《【三维设计】2014届高三物理 （基础考点归纳+重难点突破+随堂检测）《 变压器、电能的输送》教学一体练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【三维设计】2014届高三物理 （基础考点归纳+重难点突破+随堂检测）《 变压器、电能的输送》教学一体练（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1变压器电能的输送理想变压器1.构造( 如图 1021 所示)图 1021变压器由原线圈、 副线圈和闭合铁芯组成2基本关系(1)电压关系： .U1U2 n1n2(2)功率关系： P 入 P 出(3)电流关系：只有一个副线圈时： .I1I2 n2n1有多个副线圈时， U1I1 U2I2 U3I3 UnIn.3几种常用的变压器(1)自耦变压器的原、副线圈共用一个线圈，如图 1022A、B 所示(2)电压互感器：属降压变压器，并联在电路中，用于测高电压，如图 1022 C 所示(3)电流互感器：属于升压变压器，串联在电路中，用于测大电流，如图 1022 D所示图 1022 1 变 压 器 只 能 改
2、 变 交 流 电 压 ， 若 原 线 圈 加 直 流 电 压 ， 则 副 线 圈 输 出 电 压 为 零 ， 并 且 由 于 线 圈 对 直 流 电 无 感 抗 ， 而 使 电 流 很 大 相 当 于 短 路 易 损 坏 直 流 电 源 . 2 分 析 变 压 器 的 电 流 关 系 ， 一 定 要 确 定 副 线 圈 的 个 数 .【针对训练】21(2011新课标全国高考)如图 1023，一理想变压器原副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为 220 V，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发光若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流
3、表的读数，则()图 1023A U110 V， I0.2 AB U110 V， I0.05 AC U110 V， I0.2 A2D U110 V， I0.2 A2 2【解析】由变压原理 可得 U1110 V，即电压表 示数为 110 V由 P 入 P 出 ，n1n2 U1U2灯泡正常发光可得 P 入 U1I1 P 出 22 W， I1 A0.2 A，故 A 正确22110【答案】A远距离输电1.输电过程(如图 1024 所示)图 10242电压损失(1) U U U(2) U IR3功率损失(1) P P P(2) P I2R( )2RPU4减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻 R
4、 线 ：由 R 线 知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻LS率小的材料做导线；(2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据 P UI，要减小电流，必须提高输电电压【针对训练】2(2012广东广州一模)图 1025 是远距离输电的示意图，下列说法正确的是()图 1025A a 是升压变压器， b 是降压变压器B a 是降压变压器， b 是升压变压器C a 的输出电压等于 b 的输入电压D a 的输出电压等于输电线上损失的电压【解析】远距离输电先升压，再降压，选项 A 正确而 B 错误；由电线有电压损失，故 a 的输出电压等于 b 的输入电压与损失的电压之和，选项 C、D 均错3【答
5、案】A(对应学生用书第 174 页)理想变压器基本关系的应用基本关系和制约关系基本关系功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P入 P 出电压关系 原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情 况、副线圈个数的多少无关电流关系 (1)只有一个副线圈：电流和匝数成反比(2)多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系 原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压 副线圈电压 U2由原线圈电压 U1和匝数比决定功率 原线圈的输入功率 P1由副线圈的输出功率P2决定电流 原线圈电流 I1由副线圈电流 I2和匝数比决定关于理想变压器的四点说明(1)变压器不 能改变直流电压(2)变压器只能改变交
6、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(2012山东高考)图 1026 甲是某燃气炉点火装置的原理图转换器将直流电压转换为图 1026 乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、 n2，V 为交 流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体以下判断正确的是()4甲乙图 1026A电压表的示数等于 5 VB电压表的示数等于 V52C实现点火的条件是 1 000n2n1D实现点火的条件是 1 0
7、00n2n1【审题视点】(1)由变压器原线圈所加电压的 u t 图象可以确定原线圈电压的最大值和有效值，进而确定电压表的示数(2)由引发电火花的电压最大值可以确定变压器原、副线圈的匝数之比【解析】由题 ut 图象知，交流电压的最大值 Um5 V，所以电压表的示数 U Um2V，故选项 A 错误，选项 B 正确；根据 得 ，变压器副线圈电压的最大值52 U1U2 n1n2 n2n1 U2U1U2m5 000 V 时，有效值 U2 V，所以点火的条件 1 000，故选U2m2 5 0002 n2n15 0002 V52 V项 C 正确，选项 D 错误【答案】BC【即学 即用】1.图 1027(20
8、12西安调研)如图 1027 所示，理想变压器的原、副线圈匝数 之比为101， R120 ， R210 ， C 为电容器，原线圈所加电压 u220 sin (100 t) 2V下列说法正确的是()A通过电阻 R3的电流始终为零B副线圈两端交变电压的频率为 5 HzC电阻 R2的 电功率为 48.4 WD原副线圈铁芯中磁通量变化率之比为 101【 解析】在交流电路中电容器能够通交流，所以 A 错误；变压器能够改变交流电压，但是不能变频，因此 B 错误；根据 得到 U222 V，所以电阻 R2的电功率为U1U2 n1n25P2 48.4 W，C 正确；根据法拉第电磁感应定律得到原、副线圈铁芯中磁通
