《2019届高考一轮复习备考资料之物理人教版第十一章 第2讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高考一轮复习备考资料之物理人教版第十一章 第2讲（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 2 讲讲 变压器、电能的输送变压器、电能的输送一、理想变压器1.构造如图 1 所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的.图 1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈.(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈.2.原理电流磁效应、电磁感应.3.理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即 P入P出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：，与负载、副线圈的个数无关U1U2n1n2电流关系(1)只有一个副线
2、圈时：I1I2n2n1(2)有多个副线圈时：由 P入P出得I1U1I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2I3n3Innn基本关系频率关系f1f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器，如图 2 甲(降压作用)、乙(升压作用)所示.图 2(2)互感器Error!自测 1 关于理想变压器，下列说法正确的是( )A.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用B.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C.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D.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减小答案 A二、电能的输
3、送如图 3 所示，若发电站输出电功率为 P，输电电压为 U，用户得到的电功率为 P，用户的电压为 U，输电线总电阻为 R.图 31.输出电流I .PUPUUUR2.电压损失(1)UUU(2)UIR3.功率损失(1)PPP(2)PI2R( )2RPU4.减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻 R.由 R 知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线.lS(2)减小输电线中的电流.在输电功率一定的情况下，根据 PUI，要减小电流，必须提高输电电压.自测 2 教材 P50 第 3 题改编 从发电站输出的功率为 220 kW，输电线的总电阻为 0.05 ，用 110 V 和 11 kV
4、 两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为( )A.1001 B.1100 C.110 D.101答案 A解析 由题意知输电线上的电流 I ，则输电线的总电阻造成的电压损失 UIr，PUPrU故，故选 A.U1U2U2U111 1031101001命题点一 理想变压器原理的应用例 1 (2016全国卷16)一含有理想变压器的电路如图 4 所示，图中电阻 R1、R2和 R3的阻值分别为 3 、1 和 4 ，为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定.当开关 S 断开时，电流表的示数为 I；当 S 闭合时，电流表的示数为 4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )图
5、 4A.2 B.3 C.4 D.5答案 B解析 开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比，通过 R2的电流 I2，副II2n2n1In1n2线圈的输出电压 U2I2(R2R3)，由可得原线圈两端的电压 U15I2，则5In1n2U1U2n1n2(n1n2)UU1IR15I23I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比，通过(n1n2)4II2n2n1R2的电流 I2，副线圈的输出电压 U2I2R2，由可得原线圈两端4In1n24In1n2U1U2n1n2的电压 U14I2，则 UU14IR14I212I，联立解得3，选项 B 正确.(n1n2)(n1n2)n1n2变式 1 (多选
6、)(2016全国卷19)如图 5 所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b.当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )图 5A.原、副线圈匝数比为 91B.原、副线圈匝数比为 19C.此时 a 和 b 的电功率之比为 91D.此时 a 和 b 的电功率之比为 19答案 AD解析 设灯泡的额定电压为 U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输出端电压为 U19U0，副线圈两端电压为 U2U0，故 ， ，A 正确，B 错误；根据公式可得，U1U291n1n2U1U291I1I2n2n1 ，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式 PU
7、I 可得，灯泡 a 和 b 的电功率之比为I1I21919，C 错误，D 正确.命题点二 理想变压器的动态分析1.匝数比不变的情况(如图 6)图 6(1)U1不变，根据，输入电压 U1决定输出电压 U2，不论负载电阻 R 如何变化，U2不U1U2n1n2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，P1P2，故 P1发生变化.2.负载电阻不变的情况(如图 7)图 7(1)U1不变，发生变化，故 U2变化.n1n2(2)R 不变，U2变化，故 I2发生变化.(3)根据 P2，P2发生变化，再根据 P1P2，故 P1变化
