2020版新一線高考物理(新課標(biāo))一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案：第11章 第2節(jié) 變壓器 電能的輸送 含答案

11Un111Un1In第2節(jié)

變壓器

電能的輸知識點一理想變壓器1．構(gòu)造和原理構(gòu)造(如圖所示)變壓器由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象。2．基本關(guān)系U電壓關(guān)系：＝。22功率關(guān)系：P＝。入出In電流關(guān)系：①只有一個副線圈時：＝。2②有多個副線圈時：nI＝nI＋nI＋…＋nI。11223n3．幾種常見的變壓器自耦變壓器——調(diào)壓變壓器?；ジ衅鳎喊迅唠妷鹤兂傻碗妷?。互感器互感器：把大電流變成小電流。自耦變壓器原理如圖所示：若為輸入端，觸頭向上移動時，副線圈匝數(shù)N增加，輸出電壓升高。2[判斷正誤]變壓器能改變交變電流的電壓，不能改變交變電流的頻率。(√)正常工作的變壓器當(dāng)副線圈與用電器斷開時，副線圈兩端無電壓。變壓器副線圈并聯(lián)更多的用電器時，原線圈輸入的電流隨之減小。

(×)(×)1012n2I121Un2R551012n2I121Un2R55考法1

變壓器的工作原理1惠州模擬)如圖所示理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為∶＝101、12b兩點間的電壓為u＝2202100πt(V)為可變電阻為用鉛銻合金制成的保險絲，其電阻可忽略不計，熔斷電流為2A。為使保險絲不熔斷，可變電阻連入電路的最小阻值應(yīng)大于()11A．Ω

B．Ω

C．11Ω

D．ΩB

[ab點間的電壓為u＝2202100πt，可知變壓器原線圈輸入電壓Un＝V，根據(jù)變壓器變壓公式可得變壓器輸出電壓U＝U＝22V，保險絲熔斷電流21為2，原線圈中電流為I＝A，由UI＝UI可得副線圈中電流為I＝20，此時1112保險絲會熔斷。為保證保險絲不熔斷，由歐姆定律可得可變電阻R連入電路的最小阻值U應(yīng)大于＝1.1Ω，選項B正確。]2北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u220sin100πt(V)的流電源上，副線圈接有＝55Ω的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是)A．原線圈的輸入功率為WB．電流表的讀數(shù)為A．電壓表的讀數(shù)為2V．副線圈輸出交流電的周期為B

UU[想變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U＝V，由＝得U＝＝110122110，即電壓表的讀數(shù)為110V，通過負載電阻的電流I＝＝A＝2A，則副線圈的輸222n2U12121622n2U1212163311出功率P＝I＝110×2＝220W，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，為22nIW，故選項A、C誤。由nI＝I得I＝＝A，即電流表的讀數(shù)為1A，選項B1211正確。u＝220sin100πt可知，角速度ω＝100πrad/s，原線所接交流電的周期2π＝＝s，副線圈輸出交流電的周期不變，仍為s，選項D錯誤。]ω考法2

原線圈中接有負載電路的分析莆田模擬)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶4，a、b端接到交流電源上，R、R為阻值相同的定值電阻，下列說法正確的是)1A．副線圈兩端電壓是電源電壓的

14B．流過的電流是流過電流的倍1C．上的電功率是上電功率的1

116D．上的電功率是上電功率的161C

U[線圈兩端電壓等于電源電壓根據(jù)電壓之比等于匝數(shù)之比可得＝＝∶1，1UUUA錯誤。流過R的電流I＝，流過R電流I＝＝＝I，B錯誤。根據(jù)電功率P11R2RR1121＝I

1R可R上的電功率是上電功率的，確，D錯誤。]14.(2019·南昌檢)含有理想變壓器的電路如圖所示，變壓器原、副線圈匝數(shù)比210n∶n＝3∶，圖中電阻R、R和R的阻值分別是4Ω、Ω和ΩU為有效值恒定的正弦交流電源。當(dāng)開S開時，理想電流表的示數(shù)I合時，電源電壓增加到2，則電流表的示數(shù)為()A．6IB8IC．ID．12I1211InUn11U11211InUn11U1n22RB

