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1、2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（75）变压器 电能的输送（原卷版）双基过关：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)基本关系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、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个
2、副线圈时：(2)有多个副线圈时：由P入P出得I1U1I2U2I3U3InUn或I1n1I2n2I3n3Innn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【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二、电能的输送如图3所示，发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的
3、电功率为P，用户的电压为U，输电电流为I，输电线总电阻为R.图31输电电流I.2电压损失(1)UUU(2)UIR3功率损失(1)PPP(2)PI2R()2R4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(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(多选)如图4所示为远距离输电的原理图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变，假设用户所用用电器都是纯电阻用电器，若发现发电厂发电机输出的电流增大了，则可以判定()图4A通过用户的电流减小了 B用户接
4、入电路的总电阻减小了C用户消耗的电功率减小了 D加在用户两端的电压变小了命题热点一：理想变压器原理的应用例1一含有理想变压器的电路如图5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5A2 B3 C4 D5变式1(多选)如图6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6A原、副线圈匝数比为91 B原、副线圈匝数比为19C此时a和b的
5、电功率之比为91 D此时a和b的电功率之比为19变式2 (多选)如图7甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格均为“9 V12 W”，当在该变压器cd端输入交变电压u(ut图象如图乙所示)时，四只灯泡都正常发光，各电表均为理想交流电表以下说法正确的是()图7Aa、b端输入电压的瞬时值表达式为u27sin 100t(V)B原、副线圈匝数比为31C流过灯泡L2的电流方向每秒改变50次D电流表的示数为4 A，ab端输入的功率Pab48 W命题热点二：理想变压器的动态分析1匝数比不变的情况(如图8)图8(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
6、变化，U2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，P1P2，故P1发生变化2负载电阻不变的情况(如图9)图9(1)U1不变，发生变化，故U2变化(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，P1U1I1，U1不变，故I1发生变化例2 教学用发电机能够产生正弦式交变电流利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图10所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的，则()图10AR消耗的功率变为
7、P B电压表V的读数变为UC电流表A的读数变为2I D通过R的交变电流频率不变变式3 如图11所示，变压器为理想变压器，电流表A1内阻不可忽略，其余的均为理想的电流表和电压表a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器将滑动变阻器的滑片沿cd的方向滑动时，则下列说法正确的是()图11A 电压表V1、V2示数不变，V3示数变小 B电压表V1、V2示数变小，V3示数变大C电流表A1、A2的示数都增大 D电流表A1的示数变小，A2的示数增大命题热点三：远距离输电1理清三个回路图12远距离输电电网间的基本结构如图12所示输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回
8、路和用户回路在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁2抓住联系(1)理想的升压变压器联系了电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：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，I1n1I2n2.(2)理想的降压变压器联系了输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：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，I3n3I4n4.3掌握一个关系发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1
9、上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1P线损P用户例3(多选)如图13为远距离输电示意图，发电厂输出电压U1104 V，输出功率P1109 W，两个理想变压器的匝数比分别为n1n21100、n3n41001，输电线总电阻r50 .则()图13AU4U1BI4I1C通过电阻r的电流I22104 AD电阻r损耗的电功率为5107 W变式4 如图14所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1 一定，通过理想升压变压器T1 和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.
10、T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是()图14A当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小B当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小C输电线上损失的功率为PD要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比命题热点四：两种特殊的变压器模型1自耦变压器自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用，如图15所示图152互感器分为
11、电压互感器和电流互感器，两者比较如下：电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接并联在高压电路中串联在交流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流利用的公式I1n1I2n2例4如图16所示的调压器，滑动触头P和Q都可以调节，在输入交变电压一定的条件下，要使输出电压增大，输入电流增大，下列做法正确的是()图16AQ不动，P向下移动 BQ不动，P向上移动CP不动，Q向上移动 DP不动，Q向下移动变式5 钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图17.若原线圈与副线圈的匝数比为1500，电流表A的示数为1 A，则()图1
12、7A钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯 B钳形电流表能够用来测量直流电的电流C被测电路电流的平均值为500 A D被测电路电流的最大值为500 A课时精练一、 基础巩固练1下列关于交变电流、变压器和远距离输电的说法中不正确的是()A理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定B交变电流的最大值是有效值的倍C降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和提高输电电压D如果把升压变压器的原线圈串联在电路中，副线圈的两端接在普通的交流电流表上，可以制成电流互感器2.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110，当输入电压增加20 V时，输出电压()A降低2 V B增加2 VC降低200 V D增加20
13、0 V3如图1甲所示的电路中，L1、L2为两只“3 V3 W”的灯泡，变压器为理想变压器，电流表和电压表均为理想交流电表当a、b端接如图乙所示的交变电压时，两只灯泡均正常发光则()图1A电压表的示数为3 V B电压表的示数为6 VC电流表的示数为0.2 A D电流表的示数为0.5 A42009年11月的低温雨雪冰冻天气给我国北方部分地区造成严重灾害，其中高压输电线路因结冰而损毁严重为消除高压输电线上的冰，事后有人设想利用电流的热效应除冰的融冰思路若在正常供电时，高压线上输电电压为U，输电电流为I，热耗功率为P；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节变压器的变压
14、比，使输电线上的热耗功率变为16P，则除冰时()A输电电流为4I B输电电流为16IC输电电压为4U D输电电压为5.如图2所示，一自耦变压器接在交流电源上，V1、V2为理想交流电压表下列说法正确的是()图2A若P不动，滑片F向下滑动时，V1示数不变，V2示数变小B若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大C若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，V2示数变大D若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小6.如图3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7倍时，两灯泡均能正常发光则灯泡a与b的功率之比为()图3A31 B13C61 D167.(多选)某50 Hz的
