《点亮高考》物理系列教案11.2《变压器_电能的输送》

第2讲变压器电能的输送★考情直播1.考纲要求考纲内容能力要求考向定位1．理想变压器2．远距离输电1．了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。3．知道远距离输电过程，知道降低输电损耗的两个途径。了解电网供电的优点和意义。新课标考纲对理想变压器的的要求由旧考纲的Ⅱ级降为Ⅰ级，对远距离输电的要求也为Ⅰ级．但变压器与远距离输电是高考的热点倾向，因为该问题与人们的生活息息相关，而密切联系生活是新课标的重要理念，故要一如既往予以重视．2．考点整合考点1理想变压器1．变压器的工作原理：在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，即是变压器工作的基础.2．理想变压器：磁通量全部集中在铁芯内，变压器没有能量损失，输入功率输出功率.3．原、副线圈对应关系：电压关系21UU；电流关系21II或332211InInIn；电功率关系：入P[特别提醒]：根据变压器的原理可知，变压器对直流电不起作用。当变压器有多个副线圈时，原、副线圈的电流关系不再是与匝数成简单的正、反比关系。当原线圈之前接有用电器时，用电器的电压、电功率独立于变压器。[例1]（2009北京西城区）如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin（100πt）（V）的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻。原、副线圈匝数之比为2∶1。电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A．原线圈中电流表的读数为1AB．原线圈中的输入功率为2202WC．副线圈中电压表的读数为1102VD．副线圈中输出交流电的周期为50s[解析]根据2121nnUU可知副线圈电压为1102V，则其有效值即电压表示数为110V，C错。副线圈中电流AARUI255/110/22，1221nnII可知原线圈电流为1A，A选项正确。根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率WWRUP2205511022，B错。变压器不改变交变电流的周期，故sT02.010022【答案】AVAR~u[规律总结]变压器的输出功率决定输入功率，且变压器不会改变电流的周期和频率。考点2动态变压电路分析1．电压及匝数比决定电压．只有负载变化时输出电压．2．的功率、电流决定的功率、电流．故负载变化引起输入的变化．[特别提醒]：理解变压器“决定与制约”关系，就要弄清其因果关系：对电压而言，有输入才有输出，故输入决定输出；对电流、电功（率）而言，有输出才有输入，故输出决定输入．[例2]（2009华师附中）调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器（）A.当动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大B.当动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变小，电压表读数变大D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时,电流表读数变大，电压表读数变小[解析]当动触头P逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据2121nnUU可知，输出电压增大，其它因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大。当线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时,输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，R1两端电压增大，R2两端电压减小，流过R2的电流减小，因此，流过R3的电流增大，电流表示数变大。【答案】A、D[规律总结]分析动态变化问题，首先要弄清什么量没有发生变化，什么量发生了变化。其次要对各物理量间的制约关系非常清楚。这样才能准确判断变化的物理量会引起另外有哪些物理量变化及其变化情况。考点3远距离输电1．远距离输电的经典模型如图13-2-5所示．2．远距离输电的三组关系及两种损耗如下：电压关系：2121nnUU，4343nnUU，32UUUR电流关系：1221nnII，3443nnII，32IIIR电功率关系：21PP，43PP，32PPPR两种损耗：功率损耗RIPRR2，输送电压损耗32UURIURR[特别提醒]：输电线上的能量损耗是热损耗，计算时只能用RIPRR2或RUR/2，而不能乱用RU/2．[例3]（2009华师附中）某小型水电站，水以3m/s的速度流入水轮机，而以lm/s的速度流出。流出水位比流入水位低1.6m，水流量为2m3/s。如果水流能量的75％供给发电机。求：⑴若发电机效率为80％，则发电机的输出功率为多大?⑵发电机的输出电压为240V，输电线路的电阻为19.2Ω，许可损耗功率为2％，用户所需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少?[解析]⑴每秒钟流过发电机的水的质量为kgm3102V每秒钟水流机械能的损失为J104mghvvm2142221E,发电机的输出功率24000WE%80%75P出（2）发电机经变压器到用户的供电线路如图所示．图中T1为升压变压器．T2为降压变压器。输电线上损失功率为线线线RIP2，而%2PP出线所以5R%2PI线出线A，因为5II2线A,100AUPI11出所以升压变压器T1原、副线圈的匝数比为：201IInn1221又因为，线5AII3A111176U%21PI44出≈107A所以降压变压器T2的原、副线圈的匝数比为5107IInn3443【答案】⑴24000W（2）升压变压器201nn21，降压变压器5107nn43[规律总结]由于远距离输电时，输电电流与升压器副线圈电流、降压器原线圈电流相等，因此，电流往往是解决输电问题的突破口．★高考重点热点题型探究热点1交变电流的图象、变压器及其简单综合[真题1]（2008北京高考）一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10的电阻。则()A．流过电阻的电流是20AB．与电阻并联的电压表的示数是1002VC．经过1分钟电阻发出的热量是6×103JD．变压器的输入功率是1×103W[解析]原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，再根据欧姆定律可知流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6×1034J。【答案】D[名师指引]这类问题往往综合考查交变电流的图象、变压器、欧姆定律等知识题目的难度并不大，要求考生全面掌握基础知识．此外，由于变压器与日常生活联系较紧密，近年已经成为全国各地高考的主要考查对象，考生应引起注意。[新题导练]1．（2008山东高考）图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A.图1表示交流电，图2表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100tVD.图1所示电压经匝数比为10:1的变压器变压后，频率变为原来的11001234311－311u/Vt/(10－2s)图101234311－311u/Vt/(10－2s)图2