2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第11章交變電流傳感器第2講變壓器電能的輸送

交變電流傳感器第十一章第2講變壓器電能的輸送知識(shí)梳理回顧1知識(shí)一1．構(gòu)造(如圖所示)

變壓器由__________、__________和閉合鐵芯組成．理想變壓器原線圈副線圈2．原理電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)磁場(chǎng)，由于電流的________、________在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化．變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生____________，所以盡管兩個(gè)線圈之間沒(méi)有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流．____________是變壓器工作的基礎(chǔ)．大小方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互感現(xiàn)象P入＝P出

U2I2＋…＋UnIn

I2n2＋I(xiàn)3n3＋…

4．幾種常見(jiàn)的變壓器(1)自耦變壓器：原、副線圈________________，如圖甲、乙所示．共用一個(gè)線圈(2)電壓互感器：屬于降壓變壓器，________在電路中，用于測(cè)高電壓，如圖丙所示．(3)電流互感器：屬于升壓變壓器，________在電路中，用于測(cè)大電流，如圖丁所示．并聯(lián)串聯(lián)【答案】B知識(shí)二1．輸電過(guò)程(如圖所示)遠(yuǎn)距離輸電I2Rt

IR

I2R線

【小題自測(cè)】2．(2021年瀘州月考)某水電站用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW.現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．輸電線上輸送的電流大小為2×105AB．輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kVC．若改用5kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108kW【答案】B題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用[自修掌握類]基本關(guān)系功率關(guān)系P入＝P出總電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個(gè)數(shù)的多少無(wú)關(guān)電流關(guān)系只有一個(gè)副線圈時(shí)，電流和匝數(shù)成反比；有多個(gè)副線圈時(shí)，由輸入功率和總輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定小惑易解：關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說(shuō)明(1)變壓器不能改變直流電壓．(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流，不能改變交變電流的頻率．(3)理想變壓器本身不消耗能量．(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值．例1

(2020年廣州模擬)如圖，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，原線圈一側(cè)接一輸出電壓恒為U1的正弦交流電源，電阻R1、R2、R3、R4的阻值相等．下列說(shuō)法正確的是 (

)A．S斷開(kāi)時(shí)，圖中電壓U1∶U2＝2∶1B．S斷開(kāi)時(shí)，R1消耗的電功率等于R2的2倍C．S閉合后，R1、R3、R4消耗的電功率相同D．S閉合后，R1兩端電壓比S閉合前的更小【答案】C1．如圖所示，燈泡L1接在變壓器初級(jí)電路中，燈泡L2、L3、L4接在變壓器次級(jí)電路中．變壓器為理想變壓器，交變電流電源電壓為U，L1、L2、L3、L4都是額定電壓為U0的同種型號(hào)燈泡．若四個(gè)燈泡都能正常發(fā)光，則 (

)【答案】A2．(2020年北京卷)如圖所示，

理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，

副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響．閉合開(kāi)關(guān)S后 (

)A．

電流表A2的示數(shù)減小

B．

電壓表V1的示數(shù)減小C．

電壓表V2的示數(shù)不變

D．

電流表A1的示數(shù)不變【答案】A【解析】開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，副線圈總的電阻減小，由于變壓器的匝數(shù)比和輸入的電壓都不變，所以輸出的電壓也不變，即V1示數(shù)不變，但因副線圈的總電阻減小，則副線圈的總電流增大，則原線圈的電流增大，故A1的示數(shù)變大．由于副線圈的電流增大，故串聯(lián)在副線圈的電阻R兩端的電壓增大，而副線圈的總電壓不變，所以副線圈并聯(lián)部分的電壓減小，即V2的示數(shù)減小，電流表A2的示數(shù)減?。瓵正確，B、C、D錯(cuò)誤．1．匝數(shù)比不變的情況(如圖所示)命題點(diǎn)二理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析[師生共研類]3．變壓器動(dòng)態(tài)分析的思路流程例2

(2021屆江淮十校聯(lián)考)如圖所示的電路中，理想變壓器的輸入端接一正弦交流電，保持電壓U1不變．P為滑動(dòng)變阻器的滑片．閉合開(kāi)關(guān)S，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．只增加原線圈匝數(shù)，變壓器的輸出電壓變大B．只減少副線圈匝數(shù)，變壓器的輸出功率變小C．只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，變壓器的輸出電壓變大D．只將P向下滑動(dòng)時(shí)，變阻器消耗的功率一定變大【答案】B【解析】根據(jù)理想變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系可知，增加原線圈匝數(shù)，則副線圈的輸出電壓減小，A錯(cuò)誤．減少副線圈的匝數(shù)，則副線圈的輸出電壓減小，輸出功率變小，B正確．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，副線圈電阻增大，但匝數(shù)不變，變壓器輸入電壓不變，則輸出電壓不變，C錯(cuò)誤．P向下滑動(dòng)時(shí)，副線圈電路電阻增大，輸出電壓不變．將定值電阻R0與副線圈看成“電源”，定值電阻R0相當(dāng)于電源內(nèi)阻，當(dāng)外電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，即變阻器消耗的功率最大．由于定值電阻R0與變阻器的阻值大小不清楚，所以無(wú)法確定變阻器功率變化情況，D錯(cuò)誤．1．(2021年南昌模擬)某供電系統(tǒng)是由交流發(fā)電機(jī)輸出電壓和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖所示．圖中R0表示輸電線的電阻．則

