2019版高考物理一轮复习第十一章交变电流传感器第2讲变压器电能的输送学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 变压器 电能的输送 微知识 1 变压器原理 1 构造和原理 (如图所示 ) (1)主要构造：由 原线圈 、 副线圈 和 闭合铁芯 组成。 (2)工作原理：电磁感应的 互感 现象。 2理想变压器的基本关系式 (1)电压关系： U1U2 n1n2，若 n1 n2，为 降压 变压器；若 n1 n2，为 升压 变压器。 (2)电流关系： I1I2 n2n1，只适用于只有一个副线圈的情况。 3互感器 (1)电压互感器，用来把 高 电压变成 低 电压。 (2)电流互感器，用来把 大 电流变成 小 电流。 特别提醒 (1)如果变压器没有漏磁和能量损失，这样的变压器是理

2、想变压器。 (2)变压器只能改变交变电流的电流和电压，不能改变恒定电流的电流和电压。 微知识 2 电能的输送 1输电损耗 (1)功率损失：设输电电流为 I，输电线的电阻为 R，则功率损失为 P I2R。 (2)降低输电损耗的两个途径。 一个途径是减小输电线的 电阻 。由电阻定律 R lS可知，在输电距离一定的情况下，【 精品教育资源文库 】 为减小电阻，应当用 电阻率小 的金属材料制造输电线。此外，还要尽可能增加导线的 横 截面积 。 另一个途径是减小输电导线中的 电流 ，由 P UI 可知，当输送功率一定时，提高 输电电压 可以减小输电电流。 2远距离输电过程的示意图 (如图所示 ) 对理

3、想变压器，各物理量的关系为 P1 P2， P2 P 损 P3， P3 P4 P 用 。 U1U2 n1n2， U2 U3 U 线 ， U3U4 n3n4。 n1I1 n2I2， I2 I 线 I3， n3I3 n4I4。 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1 变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。 () 2正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。 () 3变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之增大。 () 4变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。 () 5高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。 (

4、) 二、对点微练 1 (变压器的工作原理及应用 )一电器中的变压器可视为理想变压器，它将 220 V 交变电流改变为 110 V。已知变压器原线圈匝数为 800，则副线圈匝数为 ( ) A 200 B 400 C 1 600 D 3 200 解析 由变压器变压比 U1U2 n1n2，可知 n2 U2U1n1 110220800 400， B 项正确。 【 精品教育资源文库 】 答案 B 2 (远距离输电 )(多选 )在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。随着发电厂输出功率的增大，下列说法正确的有 ( ) A升压变压器的输出

5、电压增大 B降压变压器的输出电压增大 C输电线上损耗的功率 增大 D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 解析 本题考查变压器、远距离输电，意在考查考生的推理能力。设升压变压器的匝数比为 N1，降压变压器的匝数比为 N2，发电厂输出电压为 U1，输出功率为 P1，则升压变压器的输出电压为 N1U1，输电线中的电流为 P1N1U1，输电线损耗的功率为 P21RN21U21，降压变压器输出电压为N1U1 P1RN1U1N2 ，输电线上损耗的功率占总功率的比例为P1RN21U21，可见，当输出功率 P1增大时，比例增大，选项 C、 D 正确。 答案 CD 见学生用书 P174 微考点 1 理想变压器

6、基本关系的应用 核 |心 |微 |讲 1关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压。 【 精品教育资源文库 】 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量。 (4)理想变压器基本关系中的 U1、 U2、 I1、 I2均为有效值。 2制约关系 (1)电压：副线圈电压 U2由原线圈电压 U1和匝数比决 定。 (2)功率：原线圈的输入功率 P1由副线圈的输出功率 P2决定。 (3)电流：原线圈电流 I1由副线圈电流 I2和匝数比决定。 典 |例 |微 |探 【例 1】 (2017 北京 )如图所示，理想变压器的原线圈接在 u 22

7、0 2sin100 t(V)的交流电源上，副线圈接有 R 55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 2 1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是 ( ) A原线圈的输入功率为 220 2 W B电流表的读数为 1 A C电压表的读数为 110 2 V D副线圈输出交流电的周期为 50 s 【解题导思】 (1)理想变压器的电压比和电流比与匝数的关系？ 答：电压比 U1U2 n1n2，电流比 I1I2 n2n1。 (2)副线圈输出交变电流的频率与原线圈中交变电流的频率的关系？ 答： 相等。 解析 电表的读数均为有效值，因此在原线圈两端电压有效值为 220 V，由理想变压器原副线圈两端电压与线

8、圈匝数成正比，因此副线圈两端电压有效值为 110 V，故选项 C 错误；流过电阻 R 的电流为 2 A，可知负载消耗的功率为 220 W，根据能量守恒可知，原线圈的输入功率为 220 W，故选项 A 错误；由 P UI 可知，电流表的读数为 1 A，故选项 B 正确；由交变电流瞬时值表达式可知 100 ，因此周期为 T 0.02 s，故选项 D 错误。 答案 B 【 精品教育资源文库 】 (1)变压器只能改变交流电压和电流，不能改变直流电压，不能改变交流电的频率。 (2)理想变压器的原线圈和副线圈中功率相等，电流的关系是依据此关系推导出来的，当副线圈有多组时，也应该依据此关系推导。 题 |组

