《新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题67 变压器及远距离输电（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题67 变压器及远距离输电（含解析）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题67 变压器及远距离输电导练目标导练内容目标1理想变压器原理与基本关系目标2理想变压器的动态分析目标3远距离输电【知识导学与典例导练】一、 理想变压器原理与基本关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)，没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)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，U1U2n1n2，与负载的多少无关电流关系只有一个副线圈时，I1I2n2n1；有多个副线圈时，由P入P出即I1U1I2U2I3U3InUn得I1n1I2n2I3n3Innn频率关系f1f2(变压器不改变交流电
2、的频率)处理技巧等效电阻【例1】如图为日常生活中常见的点火装置原理图，先将直流电压通过转换器转换为正弦式交变电压，然后将其加在理想变压器的原线圈n1上，当副线圈n2两端电压达到以上时放电针之间空气被击穿，从而引发电火花点燃气体。下列说法正确的是（）A原线圈两端所接交流电压表的读数为4.24 VB副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等C要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于D要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2 000【答案】AD【详解】A根据题意可知，原线圈两端电压的最大值为则有效值为即电压表示数为，故A正确；B变压器不能改变频率，故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等
3、，故B错误；CD当变压器副线圈电压的瞬时值大于时，就会在放电针间引发电火花进而点燃气体，转换器所输出的正弦式交变电压最大值为6 V，根据电压与匝数成正比，所以实现点火的条件是故C错误，D正确。故选AD。【例2】如图所示为某水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向远距离用户供电，总功率为P。用户端理想变压器原、副线圈匝数分别为和，为输电线总电阻，为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻），电压表和电流表均为理想电表。当可变用户电阻R增大时，下列说法正确的是（）A电流表示数将变大B电压表示数将变大C输电线路上损耗的功率为D对于原线圈回路，虚
4、线框所圈部分的等效电阻为【答案】BD【详解】AB由闭合电路欧姆定律可知，当可变电阻R增大时，副线圈中的电流将减小，则电流表示数会变小，从而原线圈中电流也会变小，原线圈电压将增大，副线圈电压也将增大，电压表示数将增大，故A错误，B正确；CD设虚线框所圈部分的等效电阻为，由，结合和，联立可得则上消耗的功率为故C错误，D正确。故选BD。二、 理想变压器的动态分析匝数比不变的情况负载电阻不变的情况(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。(3)I2变化引起P2
5、变化，根据P1P2，可以判断P1的变化。(1)U1不变，发生变化，U2变化。(2)R不变，U2变化，I2发生变化。(3)根据P2和P1P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。【例3】如图所示，一理想变压器原线圈连接正弦交流电源、电阻R1和电流表A1，副线圈连接电压表V、电流表A2和滑动变阻器R2，电路中电表均为理想电表，将滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是（）A电压表V示数不变B电流表A1示数变小C电流表A2示数变大D电流表A1与电流表A2示数比值不变【答案】CD【详解】ABC将变压器、R1、电流表A1及电源等效成一个有内阻的电源，而电流表A2、电压
6、表和R2为外电路，当滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，相当于外电路的电阻减小，电流I2增大，即电流表A2的示数变大，根据原、副线圈电流与匝数的关系电流I2增大，I1增大，即电流表A1示数变大，R1的分压变大，则原线圈两端的电压U1变小，根据原、副线圈电压与匝数的关系原线圈两端的电压U1变小，U2变小，即电压表V示数变小，故AB错误，C正确；D由于原、副线圈的电流之比为所以电流表A1与电流表A2示数比值不变，故D正确。故选CD。【例4】如图所示，电源输出电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法（）A将R上的滑片向上移动B将R上的滑片向下移动C将开关S掷向1D将开关S掷向2【答案】AD【
7、详解】A输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当滑片向上移动时，副线圈所在电路的电阻变小，所以电流要增加，电流表示数增大，A正确；B当滑片向下移动时，副线圈所在电路的电阻变大，所以电流要变小，B错误；C由电压与匝数成正比可得故输出电压为将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，副线圈的输出电压要减小，副线圈所在电路的电阻不变，所以电流要减小，C错误；D由上述分析可知，将开关S掷向2时，原线圈的匝数减小，副线圈的输出电压要变大，副线圈所在电路的电阻不变，所以电流要增大，D正确。故选AD。三、 远距离输电远距离输电问题中的“三 二 一”1理清三个回路2抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路1和回
