝數(shù)比、電壓比、電流比和原、副線圈輸入功率與輸出功率相同的關(guān)系相聯(lián)系?！沧兪接?xùn)練4〕

(2023·四川省內(nèi)江市模擬預(yù)測(cè))我國(guó)是全球唯一掌握超特高壓技術(shù)的國(guó)家，在全球超特高壓領(lǐng)域，中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)就是全世界唯一的標(biāo)準(zhǔn)。如圖所示是遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變。下列說法正確的是(

)CA．若用戶用電功率增加，升壓變壓器的輸出電壓將增大B．若用戶用電功率增加，降壓變壓器的輸入電壓將增大C．若輸電功率一定，采用特高壓輸電可減少輸電線上損耗的功率D．若輸電功率一定，采用特高壓輸電會(huì)降低輸電的效率名師講壇·素養(yǎng)提升兩種特殊的變壓器模型模型(一)自耦變壓器自耦變壓器的原、副線圈共用一個(gè)線圈，線圈匝數(shù)可調(diào)。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。解題的關(guān)鍵是分清原線圈和副線圈。(2023·遼寧模擬預(yù)測(cè))圖示為一自耦變壓器，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其作為原線圈，其兩端a、b間輸入電壓為U1的交變電流?，F(xiàn)通過滑動(dòng)觸頭取該線圈c、d間部分作為副線圈，c、d間的輸出電壓為U2。則在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中(

)A．U2<U1，U2降低

B.U2<U1，U2升高C．U2>U1，U2降低

D.U2>U1，U2升高例4A〔變式訓(xùn)練5〕

(2023·湖北黃岡中學(xué)模擬預(yù)測(cè))如圖所示的調(diào)壓器，滑動(dòng)觸頭P和Q均可調(diào)節(jié)，在輸入交變電壓U恒定的條件下，電壓表、電流表均是理想的，下列說法正確的是(

)A．Q不動(dòng)，P向上移動(dòng)，電壓表示數(shù)增大B．Q不動(dòng)，P向下移動(dòng)，電壓表示數(shù)增大C．P不動(dòng)，Q向下移動(dòng)，電壓表示數(shù)增大D．P不動(dòng)，Q向下移動(dòng)，電流表示數(shù)增大B[解析]當(dāng)Q不動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值不變，當(dāng)P向上移動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)變大副線圈匝數(shù)不變，自耦變壓器的輸出的電壓減小，電壓表的示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；當(dāng)Q不動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值不變，當(dāng)P向下移動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)變小副線圈匝數(shù)不變，自耦變壓器的輸出的電壓增加，電壓表的示數(shù)增大，故B正確；當(dāng)P不動(dòng)時(shí)，自耦變壓器的輸出的電壓不變，所以電壓表的示數(shù)不變，當(dāng)Q向下移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻增大，所以電路的電流減小，變壓器匝數(shù)比不變，因此電流表示數(shù)減小，故C、D錯(cuò)誤。模型(二)互感器(2023·湖北荊州高三模擬)如圖所示，T1、T2是監(jiān)測(cè)交流高壓輸電參數(shù)的互感器，一個(gè)用來測(cè)高壓電流，一個(gè)用來測(cè)高壓電壓，T2接在兩根輸電線的正中間，T1接在其中一根輸電線上。輸電線電阻不可忽略，若輸電線電阻率相同，發(fā)電站端的理想升壓變壓器副線圈輸出電壓為U1，輸出功率為22800kW，用戶端理想降壓變壓器原線圈兩端電壓為U2＝220kV，T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，T2的原、副線圈匝數(shù)比為10000∶1，a的示數(shù)為1A，則下列說法正確的是(

)例5DA．U1＝248kVB．b的示數(shù)為22.8VC．輸電線總電阻為40ΩD．輸電效率約為96%2年高考·1年模擬1.(多選)(2022·湖北卷)近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡(jiǎn)化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，下列說法正確的是()ACA．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為221C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同2．(2022·山東卷)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220V，可輸出12V、18V、30V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間變化為u＝Umcos(100πt)。單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1V。將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí)，功率為12W。下列說法正確的是(

)A．n1為1100匝，Um為220VB．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4AC．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18V，頻率為100HzD．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5A，周期為0.02sD3．(2022·河北卷)張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要