InU斷開時由＝得I＝I副線圈兩端的電壓U＝I(＋)＝12I由＝222122得U＝36I＝U＋IR＝40I閉合時流表示數(shù)為I′線圈中電流I′＝3I′11副線圈兩端的電壓U′＝I′＝I′，原線圈兩端的電壓′＝6I′，故U＝I′R2211＋U′＝10′，聯(lián)立解得I＝8I，B正確。]1考法3

變壓器電路的動態(tài)分析[法指導(dǎo)]1．匝數(shù)比不變的情況UU不變據(jù)＝入電U決定輸出電U論負載電如何變化，1122U不變。2當(dāng)負載電阻發(fā)生變化時，I變化，輸出電I決定輸入電流I，I發(fā)生變化。221I變化引起變化＝，故P發(fā)生變化。2222．負載電阻不變的情況nU不變，發(fā)生變化，故變化。122不變，U變化，故I發(fā)生變化。22U根據(jù)P＝，發(fā)生變化，再根據(jù)＝P，故P變化，＝UIU不變，故22121111I發(fā)生變化。15防城港模擬)如圖甲所示理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比2∶1，原線圈兩端所加電壓如圖乙所示，與副線圈相連的兩個燈泡完全相同，閉合開關(guān)S后，下列說法正確的是()甲

乙．電流表示數(shù)減?。妷罕硎緮?shù)為110V．變壓器的輸入功率增大．燈泡上的交流電每秒鐘方向改變次C[線圈輸入電壓不變，線圈匝數(shù)不變，則副線圈電壓不變，即電壓表示數(shù)不變，2n22n22222R2nR42n22n22222R2nR4燈泡電阻不變，則電流表示數(shù)不變，A誤。原線圈的輸入電壓U＝1

2202

V＝V，n根據(jù)變壓器原理可得U＝U＝110，所以電壓表的示數(shù)為，誤。當(dāng)S通211后，兩個燈泡并聯(lián)，增加一個負載，則副線圈功率增大，所以變壓器的輸入功率增大正確。根據(jù)題圖乙可知，周期s，頻率f50Hz燈泡上的交流電每秒鐘方向改變次，D錯誤。]貴陽檢測)如圖是原、副線圈都有中心抽頭匝數(shù)一半處的理想變壓器，原線圈通過單刀雙擲開關(guān)S與電流表連接，副線圈通過另一單刀雙擲開關(guān)S與定值電阻10相連接，通過S、S可以改變原、副線圈的匝數(shù)?，F(xiàn)在原線圈加一電壓有效值為的正1弦交流電，當(dāng)S接a，接c時，電流表的示數(shù)為I，下列說法正確的是()12A．當(dāng)S接a，接，電流為2I12B．S接a，S接d時，電流為12

I2C．當(dāng)S接，接c，電流為4I12ID．當(dāng)S接b，S接d時，電流為12C

n[S、分別接a時，原、副線圈匝數(shù)比為n∶n，則輸出電壓＝U，11UUU′功率PUI分別接a時出電壓U′＝率′＝UI′＝，1220101聯(lián)立得I′＝I，、項均錯，同理可知，C項對D項錯。][法指導(dǎo)]

理想變壓器制約問題的解題思路利用上述因果關(guān)系，可解決變壓器動態(tài)變化問題。知識點二電能的輸送22UR線線S2322UR線線S23231．輸電過程(如圖所示)2．電壓損失(1)U＝U－′；(2)ΔU＝。3．功率損失(1)P＝P′；ΔP＝I＝

ΔR

。4．輸送電流U－U′I＝；I＝。5．減少輸電線上電能損失的方法l減小輸電導(dǎo)線的電阻。由＝知，可采用加大導(dǎo)線的橫截面積、采用電阻率小的材料做導(dǎo)線。減小輸電導(dǎo)線中的電流。在輸電功率一定的情況下，根據(jù)P＝UI要減小電流，必須提高輸電電壓。[判斷正誤]增大輸電導(dǎo)線的橫截面積不利于減少輸電過程中的電能損失。高壓輸電是通過減小輸電電流來減少電路的發(fā)熱損耗。(√)

