专题12 变压器 远距离输电-高中物理.docx

1、更多资源关注微信公众号：学起而飞 专题专题 12 变压器变压器 远距离输电远距离输电 【母题来源一】【母题来源一】2019 年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷） 【母题原题】【母题原题】（2019江苏卷）某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1：10，当输入电压增加20 V时，输出 电压 A降低2 VB增加2 V C降低200 VD增加200 V 【答案】D 【解析】由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即 11 22 Un Un ，得： 2 21 1 n UU n ，即副线圈两端电压 与原线圈两端电压成正比，所以有： 2 21 1 n UU n ，当输入电压增加 20V 时，输出电压增

2、大 200V，故 D 正确。 【命题意图】考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生 的理解能力和综合分析能力。 【考试方向】对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量； 二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。 【得分要点】1、电压器的几个常用关系： （1）电压关系： 2 1 2 1 n n U U 或者 tn U n U 2 2 1 1 或者 tn U n U n U 3 3 2 2 1 1 （多个副线圈时）， 即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。 更多资源关注微信公众号：学起而飞 （2）电流关系：根据P入=P出可求

3、出， 1 2 2 1 n n I I 或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+（有 多个副线圈时）。 （3）功率关系：P入P出，即I1U1I2U2（一个副线圈）或者I1U1I2U2+I3U3+I4U4+（多个副线圈） 。 （4）各物理量之间的制约关系：输入电压U1决定输出电压U2；输出功率P出决定输入功率P入；输出 电流I2决定输入电流I1。 对于动态变化问题，求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化，据闭合电路欧姆定律判断干路电 流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功 率”这个结论。 2、解远距离输

4、电问题必备技巧 （1）正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量。 （2）抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流。 （3）计算电路功率问题时常用关系式：R U P RIP 22 )(，注意输电线上的功率损失和电压损失。 （4）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定。 1 （2018玉溪市第五中学期末）交流发电机线圈电阻 r1 ，用电器电阻 R9 ，电压表示数为 9 V， 如图所示，那么该交流发电机 A电动势的峰值为 10 V B电动势的有效值为 9 V C交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为 10 2 V 更多资源关注微信公众号：学起而飞 D交流

5、发电机线圈自中性面转过 90的过程中的平均感应电动势为 20 2 V 【答案】D 【解析】用电器电阻 R9 ，电压表示数为 9 V，则电路中的电流 I1 A，所以，电路中的电动势 E I（Rr）1（19） V10 V。电压表的读数是交流电的有效值，所以 10 V 是电路中电动势的 有效值，其最大值 Em 2E102 V，故 AB 错误。由交流电的产生与变化的规律可知，交流发电 机线圈通过中性面时电动势的瞬时值最小为零，故 C 错误；线圈自中性面转过 90的过程中的平均感应 电动势为 m 2220 2 V 2 EBSBS E t ，故 D 正确。 2 （2017四川高二期末）我国“西电东送”采用

6、特高压远距离输电。在西部发电厂附近升压变压器将电压升 高，通过输电线输送到东部某地，再用降压变压器降压到稳定的工作电压，为负载提供电压。变压器均 为理想变压器，发电机输出电压及输电线的电阻均不变。则 A增加负载，输电线上损失的功率增大 B增加负载，升压变压器的原线圈中电流减小 C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D升压变压器的输出电压小于降压变压器的输入电压 【答案】A 【解析】AB、由于负载增加，降压变压器输出的功率增加，负载线路电流变大，故高压输电线上的电流 变大， 2 PI R 损 ，损失功率变大，因为输电线中电流变大，根据变压器原理可知，升压变压器中电流 变大，A 正确 B

7、 错误。CD、因为输电线存在电阻，有电压损失，所以升压变压器输出电压大于降压变 压器输入电压，CD 错误。 3 （2018河南高三期中）图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场 方向的轴 OO匀速转动，从 t0 时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知 线圈的匝数 n50，线圈的电阻 r5 ，线圈与外电路连接的定值电阻 R45 ，电压表为理想交流电 表。则下列判断正确的是 更多资源关注微信公众号：学起而飞 A线圈转动的周期为 6.28 s Bt0 时刻线圈平面与磁感线平行 C线圈转动过程中产生的最大感应电动势为 100 2 V D电压表的示数

8、为 45 2 V 【答案】BD 【解析】A由乙图可知，线圈转动的周期为 2 6.28 10sT ，A 项错误；B由乙可知，0t 时刻， 磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，B 项正确；C线圈中的最大电动势 2 mm 2 2 50 2 10V100 V 6.28 10 ENBSN ，C 项错误；D电压表的示数为 50 2 45 V45 2 V 50 E UR Rr ，D 项正确。 4 （2016广东湛江一中高二期末）如图所示，图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的 图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线 b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法 正确的是 A在图中

9、t=0 时刻穿过线圈的磁通量均为零 B线圈先后两次转速之比为 2:3 C交流电 b 的最大值为 20 3 V 更多资源关注微信公众号：学起而飞 D交流电 a 的瞬时值为 u=10sin5t（V） 【答案】CD 【解析】 0t 时刻 0U ，两次 0t 时刻线圈平面均与中性面重合，磁通量最大，故 A 错误；由图可 知，周期 0.4s a T ， 0.6s b T ，则线圈先后两次转速之比 3:2 abba nnTT： ，故 B 错误；由电 动势的最大值 m ENBS，则两个电压最大之值比:3:2 mambab UU： ，则交流电 b 电压的最 大值为 20 V 3 ，故 C 正确；由图电压最大值