9、量变化率U2R2之比为 11，D 错误【答案】C远距 离输电问题1.输电线路的特点和组成为了减少远距离输电过程中的电能损失，一般采用高压输电的模式，先用升压变压器将电压升高，将电输送到用电区后，再用降压变压器将高电压变成用电器所需的电压值，如图 1028 为输电过程的示意图图 10 282输电过程的电压关系和功率关系(1)输电过程的电压关系(2)输电过程功率的关系一台发电机最大输出功率为 4 000 kW，电压为 4 000 V，经变压器 T1升压后向远方输电输电线路总电阻为 R1 k.到目的地经变压器 T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输
10、出功率的 10%，变压器 T1和 T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()A T1原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 AB T2原、副线圈电压分别为 1.8105 V 和 220 VC T1和 T2的变压比分别为 150 和 401D有 6104盏灯泡 (220 V60 W)正常发光【审题视点】(1)根据题意画出远距离输电示意图标明已知量和未知 量(2)由变压器上的电压关系、电流关系和功率关系，列式求解【解析】远距离输电的模型如图所示T1原线圈的电流为 I1 A110 3 A，输电线上损失的功率为 P 损P1U1 4 0001034 000 I R10% P1，所以 I2 A
11、20 A，选项 A 正确； T1的匝210%P1R 4 0001030.11103数比为 ； T1上副线圈的电压为 U250 U1210 5 V， T2原线圈的电压为n1n2 I2I1 20103 150U3 U2 I2R 2105 V2010 3 V1.810 5 V，选项 B 正确； T2上原、副线圈的变压比6为 ，选项 C 错误；能正常发光的灯泡的盏数为：n3n4 U3U4 1.8105220 910311N 610 4，选项 D 正确90%P160【答案】ABD【即学即用】2(2012黄冈模拟)如图 1029 为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述错误的是()图 1029A增
12、加输电导线 的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【解析】依据输电原理，电路中的功率损耗 P I2R 线 ，而 R 线 ，增大输电线lS的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A 项正确；由 P UI来看在输送功率一定的情况下，输送电压 U 越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流 I 越大，电路中损耗的电功率越大，C项错 误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越
13、高，对于安全和技术的要求越高，D项正确【答案】C(对应学生用书第 175 页)变压器电路的动态分析1.理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：(1)负载电阻不变，原、副线圈的电压 U1、 U2不变，电流 I1、 I2，功率 P1、 P2随匝 数比的变化而变化(2)匝数比不变，原、副线圈的电压 U1、 U2也不变，电流 I1、 I2，功率 P1、 P2随负载电阻的变化而变化2处理此类问题的关键都是要分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系 U2由 U1和匝数比决 定； I2由 U2和负载电阻决定； I1由 I2和匝数比决定如图 10210 所示，理想变压器原、副线圈的
14、匝数比为 101， b 是原线圈的中心轴头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈 c、 d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 u1220 sin 100 t(V)，则()27图 10210A当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为 22 VB当 t s 时， c、 d 间的电压瞬时值为 110 V1600C单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 P 向上 移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，电压表和电流表的示数均变小【潜点探究】(1)电压表示数和电流表示数均为副线圈电压和电流的有效值(2)当负载电阻阻值变化时，负线圈上电压不变，而
15、电流发生变化(3)当原线圈匝数变化时，副线圈上电压和电流都会发生变化【解析】当单刀双掷开关与 a 连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比为 101，副线圈输出电压为 22 V，电压表的示数为 22 V，选项 A 正确；当 t s 时， c、 d 间的1600电压瞬时值为 u1220 sin(100 ) V220 sin( ) V110 V，选项 B 错误；21600 2 6 2单刀双掷开关与 a 连接，在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中，电压表示数不变，电流表的示数变小，选项 C 错误；当单刀双掷开关由 a 扳向 b 时，理想变压器原、副线圈的匝数比为 51，电压表示数变为 44 V，电压表和电流表的示数均变大，选项 D 错误【答案】A【即学即用】3(2011福 建高考)图 10 211 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1 n251，电阻 R20 ，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关原线圈接正
