《2015届高考物理一轮复习固考基教材梳理：第10章 第2讲 变压器 电能的输送》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015届高考物理一轮复习固考基教材梳理：第10章 第2讲 变压器 电能的输送（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 讲 变压器 电能的输送(对应学生用书第 210 页)变压器 原理 工作原理电磁感应现象、互感原理理想变压 器的规律能量关系电压关系电流关系远距离输电 电能的损失输电示意图减少电能损耗的方法理想变压器 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：.U1U2n1n2(2)功率关系：P入P出(3)电流关系：只有一个副线圈时：.I1I2n2n1有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn.远距离输电 1输电过程(如图 1022 所示)图 10222电压损失(1)UUU (2)UIR3功率损失(1)PPP (2)PI2R( )2RP
2、U4减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻 R线：由 R线知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做LS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 PUI，要减小电流，必须提高输电电压1在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流所用的器材叫电流互感器，如下图所示中，能正确反映其工作原理的是( )【解析】 电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中【答案】 A2.图 1023(2012新课标全国高考)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器
3、的电路如图 1023 所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为 1 900 匝；原线圈为 1 100 匝，接在有效值为 220 V 的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载 R 上的功率为 2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为 I1，负载两端电压的有效值为 U2，且变压器是理想的，则 U2和 I1分别约为( )A380 V 和 5.3 AB380 V 和 9.1 AC240 V 和 5.3 AD240 V 和 9.1 A【解析】 根据理想变压器电压比关系，代入数据解得副线圈两端的电压有效值 U2380 U1U2n1n2V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即 P入P出U1
4、I1，解得 I19.1 A，2 103220 A选项 B 正确，选项 A、C、D 错误【答案】 B3图 1024 是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( )图 1024Aa 是升压变压器，b 是降压变压器Ba 是降压变压器，b 是升压变压器Ca 的输出电压等于 b 的输入电压Da 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；由于电线有电压损失，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【答案】 A4如图 1025 所示，一理想变压器的原副线圈匝数比为 51，正弦交流电源的内阻不计，电阻 R1R24 ，R2消耗
5、的功率为 P2100 W，则( )图 1025AR1消耗的功率为 100 WBR1、R2中的电流之比为 15C原线圈两端电压的最大值为 100 V D交流电源的输出功率等于 100 W【解析】 由变压器的功率关系和 R1、R2中的电流之比为 15，R2中电流为 1 A，消耗的功率为 4 W，选项 B 正确，A 错误；副线圈的输出电压为 20 V，原线圈两端电压的有效值为 100 V，最大值为141 V，交流电源的输出功率等于两电阻消耗功率之和，为 104 W，选项 C、D 错误【答案】 B(对应学生用书第 211 页)理想变压器基本关系的应用1.关于理想变压器的四点说明(1)变压器不能改变直流
6、电压(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理想变压器的三个制约关系(1)输入电压 U1决定输出电压 U2.(2)输出电流 I2决定输入电流 I1.(3)输出功率 P2决定输入功率 P1.如图 1026 所示，一理想变压器原线圈的匝数 n11 100 匝，副线圈的匝数n2220 匝，交流电源的电压 u220sin (100t) V，R 为负载电阻，电压表、电流表均为理想电表，2则下列说法中正确的是( )图 1026A交流电的频率为 100 HzB电压表的示数为 44 VC电流表
7、 A1的示数大于电流表 A2的示数D变压器的输入功率大于输出功率【解析】 由交流电源的电压 u220sin (100t) V，可得交流电的频率为 50 Hz，选项 A 错2误变压器输入电压为 220 V，由变压公式知变压器输出电压为 44 V，电压表的示数为 44 V，选项 B正确根据变压器电流关系知，电流表 A1的示数小于电流表 A2的示数，选项 C 错误根据理想变压器功率关系知，变压器的输入功率等于输出功率，选项 D 错误【答案】 B【迁移应用】1(多选)如图 1027，理想变压器原副线圈匝数之比为 41，原线圈接入一电压为 uU0sin t的交流电源，副线圈接一个 R27.5 的负载电阻
8、若 U0220 V, 100 rad/s，则下述结论正确2的是( )图 1027A副线圈中电压表的读数为 55 VB副线圈中输出交流电的周期为 s1100 C原线圈中电流表的读数为 0.5 AD原线圈中的输入功率为 110 W2【解析】 副线圈中电压表读数为副线圈电压的有效值 U255 V，A 对副线圈中交流电n2U02n1的周期等于原线圈中交流电源电压的周期 T s，B 错原线圈中的电流 I10.5 2150I2n2n1U2n2Rn1A，C 对原线圈中的输入功率 P110 W，D 错U0I12【答案】 AC变压器的动态分析问题含有变压器的动态电路分析，一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、