(

)A．當(dāng)電壓表V1示數(shù)減小而用電器負(fù)載不變時(shí)，不改變觸頭位置，電流表A1示數(shù)增大B．當(dāng)電壓表V1示數(shù)減小而用電器負(fù)載不變時(shí)，適當(dāng)上移觸頭P可使電流表A2的示數(shù)不變C．當(dāng)電壓表V1示數(shù)不變而用電器負(fù)載增加時(shí)，不改變觸頭位置，電流表A1示數(shù)不變D．當(dāng)電壓表V1示數(shù)不變而用電器負(fù)載增加時(shí)，適當(dāng)上移觸頭P，電流表A1示數(shù)一定減小【答案】B2．如圖所示，理想變壓器有兩組副線圈，其中n2＝36匝與標(biāo)有“9V,9W”的燈相連，n3與“6V,12W”的電燈相連，且均能正常發(fā)光．交流輸入電壓U1＝220V．則n1與n3的匝數(shù)分別為 (

)A．880

24

B．660

27C．880

27 D．660

24【答案】A思維導(dǎo)悟1．變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的“制約”關(guān)系(1)電壓制約：副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定．(2)電流制約：原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定．(3)功率制約：原線圈的輸入功率P入由副線圈的輸出功率P出決定．(4)元件制約(由元件的特性制約負(fù)載電路)：負(fù)載回路中若存在二極管，則負(fù)載回路中通過(guò)的將不再是交流電，而是脈沖電流．1．遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的“三二一”(1)理清三個(gè)回路(如圖)．在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I線＝I3．命題點(diǎn)三遠(yuǎn)距離輸電[師生共研類]2．三種電壓和三種電功率的區(qū)別：例3

(多選)(2021年廣安名校期末)如圖所示，在遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程中，若保持原線圈的輸入功率不變，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．升高U1會(huì)減小輸電電流I2B．升高U1會(huì)增大線路的功率損耗C．升高U1會(huì)增大線路的電壓損耗D．升高U1會(huì)提高電能的利用率【答案】AD1．(多選)(2020年全國(guó)卷Ⅱ)特高壓輸電可使輸送的電能損耗和電壓損失大幅降低．我國(guó)已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)．假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU.在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣′，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU′.不考慮其他因素的影響，則 (

)【答案】AD2．下圖為遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程的示意圖．已知某個(gè)小型發(fā)電機(jī)的輸出功率為90kW，發(fā)電機(jī)的電壓為250V，通過(guò)升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻為5Ω，在用戶端用一降壓變壓器把電壓降為220V．要求在輸電線上損失的功率控制為2kW(即用戶得到的功率為88kW)，求：(1)降壓變壓器輸出的電流和輸電線上通過(guò)的電流．(2)輸電線上損失的電壓和升壓變壓器輸出的電壓．(3)兩個(gè)變壓器各自的匝數(shù)比．模擬隨堂集訓(xùn)31．下圖是街頭變壓器通過(guò)降壓給用戶供電的示意圖．變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時(shí)輸入電壓不會(huì)有大的波動(dòng)．輸出電壓通過(guò)輸電線輸送給用戶，輸電線的電阻用R0表示，變阻器R表示用戶用電器的總電阻，當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R的值減小(滑動(dòng)片向下移)．當(dāng)用戶的用電器增加時(shí)，關(guān)于各表的讀數(shù)說(shuō)法正確的是 (

)A．U1增大 B．U2增大C．I1增大 D．I2減小【答案】C【解析】理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的，由于輸入電壓和匝數(shù)比不變，所以原、副線圈的電壓都不變，即U1、U2不變，A、B錯(cuò)誤．當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R值減小，電路中總電阻減小，所以電流要變大，即原、副線圈電流表的示數(shù)都變大，即I1、I2都增大，C正確，D錯(cuò)誤．2．(多選)(2021年無(wú)錫月考)如圖所示，在某一輸電線路的起始端接入兩個(gè)互感器，原、副線圈的匝數(shù)比分別為100∶1和1∶100．圖中a、b表示交流電壓表或電流表，已知電壓表的示數(shù)為22V，電流表的示數(shù)為1A．則以下說(shuō)法正確的是 (

)A．a(chǎn)為電流表，b為電壓表B．a(chǎn)為電壓表，b為電流表C．線路輸送電功率是220kWD．輸電線路總電阻為22Ω【答案】BC3．(2021年龍巖月考)如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin(314t)V的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖．其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電阻隨著溫度的升高而減?。浑娏鞅鞟2為值班室的顯示器，顯示通過(guò)R1的電流；電壓表V2顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫(huà)出)；R3為一定值電阻．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是 (

)A．A1的示數(shù)變大，A2的示數(shù)變小B．A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)增大C．V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)增大D．V1的示數(shù)增大，V2的示數(shù)變小【答案】A【解析】當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，R2的電阻減小，導(dǎo)致副線圈電路的總電阻減小，則副線圈的輸出電流增大，根據(jù)變流比可知，原線圈的輸入電流增大，電流表A1測(cè)量的是原線圈的輸入電流，則電流表A1示數(shù)變大．由于電源的電壓不變，則原線圈輸入電壓不變，