高考物理總復(fù)習(xí)第10章第2節(jié)變壓器電能的輸送市賽課公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

高三一輪總復(fù)習(xí)物理1/63選修3-2第十章交變電流傳感器2/63第二節(jié)變壓器電能輸送3/63欄目導(dǎo)航1235基礎(chǔ)知識(shí)整合熱門考點(diǎn)研析方法技巧歸納考題隨堂演練4物理模型構(gòu)建4/63基礎(chǔ)知識(shí)整合5/63如圖是街頭變壓器經(jīng)過(guò)降壓給用戶供電示意圖．變壓器輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)電壓，假設(shè)負(fù)載改變時(shí)輸入電壓保持不變．輸出電壓經(jīng)過(guò)輸電線輸送給用戶，兩條輸電線總電阻用R0表示，R代表各戶中電器電阻．忽略變壓器上能量損失，不計(jì)電壓表、電流表內(nèi)阻對(duì)電路影響．當(dāng)用戶用電器增加時(shí)，以下說(shuō)法正確是(

)6/63A．輸出功率變小B．輸入功率不變C．電壓表1讀數(shù)不變，電流表1讀數(shù)增大D．電壓表2讀數(shù)增大，電流表2讀數(shù)增大【思緒引導(dǎo)】

1.用戶用電器增加時(shí)，輸出電壓怎樣改變，輸出電流怎樣改變？2．怎樣依據(jù)電壓、電流和匝數(shù)關(guān)系判斷輸入電壓、輸入電流改變？7/63【解析】

本題屬于教材“課后習(xí)題”內(nèi)容，關(guān)鍵是理想變壓器規(guī)律應(yīng)用．理想變壓器輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定，因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比不變，所以副線圈輸出電壓也不變，所以電壓表1讀數(shù)不變，電壓表2讀數(shù)不變．當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R值減小，電路中總電阻減小，所以電流要變大，即副線圈中電流示數(shù)變大，副線圈消耗功率增大；因?yàn)樽儔浩鬏斎牍β屎洼敵龉β氏嗟龋驗(yàn)楦本€圈功率變大了，所以原線圈輸入功率也要變大，因?yàn)檩斎腚妷翰蛔?，所以輸入電流要變大，所以電流?讀數(shù)增大，電壓表2讀數(shù)增大，故C選項(xiàng)正確，A、B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．8/63理想變壓器1．變壓器組成變壓器是由___________和繞在鐵芯上兩個(gè)______組成．如圖所表示：一個(gè)線圈與交流電源連接，叫做____線圈，也叫______線圈；另一個(gè)線圈與負(fù)載連接，叫做____線圈，也叫________線圈．知識(shí)點(diǎn)1

閉合鐵芯線圈原初級(jí)副次級(jí)9/632．變壓器工作原理變壓器工作原理是電磁感應(yīng)中________現(xiàn)象.即同一鐵芯上磁通量改變率處處________．電流經(jīng)過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)________，因?yàn)殡娏鞔笮?、方向在不停改變，鐵芯中磁場(chǎng)也在不停改變．改變磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生__________，能夠輸出________．互感相同磁場(chǎng)電動(dòng)勢(shì)電流10/633．理想變壓器(1)定義完全沒(méi)有________損耗變壓器，稱為理想變壓器．能量損耗包含銅損(線圈電阻產(chǎn)生焦耳熱)、鐵損(渦流產(chǎn)生焦耳熱)和磁漏．(2)理想變壓器具備條件①原、副線圈沒(méi)有電阻，沒(méi)有焦耳熱產(chǎn)生．②鐵芯沒(méi)有漏磁，原、副線圈磁通量沒(méi)有差異．③變壓器本身能量損耗不計(jì)，輸入功率________輸出功率．能量等于11/634．理想變壓器電壓、電流與匝數(shù)關(guān)系(1)功率關(guān)系理想變壓器不考慮能量損失，輸入功率等于輸出功率．(2)電壓與匝數(shù)關(guān)系原、副線圈電壓之比等于線圈匝數(shù)之比．(3)電流與匝數(shù)關(guān)系12/63電能輸送1．輸電損耗(1)電壓損耗輸電線路上有_______，電流經(jīng)過(guò)輸電線路時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)差，造成電壓損失．(2)功率損耗發(fā)電機(jī)輸出功率為一定值，在遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中，有相當(dāng)一部分能量損耗在輸電線上．設(shè)輸電線電阻為r，損耗電能，即轉(zhuǎn)化為熱能部分為Q＝_______，損耗功率為P熱＝P損＝_______.知識(shí)點(diǎn)2電阻I2rtI2r13/632．減小輸電損耗路徑有兩個(gè)，一是減小輸電線_______；二是減小輸電線中_______．(1)減小電阻①減小_________，比如換鋁為銅．②減小_______．③增大_______，但花費(fèi)材料．(2)減小電流在輸出功率不變情況下，要減小電流，必須提升電壓，即需采取______________．電阻電流電阻率距離面積高壓輸電14/633．高壓輸電(1)遠(yuǎn)距離輸電原理在發(fā)電站內(nèi)用_______________升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域經(jīng)過(guò)________________降到所需電壓，輸送電路圖以下：升壓變壓器降壓變壓器15/63(2)高壓輸電關(guān)系式①電壓關(guān)系③功率關(guān)系P1＝P2，P3＝P4，P2＝___________.P損＋P3U損＋U3