9、功率关系)；二是要遵循欧姆定律首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判定，具体问题具体分析(多选)如图 1028 所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中，能使原线圈所接电流表示数变小的是( )图 1028A只将 S1从 2 拨向 1B只将 S2从 4 拨向 3C只将 S3从闭合改为断开D只将滑动变阻器 R3的滑动触头下移【解析】 只将开关 S1从 2 拨向 1 时，原线圈的匝数变少，根据电压与匝数成正比，副线圈上的电压增大，则副线圈上的电流增大，所以原线圈上的电流也增大，故 A 错误；只将 S2从 4 拨向 3 时，副线圈的匝数减少，则副线圈上的电压减小，电流减小，
10、所以原线圈的电流也减小，故 B 正确；只将S3从闭合改为断开时，副线圈上的电阻增大，电流减小，所以原线圈的电流也减小，故 C 正确；只将滑动变阻器 R3滑动触头下移时，副线圈的电阻减小，则电流增大，原线圈的电流也增大，故 D 错误【答案】 BC【迁移应用】2(多选)(2013广东省中山市期末)用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题如图 1029，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡 L1和 L2，输电线的等效电阻为 R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关 S 闭合时，以下说法正确的是( )图 1029A灯泡 L1两端的电压减小B电阻 R 两端的电压增大C副线圈
11、输出电压减小D原线圈输入功率减小【解析】 当开关 S 闭合时，输电线上电流增大，电阻 R 两端的电压增大，灯泡 L1两端的电压减小，选项 A、B 正确副线圈输出电压不变，原线圈输入功率增大，选项 C、D 错误【答案】 AB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 10210 为输电过程的示意图图 102102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学校有一台应急备用发电机，内阻为 r1 ，升压变压器匝数比为
12、 14，降压变压器的匝数比为 41，输电线的总电阻为 R4 ，全校 22 个教室，每个教室用“220 V 40 W”的灯 6盏，要求所有灯都正常发光，如图 10211 所示，求：图 10211(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电线上损耗的电功率多大？【解析】 (1)所有灯都正常工作的总功率为：22640 W5 280W.用电器总电流为 I2 A24 A.P2U25 280220输电线上的电流 I1IRI26 A.I24降压变压器上 U24U2880 V.输电线上的电压损失为 URIRR24 V.因此升压变压器的输出电压为 U1URU2904 V.输入电压为 U122
13、6 V.U14输入电流为 I14I124 A.所以发电机的输出功率为 P出U1I15 424 W.(2)发电机的电动势 EU1I1r250 V.(3)输电线上损耗的电功率 PRI R144 W.2 R【答案】 (1)5 424W (2)250 V (3)144 W【迁移应用】3(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图 10212 所示，发电机的输出电压为 220 V，输电线总电阻为 r，升压变压器原副线圈匝数分别为 n1、n2.降压变压器原副线圈匝数分别为 n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，则( )图 10212A.n1n2n4n3B通过升压变压器
14、原、副线圈电流的频率不同C升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率D若 n2增大，则输电线上损失的电压减小【解析】 要使额定电压为 220 V 的用电器正常工作，选项 A 错误；通过升压变压器原、n1n2n4n3副线圈电流的频率相同，选项 B 错误；由于输电线发热损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，选项 C 正确若 n2增大，则输电线上电流减小，损失的电压减小，选项 D 正确【答案】 CD(对应学生用书第 213 页)失分点：交变电流和变压器综合 分析不准确(2011福建高考)图 10213 甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n251，电阻 R20 ，L1、L2为规格
15、相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示现将 S1接 1、S2闭合，此时 L2正常发光下列说法正确的是( )图 10213A输入电压 u 的表达式 u20sin(50t) V2B只断开 S2后，L1、L2均正常发光C只断开 S2后，原线圈的输入功率增大D若 S1换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W【失误原因分析】 (1)不能根据图象信息正确得到瞬时值表达式(2)含变压器的交变电路的动态分析出现失误【解析】 由图乙知周期为 0.02 s，因此输入电压的表达式为u20sin(100t) V，A 错；只断开 S2，L1、L2两端的电压小于额2定电压，都不能正常发光，B 错；只断开 S2，负载电阻变大，功率变小，C 错；S1换接到 2 后，据 P和得 R 消耗的功率U 2 出RU入U出n1n2为 0.8 W，故选 D.【答案】 D【即学即用】(2012福建高考)如图 10214 所示，理想变压器原线圈输入电压 uUmsin t，副线圈电路中 R0为定值电阻，R 是滑动变阻器V1 和V2 是理想交流电压表，示数分别用 U1和 U2表示；A1
