（新课标）2020年高考物理一轮总复习 第十一章 第二讲 变压器 电能的输送课件

基础复习课第二讲变压器电能的输送抓基础·双基夯实研考向·考点探究栏目导航随堂练·知能提升[小题快练]1．判断题(1)理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值．()(2)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．()(3)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．()(4)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．()(5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失．()(6)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．()(7)在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越大．()√×××√√√2．(多选)如图所示，某理想变压器的原线圈接一交变电压，副线圈接如图所示电路，开关S原来闭合，且R1＝R2.现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I、电阻R1上的功率P1及该变压器原线圈的输入功率P的变化情况正确的是()A．U增大B．I增大C．P1减小D．P减小AD3．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是()A．因为热功率P＝U2R，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D．以上说法均不正确C4．如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝110002·sin100πtV的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知()CA．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100HzC．副线圈中电流的有效值为4AD．变压器的输入功率为880W考点一理想变压器基本规律的应用(自主学习)理想变压器以及原、副线圈基本量的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)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，U1∶U2＝n1∶n2，与负载的多少无关基本关系电流关系只有一个副线圈时，I1∶I2＝n2∶n1；有多个副线圈时，由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3…InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3…Innn1－1.[变压器的基本关系]交流发电机的电动势表达式为e＝1002sin100πtV，内阻不计，当把该交流发电机接在如图所示的理想变压器的电路中时，已知该变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，电流表是理想电表，负载电阻R的阻值为10Ω，则下列说法正确的是()A．电流表的示数为22AB．负载电阻R两端的电压为202VC．负载电阻R消耗的电功率为40WD．通过负载电阻R的电流的周期为T＝0.1s答案：C1－2.[交变电流与变压器综合问题](多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3为三只规格均为“9V6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端接入如图乙所示的交变电压，则以下说法中正确的是()A．电流表的示数为2AB．电压表的示数为272VC．副线圈两端接入耐压值为8V的电容器能正常工作D．变压器副线圈中交变电流的频率为50Hz答案：AD1－3.[原副线圈中均有用电器](多选)(2019·青岛初调)理想变压器原线圈a匝数n1＝100匝，副线圈b匝数n2＝50匝，线圈a接在u＝502sin314tV的交流电源上，“12V6W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2＝24Ω，电压表为理想电表．下列说法正确的是()A．交变电流的频率为100HzB．原线圈两端的电压为50VC．电压表的示数为24VD．R1消耗的功率是0.5W解析：由公式可知，角速度ω＝100π，则f＝100π2π＝50Hz，故A错误；灯泡正常发光，故副线圈中电流I＝PU＝612A＝0.5A，所以电压表示数为：U2＝12＋IR2＝12＋0.5×24＝24V，故C正确；根据理想变压器电压比：n1n2＝U1U2，可得原线圈两端的电压为：U1＝48V，故B错误；由电压之比等于匝数之比可知，输出端电压为48V，R1两端的电压为U′1＝50－48＝2V；根据电流之比等于线圈匝数的反比可得：I1＝0.25A；则功率P＝U′I＝2×0.25＝0.5W，故D正确．答案：CD考点二理想变压器的动态分析(自主学习)常见的两种情况常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况．2－1.[匝数比变化](2016·四川卷)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A．小灯泡变亮B．小灯泡变暗C．原、副线圈两端电压的比值不变D．通过原、副线圈电流的比值不变答案：B2－2.[负载电阻变化](多选)图示电路中，变压器为理想变压器，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．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1、A2的示数均减小了，且A1的示数仍大于A2的示数，则下列说法正确的是()A．电压表V1示数减小B．A1、A2的示数表示电流的瞬时值C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是由d端向c端滑动的答案：CD[反思总结]含有变压器的动态电路问题的解题思路考点三远距离输电(自主学习)远距离输电问题的“三二二”1．理清三个回路回路1：发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机．回路2：输送电路．I2＝I3＝I线，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.回路3：输出电路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用．2．抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路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U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，P1＝P2.(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U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.3．掌握两种损耗(1)电压损耗：输电线上的电阻导致的电压损耗，ΔU＝U2－U3＝I线R线．(2)功率损耗：输电线上的电阻发热的功率损耗，ΔP＝P2－P3＝I2线R线．输电线上能量损耗是热损耗，计算功率损耗时用公式ΔP＝I2线R线或ΔP＝ΔU2R线.3－1.[远距离输电原理](2018·广东茂名一模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示．发电机的输出电压为220V，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220V的用电器正常工作，则()A.n2n1＞n3n4B.n2n1＜n3n4C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D．升压变压器的输出功率小于降压变压器的输入功率解析：由变压器的电压比等于匝数之比得n2n1＝U2U1，n3n4＝U3U4及U1＝220V，又因为线路电压损失，即U2＞U3，所以n2n1＞n3n4，A正确，B错误；由于远距离输电，导致线路电阻通电发热，而使功率损失，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压；升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，C、D错误．答案：A3－2.[功率损失](2015·福建卷)图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()A．(n1n2)U2m4rB．(n2n1)U2m4rC．4(n1n2)2(PUm)2rD．4(n2n1)2(PUm)2r答案：C3－3.[远距离输电的计算](多选)图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R＝10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与电阻为R0的用电器组成闭合电路．若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u＝2202sin100πtV．当用电器电阻R0＝11Ω时()A．通过用电器的电流有效值是20AB．当用电器的电阻R0减小时，输电线损耗的功率也随着减小C．发电机中的电流变化频率为100HzD．升压变压器的输入功率为4650W答案：AD1．(2018·广东惠州调研)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，a、b两点间的电压为u＝2202sin100πtV,R为可变电阻，P为用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为2A．为使保险丝不熔断，可变电阻R连入电路的最小阻值是()A．1.12ΩB．1.1ΩC．11ΩD．112Ω解析：原线圈输入电压U1＝22022V＝220V，根据电压与匝数成正比解得：U2＝n2n1U1＝110×220＝22V；原线圈的最大输入功率为P1＝U1I＝220×2＝440W；输出功率等于输入功率P2＝P1＝440W；输出功率：P2＝U22R，解得：R＝1.1Ω，故B正确．答案：B2．(2018·合肥九中二模改编)在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损耗的功率，下列说法错误的是()A．随输电线电阻的增大而增大B．和输送电压的平方成正比C．和输送电压的平方成反比D．和输电线上电流的平方成正比解析：输电线上损失的电功率等于电线的发热功率，计算要根据P损＝I2R求解．输电线上的功率损失P损＝I2R损＝PU2R损＝ΔU2R损式中ΔU为输电线上的电压降，所以B错误，A、C、D正确．答案：B3．如图所示，甲图中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝122sin100πtV的交流电源上，副线圈与阻值R1＝2Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表．乙图中阻值R2＝32Ω的电阻直接接到u＝122sin100πtV的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则()A．通过电阻R1的交变电流的频率为0.02HzB．电阻R1消耗的电功率为9WC．电流表的示数为6AD．变压器原、副线圈匝数比为4∶1D4．(多选)如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是()A．此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B．线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωsinωtC．P向下移动时，电流表示数变小D．P向下移动时，发电机的电功率增大BD