10、 m 10 VU ，周期 0.4s a T ， 2 =5 rad/s T ，交流电 压的瞬时值表达式为 msin 10sin5 VuUtt ，故 D 正确。 5 （2017鄂尔多斯市第一中学期末）如图所示，先后用不同的交流电源给同一灯泡供电。第一次灯泡两端 的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙中 的 U0、T 所表示的电压、周期值是相等的，下列说法正确的是 A第一次灯泡两端的电压有效值为 2 2 U0 B第二次灯泡两端的电压有效值为 3 2 U0 C第一次和第二次灯泡的电功率之比为 15 D第一次和第二次灯泡的电功率之比为 29 【答案】AC

11、 【解析】第一次灯泡两端的电压有效值为 10 22 22 m UUU 设第二次电压的有效值为 U2，根据有 效值的定义，则有 2 22 0 0 2 22 UUTTU T RRR ，解得， 20 10 2 UU ，故 A 正确，B 错误；由功率 更多资源关注微信公众号：学起而飞 的公式2 U P R 得，灯泡的电功率之比是22 12 12 15 UU P P RR : : 故 C 正确，D 错误；故选 AC。 6 （2019天津高考模拟）高压输电可大大节能，至 2017 年 11 月，我国已建成投运 8 项 1000 kV 特高压交 流工程和 11 项800kV 特高压直流工程。中国全面掌握了特

12、高压核心技术，成为世界首个也是唯一成 功掌握并实际应用特高压技术的国家。某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压 恒定，通过升压变压器 1 T和降压变压器 2 T向用户供电，已知输电线的总电阻为R，降压变压器 2 T的原、 副线圈匝数之比为 4:1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列 说法中正确的是 A降压变压器 2 T原线圈的输入电压为 880 V B降压变压器 2 T的输入功率与输出功率之比为 4:1 C当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小 D当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大 【答案】AD 【解析】A由图象得到，降压变压

13、器副线圈两端交变电压 U220 2sin100t V，有效值为 220 V， 降压变压器原、副线圈匝数之比为 4:l，故降压变压器 T2原线圈的输入电压为：4220 V880 V，故 A 正确；B降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为 1:1，故 B 错误；C输出功率增大， 则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，故 C 错误；D用户消耗的功率等于发电机的输出 功率减去输电线上损失的功率，输出和损失的功率都增大，故发电机输出功率增大，故 D 正确。 7 （2019内蒙古集宁一中高二月考）如图甲所示为理想变压器，其原线圈匝数 n1=50 匝，副线圈匝数 n2=1 00 匝，电阻

14、 R1、R2的阻值均为 100 。副线圈两端的电压 U 随时间 t 按正弦规律变化，如图乙所示， 下列说法正确的是 更多资源关注微信公众号：学起而飞 A电流表的示数为 A B原线圈中电流变化的频率为 25 Hz C电阻 1 R的热功率 2 200 WP Da、b 间的输入电压的有效值125 2 V ab U 【答案】CD 【解析】A、电流表的示数是电流的有效值，则 22m 2 2 2 2 A 22 UU I RR ，A 选项错误。B、由图乙 可知，副线圈中交流电的频率 1 50 Hzf T ，变压器不改变交流电的频率，故原线圈中电流变化的频 率为50Hz，故 B 错误。CD、原线圈中电流的有效

15、值 2 12 1 2 A n II n ，原线圈两端电压 1 12 2 50100 V25 2 V 1002 n UU n ，电阻 R1的热功率 22 11 200 WPI R，a、b 间的输入电压 的有效值 ab111 125 2 VUI RU，故 CD 正确。 8 （2019浙江高二期末）如图甲所示，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压 1msin uUt，在副线 圈的输出端串接上一只理想整流二极管 D 和滑动变阻器 R，则 A当滑片 P 上移时，原线圈中的电流 I1变大 B当滑片 P 上移时，原线圈的输入功率变小 C当拿掉二极管后，副线圈中的交流电周期与原来相同 更多资源关注微信公众号

16、：学起而飞 D保持滑片 P 不动，R 上电流有效值是无二极管时的 2 2 【答案】BCD 【解析】A 项、由于原线圈两端电压不变，副线圈两端电压不变，当滑片 P 上移时，滑动变阻器接入电 路中的电阻变大，所以副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流变小，故 A 错误；B 项、由于原线圈中 的电流变小，电压不变，所以功率变小，故 B 正确；C 项、有二极管存在时，副线圈中交变电流一个周 期内只有半个周期有电流，但周期不变，拿掉二极管后，副线圈中交变电流的周期不变，故 C 正确；D 项、设副线圈两端电压为 U0，有二极管时，根据电流的热效应得： 22 01 = 2 UUT T RR （） ，解得 0 1 2 U U ， 无二极管时，R 两端的电压为： 20 UU，根据 U I R 可得：保持滑片 P 不动，R 上电流有效值是无二 极管时的 2 2 ，故 D 正确。