16/63(3)兩種損耗①輸送電壓損耗U損＝UR＝I線R線＝U2－U3.當(dāng)輸送電功率P2一定情況下，輸送電壓U2增大到原來(lái)_____倍，輸電線路上損耗功率P損就減小到原來(lái)_____.n17/63尤其提醒理想變壓器能夠改變電壓、電流，不能改變交變電流頻率.相關(guān)電壓器結(jié)論，共同前提是原副線圈匝數(shù)不變.18/63熱門考點(diǎn)研析19/631.各物理量間制約關(guān)系(3)輸出功率決定輸入功率，即P1＝P2，用電高峰期，并聯(lián)用電器增多，輸出功率增大，則輸入功率增大．當(dāng)負(fù)載為空載時(shí)，輸入功率為零．理想變壓器基本關(guān)系考點(diǎn)

120/632．理想變壓器了解(1)變壓器能改變交變電流電壓，但不能改變恒定電流(直流電)電壓．假如原線圈接上直流電，則副線圈輸出電壓為零．(2)變壓器高壓線圈匝數(shù)多而經(jīng)過(guò)電流小，用較細(xì)導(dǎo)線繞制；變壓器低壓線圈匝數(shù)少而經(jīng)過(guò)電流大，用較粗導(dǎo)線繞制．(3)副線圈上電流電壓和原線圈上電流電壓一樣也是交變，且頻率相同．21/63

(年新課標(biāo)卷Ⅰ)一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈回路中分別接有阻值相同電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220V正弦交流電源上，如圖所表示，設(shè)副線圈回路中電阻兩端電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗功率比值為k，則(

)【思緒引導(dǎo)】

1.理想變壓器電壓、電流和匝數(shù)關(guān)系是什么？2．正弦交流電源兩端電壓是原線圈兩端電壓?jiǎn)?？?

22/63【答案】

A23/63【總結(jié)提升】

對(duì)于原線圈電路接有用電器問(wèn)題，要注意電壓和匝數(shù)成正比關(guān)系條件．2．原線圈兩端電壓與用電器電壓之和等于電源電壓．24/63圖1中變壓器為理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1.變壓器原線圈接如圖2所表示正弦交流電，電壓表為理想電表，R＝5Ω電阻接在副線圈兩端，求：(1)電壓表示數(shù)為多少？(2)原線圈電流為多少？針對(duì)訓(xùn)練125/6326/63遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖所表示：1．遠(yuǎn)距離輸電線路特點(diǎn)(1)輸電線路當(dāng)中存在兩組變壓器，升壓變壓器和降壓變壓器，前者作用是提升輸送電壓，實(shí)現(xiàn)高壓輸電，后者作用是降低輸送電壓到達(dá)用戶使用要求．遠(yuǎn)距離輸電考點(diǎn)

227/63輸電線路電壓損耗：U損＝I送R；功率損耗：P損＝IR.28/632．解題思緒(1)分析題意，畫出示意圖是關(guān)鍵，抓住輸送電流這一主要思緒；(2)研究升壓和降壓過(guò)程，輸電線路是根本；(3)利用電壓、電流、功率關(guān)系規(guī)律求解．3．處理遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題，關(guān)鍵是正確建立并畫出輸電流程圖，把需要物理量都標(biāo)在圖中對(duì)應(yīng)位置上，輸電電流普通為聯(lián)絡(luò)各物理量主要線索，從“輸電線”開(kāi)始，或從“發(fā)電”、或從“用戶”開(kāi)始，把握好各物理量之間相互關(guān)系；抓住輸電兩端——電源與用電器、分析一條線——輸電線、研究?jī)纱坞妷鹤儞Q(升壓和降壓)；然后以升壓變壓器副線圈、輸電線、降壓變壓器原線圈組成回路，利用電路知識(shí)如歐姆定律等分析三者電流、電壓和功率關(guān)系．即：29/63(1)由輸電功率和輸電電壓確定輸電線中電流．(2)計(jì)算輸電線路電壓損失、功率損失，確定降壓變壓器輸入電壓、輸入功率．(3)計(jì)算升壓變壓器、降壓變壓器變壓比．30/63