8、路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是，P1P2。(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是，P3P4。3掌握一个守恒能量守恒关系式P1P损P4。4.电压损失和功率损失的计算（1）电压损失：输电线路上I2I线I3，总电阻R线导致的电压损失UU2U3I线R线。（2）功率损失：P损P1P4P损I线UIR线2R线注意：(1)当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率减小到原来的。(2)不要把输电线上的输电电压U2和输电线上损失的电压U相混淆。【例5】如图是
9、远距离输电的电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数为，降压变压器原、副线圈匝数比为，发电厂输出电压为，输出电功率为P，升压变压器和降压变压器之间输电线总电阻为R。下列说法正确的是（）A若用户获得的电压也为，则B用户端并联使用的用电器增多时，输电线上损失的功率增大C输电线上损失的电压D降压变压器输出的电功率【答案】BC【详解】A升压变压器副线圈两端的电压若用户获得的电压也为，则降压变压器的输入电压由于输电线上有电压损失，故即得，A错误；B用户端使用的用电器增多时，电阻减小，降压变压器副线圈中电流增大，通过输电线的电流增大，输电线上损失的功率增大，B正确；C输电
10、线上的电流则输电线上损失的电压，C正确；D输电线上损失的功率则降压变压器输出电功率为，D错误。故选BC。【多维度分层专练】1如图，理想变压器输入端电压随时间变化为，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数与a、b间线圈匝数之比为，下列说法正确的是（）Aa、b间线圈匝数与b、c间线圈匝数之比为B原线圈匝数与b、c间线圈匝数之比为C仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为D仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两
11、端电压为【答案】A【详解】AB因为原线圈回路中电阻R消耗的功率为P，保持不变，根据公式知，原线圈回路中电流不变，根据能量守恒有，根据理想变压器原副线圈电流与匝数关系可知，由题知联立得，故A正确，B错误；CD在原线圈回路中，有，解得；故CD错误。故选A。2如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I。下列说法正确的是（）A保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B保持P1位置不变，P2向左缓
12、慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小【答案】B【详解】AB根据原副线圈两端的电流和电压的比值关系可知，原线圈部分的等效电阻与副线圈的电阻的比值关系为可知此电路的等效电路如图所示，保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，即原、副线圈的匝数比保持不变，R2接入电路的阻值减小，则由上述分析可知，原线圈位置的等效电阻保持不变，因为滑动变阻器的电阻变小，则电流I变大，原线圈等效电阻两端电压变大，得此时U变小。电流I变大，副线圈电流也变大，得R1消耗的功率增大，A错误，B正确；C保
13、持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，n2减小，等效电阻增大，电流I减小，则电压表的示数减小，C错误；D滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，此时等效电阻的阻值为保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，则副线圈的匝数变小，相当于原线圈位置的等效电阻增大；由电路知识可知，当等效电阻的阻值等于R2时，即此时等效电阻为9R时，原线圈等效电阻的此时消耗的功率最大，根据输出功率等于输入功率可得此时R1消耗的功率最大；当等效电阻的阻值大于9R时，P1向下缓慢滑动时，等效电阻的输入功率减小，得此时R1消耗的电功率减小，所以R1消耗的功率先增大后减小，D错误。故选B。3玉门有充沛的风力资源。风力发电是最
14、环保的发电方式之一。远距离输电是实现风电产业健康快速发展的必要因素之一。某同学模拟“远距离输电”，将实验室提供的器材连接成如图所示电路，A、B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变。保持A的输入电压不变，开关S断开时，灯L1正常发光。则（）A仅闭合S，L1变亮B仅闭合S，A的输入功率变小C仅将滑片P上移，L1变亮D仅将滑片P上移，A的输入功率变小【答案】D【详解】AB仅闭合S，用户端用电器增多，消耗的功率增大，对于理想变压器输入功率等于输出功率，则A端输入功率增大，由于A的输入电压不变，则电流增大，输电线电阻R两端的电压增大，理想变压器B原副线圈的电压减小，即L1两端电压减小，电流减小，L1
15、变暗，故AB错误；CD仅将滑片上移，A的副线圈匝数减小，根据原副线圈电压与匝数的关系，n2减小，U2减小，则B的输入电压和输出电压都减小，即L1两端电压减小，电流减小，L1变暗，电路中总电流减小，A的原线圈中的电流减小，输入电压不变，所以输入功率变小，故C错误，D正确。故选D。4如图所示为某型号电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。该电吹风吹热风时输入功率为500W，吹冷风时输入功率为60W。小风扇额定电压为60V，正常工作时小风扇输出功率为50W。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。则（）A吹冷风时触片P位于ab之间B吹热风时通过电热丝的电流为1AC小风扇的内阻是10D变压器原、副线圈的匝数比【答案】CD【详解