8、，P1U1I1，U1不变，故 I1发生U2 2R变化.例 2 (多选)(2017山东潍坊中学一模)如图 8 所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡 L1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡 L2和 L3相连，开始时开关 S 处于断开状态.当 S 闭合后，所有灯泡都能发光.下列说法中正确的是( )图 8A.灯泡 L1和 L2中的电流有效值可能相等B.灯泡 L2两端的电压变小C.灯泡 L1变亮，灯泡 L2的亮度不变D.变压器原线圈的输入功率不变答案 AB解析 当 S 闭合后，根据 I1n1I2n2可知，因为是降压变压器，n1n2，则 I1U1，U2降低 B.U2U1，U2升高C
9、.U2n2，知 U2U1；滑动触头从 M 点顺时针旋转至 N 点过程中，n2减小，则U1U2n1n2U2降低，C 项正确.8.(多选)如图 8 所示，T 为理想变压器，原、副线圈匝数比为 51.A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压 u220sin 314t V，以下说法正确的是( )2图 8A.当光照增强时，电压表 V1示数为 44 V 且保持不变2B.当光照增强时，电压表 V2示数增大C.通过电流表 A1的电流方向每秒变化 100 次D.当光照增强时，电流表 A1、A2示数同时变大答案 CD
10、解析 原线圈两端电压有效值为 220 V，原、副线圈匝数比为 51，所以副线圈的电压有效值为 44 V，电压表 V1示数为 44 V 保持不变，与电阻的变化无关，A 错误；当光照增强时，R3的电阻减小，副线圈电路总电阻减小，电路的总电流变大，R1的电压变大，副线圈的总电压不变，所以电压表 V2示数变小，B 错误；交变电流的周期为 T s，所以通过电流表 A122314150的电流方向每秒变化 100 次，C 正确；当光照增强时，R3的电阻减小，副线圈电路总电阻减小，所以电路的总电流要变大，因此 A1、A2的示数都要变大，故 D 正确.9.(多选)如图 9 甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为
11、 101，原线圈接交流电源和交流电压表、交流电流表，副线圈通过电阻为 R 的导线与热水器、抽油烟机连接.已知原线圈两端的电压保持不变，副线圈上的电压按如图乙所示规律变化.现闭合开关 S 接通抽油烟机，下列说法正确的是( )图 9A.热水器两端电压的瞬时值表达式为 u220sin 100t V2B.电压表示数为 2 200 VC.电流表示数变大D.变压器的输入功率增大答案 BCD解析 题图乙为副线圈上的电压变化规律，而热水器上的电压要小于副线圈上的电压，选项A 错误；由交变电流规律可知，副线圈上的电压的有效值为 220 V，由变压器变压关系可知，电压表示数为 2 200 V，选项 B 正确；闭合
12、开关，副线圈输出功率增大，则原线圈输入功率增大，因此电流表示数变大，选项 C、D 正确.10.(2017河北唐山一模)一含有理想变压器的电路如图 10 所示，变压器原、副线圈匝数比n1n221，图中电阻 R1、R2和 R3的阻值分别是 4 、2 和 3 ，正弦交流电源有效值恒定为 U.当开关 S 断开时，理想电流表的示数为 I，则当 S 闭合时，电流表的示数为( )图 10A. I B. I C. I D.2I231232答案 D解析 设 S 闭合时，电流表示数为 I1，对理想变压器有 P入P出，则开关闭合时有I1I2n2n1I1UI12R1(2I1)2R2，开关断开时有 IUI2R1(2I)
13、2(R2R3)，联立解得 I12I，故 D 项正确.11.(多选)(2018山东潍坊质检)如图 11 甲所示的电路中，理想变压器原线圈接图乙所示正弦交变电流，闭合 S 后，额定电压为 20 V 的用电器正常工作，理想交流电流表的示数为0.1 A.已知图中元件 D 具有正向电流导通、反向电流截止的作用，下列判断正确的是( )图 11A.交变电流的频率为 50 HzB.变压器原、副线圈匝数比为 1112C.用电器额定功率为 22 WD.在用电器电阻不变的情况下断开开关 S，用电器功率将变为原来的一半答案 ACD解析 由 ut 图象可知交变电流的周期 T0.02 s，则频率 f 50 Hz，A 项正
14、确.由题图乙1T可知原线圈两端输入电压 U1220 V，因闭合 S 后，额定电压为 20 V 的用电器正常工作，则此时变压器副线圈两端电压 U220 V，n1n2U1U2220 V20 V111，B 项错误.理想变压器 P入P出I1U122 W，又 P出P电器，C 正确.若在用电器电阻不变的情况下断开开关 S，则一个周期内用电器只有半个周期的时间正常工作，用电器的功率变为原来的一半，D 项正确.12.(多选)如图 12 为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电.已知输电线的总电阻 R10 ，降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与纯电阻
15、用电器组成闭合电路，用电器电阻 R011 .若 T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为 u220sin 100t(V).下列说法正确的是( )2图 12A.发电机中的电流变化频率为 100 HzB.通过用电器的电流有效值为 20 AC.升压变压器的输出功率为 4 650 WD.当用电器的电阻 R0减小时，发电机的输出功率减小答案 BC解析 交变电流经过变压器，频率不变，则交变电流的频率 f Hz50 Hz，故 A 错21002误.通过用电器的电流有效值 I4 A20 A，故 B 正确.根据得，输电线上UR0220 22 11I3I4n4n3的电流 I320 A5 A，则输电线上损耗的功率 P损I32R2510 W250 W，降压变压14器的输入功率 P3U4I422020 W4 400 W，则升压变压器的输出功率 PP3P损4 400 W250 W4 650 W，故 C 正确.当用电器的电阻 R0减小时，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，升压变压器原线圈中的电流变大，根据 PUI 知，发电机的输出功率增大，故 D 错误.13.(2017江西南昌 3 月模拟)某课外活动小组用二极管、电感线圈(感抗很大)、电容器、小灯泡等元件组装了一个简易交通指示灯模型，电路如图 13 所示.关于该交通指
