2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第13章 第32講 理想變壓器 電能的輸送

第十三章交變電流電磁振蕩和電磁波傳感器第32講理想變壓器電能的輸送知識(shí)梳理·易錯(cuò)辨析核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破名師講壇·素養(yǎng)提升提能訓(xùn)練練案[65]知識(shí)梳理·易錯(cuò)辨析一、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。低電壓小電流二、電能的輸送如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸電電壓為U，用戶得到的電功率為P′，用戶的電壓為U′，輸電線總電阻為R。2．電壓損失(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝________。3．功率損失(1)ΔP＝P－P′；IRI2R橫截面積電阻率小輸電電壓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。()×√√×核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)1．理想變壓器的基本特點(diǎn)2．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。3．分析變壓器電路的兩個(gè)難點(diǎn)(1)分析原線圈有串聯(lián)負(fù)載的變壓器電路問題時(shí)要注意：變壓器的輸入電壓不等于電源的電壓，而是等于電源電壓減去串聯(lián)負(fù)載的電壓，即U1＝U源－U串。(2)分析含有二極管的變壓器電路問題時(shí)要注意：理想二極管具有單向?qū)щ娦?，正弦式交變電流通過二極管后會(huì)變成半波直流電流，對應(yīng)的有效值會(huì)發(fā)生變化。【跟蹤訓(xùn)練】(變壓器的原理)(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%，忽略其他損耗，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22∶1C．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A(理想變壓器原線圈接電阻問題分析)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＝5∶1，兩個(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()A．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187.5ΩA(理想變壓器副線圈接二極管問題分析)如圖甲所示的充電器正在給手機(jī)充電。乙圖是簡化原理圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為55∶2，原線圈接220V交變電流，副線圈通過理想二極管連接手機(jī)。下列說法正確的是()A．副線圈的電流為8AB．手機(jī)兩端的電壓為8VC．通過手機(jī)的電流為直流電D．拔掉手機(jī)，充電線兩端電壓為零C(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)V。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0.02sD2理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析(能力考點(diǎn)·深度研析)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。(2023·遼寧模擬預(yù)測)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解決理想變壓器中有關(guān)物理量的動(dòng)態(tài)分析問題的方法(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，利用閉合電路的歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。【跟蹤訓(xùn)練】(多選)(2022·天津卷)如圖所示，兩理想變壓器間接有電阻R，電表均為理想交流電表，a、b接入電壓有效值不變的正弦交流電源。閉合開關(guān)S后()A．R的發(fā)熱功率不變B．電壓表的示數(shù)不變C．電流表A1的示數(shù)變大D．電流表A2的示數(shù)變小BC3兩種特殊的變壓器模型(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)1．自耦變壓器自耦變壓器(又稱調(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)系對自耦變壓器均適用，如圖所示。2．互感器【跟蹤訓(xùn)練】(自耦變壓器)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A(互感器)如圖所示，T1、T2是監(jiān)測交流高壓輸電參數(shù)的互感器，一個(gè)用來測高壓電流，一個(gè)用來測高壓電壓，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()A．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%D(1)在電源回路中，P發(fā)電機(jī)＝U1I1＝P1。(2)在輸送回路中，I2＝I線＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R線，ΔP＝IR線。(3)在用戶回路中，P4＝U4I4＝P用戶。4遠(yuǎn)距離輸電問題(能力考點(diǎn)·深度研析)1．理清輸電電路圖的三個(gè)回路(如圖)2．升壓變壓器和降壓變壓器的基本關(guān)系(1)升壓變壓器基本關(guān)系3．掌握一個(gè)守恒觀念處理遠(yuǎn)距離輸電問題的一般思維步驟(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。【跟蹤訓(xùn)練】(高壓輸電電壓損失、功率損失的計(jì)算)(多選)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣′，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU′。不考慮其他因素的影響，則()AD(遠(yuǎn)距離輸電電路的動(dòng)態(tài)分析問題)(多選)如圖所示對某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率P0＝20kW。在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻r＝10Ω。下列說法正確的是()A．采用高壓輸電可以增大輸電線路中的電流B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2000VC．用戶獲得的功率為19kWD．將P下移，用戶獲得的電壓將增大BC[解析]

采用高壓輸電可以減小輸電線路中的電流，從而減小輸電損耗，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為1A，電流互感器原、副線圈匝數(shù)比為1∶10，故輸電線路中電流的大小I2＝10A，根據(jù)P0＝U2I2可得升壓變壓器的輸出電壓U2＝2000V，選項(xiàng)B正確；線路損耗的功率Pr＝Ir＝1kW，故用戶獲得的功率為19kW，選項(xiàng)C正確；將P下移，降壓變壓器原線圈匝數(shù)增大，用戶獲得的電壓將減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。名師講壇·素養(yǎng)提升等效電阻法分析變壓器問題在如圖甲所示的理想變壓器中虛線框內(nèi)部分電路可以等效為圖乙中的R′。(多選)心電圖儀是