9、 |微 |练 1如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1 n2 2 1， V 和 A 均为理想电表，灯泡电阻 RL 6 ， AB 端电压 u1 12 2sin100 t(V)。下列说法正确的是 ( ) A电流频率为 100 Hz B V 的读数为 24 V C A 的读数为 0.5 A D变压器输入功率为 6 W 解析 由 2 f 得 f 2 50 Hz， A 项错误；原线圈电压有效值 U1 12 V，由 U1U2n1n2得 U2 6 V， B 项错误； I2U2RL 1 A， C 项错误； P1 P2 U2I2 6 W， D 项正确。 答案 D 2 (多选 )如图所示，一理想变压器的副线圈

10、为双绕组，两灯泡 L1、 L2规格完全相同，额定电压为 5 V，原线圈中接入正弦式交变电压 u 10 2sin100 t(V)，若只闭合开关 S1，电流表示数为 0.2 A，若只闭合开关 S2，灯泡 L2恰好正常发光，电流表示数为 1.25 A，则 ( ) A两副线圈匝数比为 n2 n3 2 5 B只闭合开关 S1时，灯泡 L1消耗的功率为 2.5 W 【 精品教育资源文库 】 C若两开关同时闭合，电路消耗的总功率为 14.5 W D若两开关同时闭合，灯 泡 L1比灯泡 L2亮 解析 开关分别闭合时， n1I1 n2I2、 n1I1 n3I3、 I2 U2R、 I3 U3R、 U2U3 n2

11、n3，联立得 n2n3I1I1 25， A 项对；由题知n1n3U1U321，得n1n251，所以只闭合开关 S1时，灯泡 L1两端电压为 2 V，通过的电流为 1 A，消耗的功率为 2 W， B 项错；若两开关同时闭合，满足 U1I10 U2I2 U3I3，代入数据得 I10 I1 I1 1.45 A，即电路消耗的总功率为 P U1I10 14.5 W， C 项对；若两开关同时闭合，通过两灯泡电流与原来相同，即灯泡 L1比灯泡 L2暗， D 项错。 答案 AC 微考点 2 理想变压器的动态分析 核 |心 |微 |讲 1匝数比不变的情况 (如图 ) (1)U1不变，根据 U1U2 n1n2，输

12、入电压 U1决定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变化， U2也不变。 (2)当负载电阻发生变化时， I2变化，输出电流 I2决定输入电流 I1，故 I1发生变化。 (3)I2变化引起 P2变化， P1 P2，故 P1发生变化。 2负载电阻不变的情况 (如图 ) (1)U1不变， n1n2发生变化，故 U2变化。 【 精品教育资源文库 】 (2)R 不变， U2改变，故 I2发生变化。 (3)根据 P2 U22R， P2发生变化，再根据 P1 P2，故 P1变化， P1 U1I1， U1不变，故 I1发生变化。 典 |例 |微 |探 【例 2】 如图所示电路中，变压 器为理想变压器， a

13、、 b 接在电压有效值不变的交流电源两端， R0为定值电阻， R 为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑到另一位置，观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2 A，电流表 A2 的示数增大了 0.8 A，则下列说法正确的是( ) A 电压表 V1示数增大 B电压表 V2、 V3示数均增大 C该变压器起升压作用 D变阻器滑片是沿 c d 的方向滑动 【解题导思】 (1)变压器原线圈两端电压由电源决定还是由副线圈所接电路决定？ 答： 由所接电源决定。 (2)在副线圈和用电器构成的回路中副线圈能看成是无内阻的电源吗 ？ 答： 利用等效法可以把副线圈看成一无内阻的电源。 解析 对于理想变压器，原线圈

14、电压决定副线圈电压，所以 V1、 V2 示数均不变， A、 B项错误； A1、 A2中电流与原、副线圈中电流相同，由 I1 I2 n2 n1，可知 n1 n2，为降压变压器， C 项错误；副线圈所连接的电路电压不变，电流变大，则电阻变小，即滑动变阻器沿 c d 的方向滑动， D 项正确。 答案 D 【反思总结】 分析动态问题的思路 【 精品教育资源文库 】 题 |组 |微 |练 3 如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表 V1后接在稳定的交流电源上；右侧串 联灯泡 L 和滑动变阻器 R， R 上并联一只理想电压表 V2。下列说法正确的是 ( ) A若 F 不动，滑片 P 向下滑动时， V1示数变大， V2示数变小 B若 F 不动，滑片 P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小 C若 P 不动，滑片 F 向下移动时， V1、 V2的示数均变小 D若 P 不动，滑片 F 向下移动时，灯泡消耗的功率变大 解析 若 F 不动，滑片 P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，则副线圈回路中总电阻变大，则回路中电流减小，灯泡两端电压减小，功率变小，滑动变阻器两端电压变大， V2的示数变大，而原线圈两端电压不变，则 A 项错误 ， B 项正确；若 P 不动，滑片 F向下移动时，根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变，副线圈两端电压减小，则副线圈回路中电流变小，