(年福建高考)圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt交流電源，若輸送電功率為P，輸電線總電阻為2r，不考慮其它原因影響，則輸電線上損失電功率為(

)例2

31/63【思緒引導(dǎo)】

1.遠(yuǎn)距離輸電線路屬于純電阻電路嗎？歐姆定律是否適用？2．變壓器輸入、輸出電壓和輸電線上電壓是什么關(guān)系？【答案】

C32/63【總結(jié)提升】

處理遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題注意點(diǎn)1．注意分清兩個(gè)變壓器中各個(gè)物理量之間制約關(guān)系．2．注意不要把輸電線路看作純電阻電路，從而錯(cuò)誤使用歐姆定律分析，得出相反結(jié)論．3．關(guān)鍵是畫出正確示意圖，防止出現(xiàn)符號(hào)標(biāo)識(shí)錯(cuò)亂，影響問(wèn)題解答．4．掌握理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電規(guī)律，關(guān)鍵是流過(guò)輸電線電流確實(shí)定，功率計(jì)算包括到有效值．33/63

(屆湖北期末)某個(gè)小型水電站發(fā)電機(jī)輸出功率為100kW，發(fā)電機(jī)輸出電壓u圖象如圖所表示，經(jīng)過(guò)升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為2Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V，要求在輸電線上損失功率控制為5kW(即用戶得到功率為95kW)．求：(1)發(fā)電機(jī)輸出電壓瞬時(shí)值表示式；(2)輸電線上經(jīng)過(guò)電流；(3)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比．針對(duì)訓(xùn)練234/63(2)輸電線上損失功率為5kW，依據(jù)歐姆定律得，Pr＝I2r，代入數(shù)據(jù)解得，輸電線上電流為I＝50A.【答案】

(1)u＝350sin100πt(V)

(2)50A

(3)95∶1135/63方法技巧歸納36/63理想變壓器動(dòng)態(tài)分析1．理想變壓器動(dòng)態(tài)分析變壓器原副線圈匝數(shù)、輸入電壓、副線圈串聯(lián)電阻等，任一物理量發(fā)生改變都會(huì)引發(fā)其它相關(guān)物理量改變．2．解題思緒依據(jù)題意，搞清改變量和不變量，確定改變趨勢(shì)，比如經(jīng)過(guò)滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引發(fā)匝數(shù)改變，副線圈電阻串并聯(lián)關(guān)系引發(fā)輸出電流改變等等；利用各物理量之間制約關(guān)系，結(jié)合電路連接方式、歐姆定律等知識(shí)，分析未知量改變規(guī)律．37/633．理想變壓器動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題普通有兩種類型(1)負(fù)載電阻不變，原副線圈電壓U1、U2，電流I1、I2，功率P1、P2隨匝數(shù)比改變而改變．(2)匝數(shù)比不變，原副線圈電壓U1、U2，電流I1、I2，功率P1、P2隨負(fù)載電阻改變而改變．38/63不論哪種情況，處理這類問(wèn)題關(guān)鍵都是要分清變量和不變量，搞清理想變壓器中各物理量之間聯(lián)絡(luò)和相互制約關(guān)系——輸出功率決定輸入功率；輸入電壓U1和匝數(shù)比決定輸出電壓U2；輸出電壓U2和負(fù)載電阻決定I2；I2和匝數(shù)比決定I1.39/63

(多項(xiàng)選擇)(年天津高考)如圖所表示，理想變壓器原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)能夠經(jīng)過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)整，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)變阻器滑動(dòng)觸頭．在原線圈上加一電壓為U正弦交流電，則(

)A．保持Q位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B．保持Q位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C．保持P位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D．保持P位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小例3

40/63【思緒引導(dǎo)】

1.保持原、副線圈匝數(shù)不變，輸出電壓是否發(fā)生改變？2．保持滑動(dòng)變阻器位置不變，副線圈負(fù)載是否發(fā)生改變？【解析】

保持原、副線圈匝數(shù)不變，輸出電壓恒定不變，將滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，負(fù)載電阻變大，依據(jù)歐姆定律可知，輸出電流變小，由理想變壓器電流和匝數(shù)關(guān)系可知，輸入電流變小，電流表示數(shù)變小，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確．保持滑動(dòng)觸頭P位置不變，則負(fù)載不變，將Q向上滑動(dòng)，副線圈匝數(shù)變大，輸出電壓變大，依據(jù)歐姆定律可知，輸出電流變大，由理想變壓器電流和匝數(shù)關(guān)系可知，輸入電流變大，電流表示數(shù)變大，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】