(×)在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越大。

(√)1．理清三個回路在回路2，U＝ΔU＋U，I＝I＝I。線111UIn333UI111UIn333UIn12R3UR12RR2RR2．抓住兩個聯(lián)系理想的升壓變壓器聯(lián)系著回路和回路由變壓器原理可得線圈1(匝數(shù)為n)和1UIn線圈2(數(shù)為n中各個量間的關(guān)系是：＝，＝，P＝P。22221理想的降壓變壓器聯(lián)系著回路和回路由變壓器原理可得線圈3(匝數(shù)為n)和3UIn線圈4(數(shù)為n中各個量間的關(guān)系是：＝，＝，P＝P。444433．掌握一個守恒能量守恒關(guān)系式：P＝P＋P。1損4[典](2019·南京模)圖所示為遠距離輸電的原理圖，升壓變壓器的變壓比為m，降壓變壓器的變壓比，輸電線的電阻為，升壓變壓器和降壓變壓器均為一理想變壓器，發(fā)電機輸出的電壓恒為，若由于用戶的負載變化，使電壓V的示數(shù)減小了2ΔU，則下列判斷正確的是()A．電流表A的示數(shù)增大了2

ΔURB．電流表A的示數(shù)增大了1

nURC．電壓表V的示數(shù)減小了UD．輸電線損失的功率增加了B

U[壓變壓器原、副線圈兩端的電壓之比等于，所以有＝n，即降壓變壓器原線圈兩端電壓減小了nU，升壓變壓器副線圈兩端電壓不變，所以輸電線上電壓增大nUU為nU，根據(jù)歐姆定律知，電流表A示數(shù)增大了，輸電線上電流增大了，根據(jù)nUnΔ電流與匝數(shù)成反比知，電流表A示數(shù)增大了·＝A錯誤，B正確。根據(jù)題意2知，發(fā)電廠的輸出電壓恒為U，升壓變壓器的變壓比不變，所以電壓表V的示數(shù)不變，1nUC錯誤。輸電線上電流增大了，但輸電線損失的功率增加量一定不是P＝，D錯誤。]1In21In221n222n121nU22nU1In21In221n222n121nU22nU1Un121UU2n1221nU2考法1

遠距離輸電原理1.遠距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別n，電壓1分別為U、U，電流分別為I、I，輸電線上的電阻為。變壓器為理想變壓器，則下12列關(guān)系式中正確的是()InA．＝2

B．I＝2

U2RC．IU＝IR112

D．IU＝IU1InD[據(jù)理想變壓器的工作原理可知＝，所以選A錯誤；因I、R不滿足222歐姆定律公式中物理量之間的對應(yīng)關(guān)系，所以選項B錯誤；UI＝UI，但I≠I，112選項C錯誤，D正確。]福建高考)圖為遠距離輸電示意圖兩變壓器均為理想變壓器升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)分別為nn原線圈兩端接入一電壓u＝U的交流電源，1若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為r，不考慮其他因素的影，則輸電線上損失的電功率為()A．C．42m

B．rD．1mUUnC[壓變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U＝；由變壓關(guān)系可得＝，2nUP則U＝；因為輸送電功率為，輸電線中的電流為I＝＝，則輸電線上損222m失的電功率為

＝I

(2r)＝2

4nPr，故選項C正確。]2[法指導(dǎo)]

輸電線路功率損失的計算方法2223222341122232223411Un4R＝－P損4

為輸送的功率，P為用戶得到的功率14＝I損線

線

I為輸電線路上的電流，為線路電阻線線＝損

UR線

Δ為輸電線路上損失的電壓，不要與、U相混＝ΔUI損

線

注意：U不要錯代入或U考法2

遠距離輸電的動態(tài)分析3(多選如圖所示為遠距離輸電示意圖，其中T、T為理想變壓器，r是輸電電阻，1燈L、L相同且阻值不變，現(xiàn)保持變壓T的輸入電壓不變，滑P位置不變，當(dāng)開關(guān)121開時，燈L正常發(fā)光，則()1A．僅閉合S，燈L會變亮1．僅閉合r消耗的功率會變大．僅將滑片下移，r消耗的功率會變小D．僅將滑片P上移，電流表示數(shù)會變小BD

[合負載電阻減小，變壓器副線圈電流增大，根據(jù)電流規(guī)律知，T原2線圈電流增大即輸電線上電流增大輸電線上損耗的電壓U＝Ir增大損耗的功率ΔP＝Ir增大，的輸入電壓U＝U－ΔU減小，所以輸出電壓U減小，即燈泡L兩端的電壓減小，燈L變暗A(chǔ)錯誤，B正確。僅將滑