BC41/63

(多項(xiàng)選擇)(屆衡水月考)如圖1所表示變壓器，接如圖甲所表示交流電時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電容器能正常工作．現(xiàn)將電源換成如圖乙所表示交流電，則(

)A．因?yàn)橐医蛔冸娏髦芷谧兌?，所以燈泡比第一次亮B．因?yàn)橐翌l率比甲大，所以電容器有可能被擊穿C．不論接甲，還是接乙電源，若滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)，燈泡都變暗D．若將原線圈n1匝數(shù)增加，燈泡消耗功率將變小針對(duì)訓(xùn)練342/63解析：乙交變電流周期小，頻率高，不過(guò)燈泡作為純電阻電路，亮度與周期無(wú)關(guān)，由有效值決定，甲、乙交變電流有效值相等，故燈泡一樣亮，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器能否被擊穿，取決于電壓最大值，兩種交流電電壓最大值相等，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；將滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng)時(shí)，電阻變大，理想變壓器輸出電壓不變，依據(jù)歐姆定律可知，流過(guò)燈泡電流變小，燈泡變暗，C選項(xiàng)正確；將原線圈匝數(shù)n1增加，依據(jù)理想變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系可知，輸出電壓變小，燈泡消耗功率變小，D選項(xiàng)正確．答案：CD43/63物理模型構(gòu)建44/63多組副線圈變壓器和互感器模型1．多組副線圈變壓器模型計(jì)算兩個(gè)或兩個(gè)以上副線圈變壓器問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下三個(gè)關(guān)系．(2)功率關(guān)系：P1＝P2＋P3＋…(3)電流關(guān)系：由I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I(xiàn)3n3＋…45/632．互感器模型(1)電壓互感器原線圈并聯(lián)在高壓線路上，副線圈連接電壓表，將高電壓變?yōu)榈碗妷海?6/63(2)電流互感器原線圈串聯(lián)在高壓線路上，副線圈連接電流表，將大電流變?yōu)樾‰娏鳎?7/63

(屆湖州月考)如圖所表示，理想變壓器有兩個(gè)副線圈，L1、L2是兩盞規(guī)格為“8V,10W”燈泡，L3、L4是兩盞規(guī)格為“6V,12W”燈泡，當(dāng)變壓器輸入電壓為U1＝220V時(shí)，四盞燈泡恰好都能正常發(fā)光，假如原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，求：(1)副線圈n2、n3匝數(shù)；(2)電流表讀數(shù)．例4

【思緒引導(dǎo)】

1.多個(gè)副線圈存在情況下，電壓、電流和匝數(shù)關(guān)系是否發(fā)生改變？2．多個(gè)副線圈存在情況下，輸出功率是否依然決定輸入功率？48/63(2)多個(gè)副線圈存在情況下，電流和匝數(shù)關(guān)系不再適用，不過(guò)理想變壓器輸出功率依然等于輸入功率，電流表示數(shù)為I1，U1I1＝P1＋P2＋P3＋P4，代入數(shù)據(jù)解得，I1＝0.2A.【答案】

(1)n2、n3匝數(shù)分別為40匝和60匝(2)電流表讀數(shù)為0.2A49/63

(屆河北模擬)普通交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要經(jīng)過(guò)電流互感器來(lái)連接，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則(

)A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＜IcdB．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＜IcdD．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＞Icd針對(duì)訓(xùn)練450/63解析：電流互感器作用是使大電流變成小電流，然后利用變壓器工作原理求解電流值．依據(jù)理想變壓器電流和匝數(shù)關(guān)系可知，Iab>Icd，輸入端ab接MN，輸出端cd接PQ，B選項(xiàng)正確．答案：B51/63考題隨堂演練52/63B．電流表?示數(shù)為1AC．變壓器輸入功率為10WD．交變電流頻率為100Hz53/63答案：C54/632．(多項(xiàng)選擇)(屆黑龍江模擬)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈經(jīng)過(guò)一理想電流表?接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈兩端．假設(shè)該二極管正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大．用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端電壓分別為Uab和Ucd，則(

)A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大負(fù)載電阻阻值R，電流表讀數(shù)變小C．負(fù)載電阻阻值越小，cd間電壓Ucd越大D．將二極管短路，電流表讀數(shù)加倍55/63答案：BD56/633.(屆蘭州模擬)如圖所表示，有一自耦變壓器接在穩(wěn)定交流電源上，V1、V2為理想電壓表．以下說(shuō)法中正確是(

)A．若F不動(dòng)，滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，V1示數(shù)變大