高三物理大一轮复习：10-2变压器电能的输送

1、第2讲变压器电能的输送 1.构造：如图1021所示，变压器是由 和绕在铁芯上的 组成的 理想变压器(考纲要求 ) 闭合铁芯 两个线圈 图1021 初级 负载 次级 电磁感应 P入P出 U2I2U3I3UnIn 高电压 低电压 大电流 小电流 判断正误，正确的划“”，错误 的划“” (1)没有能量损失的变压器叫理想变压器 () (2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不 起作用( ) (3)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 () (4)变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变 功率即输入功率总等于输出功率 () 答案(1)(2)(3)(4) 1.输电过程(如图1022

2、所示) 远距离输电(考纲要求 ) 图1022 2输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电 阻发热产生的，表达式为Q . 3电压损失 (1)UUU；(2)U_ I2Rt IR I2R 判断正误，正确的划“”，错误的划 “” (1)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输 入的电流随之增大 () (2)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 () (3)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发 热损耗( ) (4)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小 () 答案(1)(2)(3)(4) 1(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法 正确的是( ) A通过正

3、弦交变电流的原线圈产生的磁通量 不变 B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相 等 C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生 感应电动势 D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 基础自测 解析由于是交变电流，交变电流的磁场不断变 化，磁通量也在变化，A错误；因理想变压器无漏 磁，故B、C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又 转化为电能，故D错 答案BC 2(多选)如图1023所示，理想变压器原、副 线圈匝数比为2 1，电池和交变电源的电动势都 为6 V，内阻均不计下列说法正确的是 () 图1023 AS与a接通的瞬间，R中无感应电流 BS与a接通稳定后，R两端的电压为0 CS与b接通稳定后，R两端的电

4、压为3 V DS与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之 比为2 1 解析S与a接通的瞬间，副线圈有瞬间的感应电 流，A错误；S与a接通稳定后，理想变压器的原线 圈电流稳定不变，副线圈电压为零，B正确；S与b 接通稳定后，根据U1U2n1n2，可得R两端的电 压为3 V，C正确；原、副线圈的频率相同，D错 误 答案BC 3(单选)一输入电压为220 V，输出电压为36 V的 变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈 匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在 铁芯上新绕了5匝线圈，如图1024所示，然后 将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的 端电压为1 V按理想变压器分析，该变压器

5、烧坏 前的原、副线圈匝数分别为() 图1024 A1 100,360B1 100,180 C2 200,180D2 200,360 答案B 4(多选)在远距离输电中，当输电线的电阻和输 送的电功率不变时，那么 () A输电线路上损失的电压与输送电流成正比 B输电的电压越高，输电线路上损失的电压 越大 C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方 成反比 D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流 成正比 答案AC 5(2013汕头质量测评)(单选)如图1025所示 为远距离输电的电路原理图，下列判断正确的是 () 图1025 AU1U2BU2U3 CI4I2 解析在远距离输电的过程中，第一级为升压过 程

6、，故U1I2，A错误、D正确；由部分 电路欧姆定律可得U3U2I2R线，B错误；由于第 二级为降压过程，故U3U4，由U3I2U4I4，可知 I2I4，C错误 答案D 理想变压器的规律 热点一变压器基本规律的应用 图1026 A电流频率为100 HzB.的读数为24 V C.的读数为0.5 AD变压器输入功率为 6 W 答案D 图1027 A原、副线圈的匝数比为50 1 B交变电压的频率为100 Hz C副线圈中电流的有效值为4 A D变压器的输入功率为880 W 答案C 热点二理想变压器的动态分析 图1028 单刀双掷开关与a连接，当滑动变阻器滑片P向 上移动的过程中，R接入电路的阻值增大，

7、而U2不 变，故电流表读数减小，电压表V1示数增大，C 对；当单刀双掷开关由a扳向b时，变压器原线圈 匝数减小，所以副线圈输出电压增大，电压表V1 和电流表的示数均变大，D错 答案BC 反思总结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 反思总结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 【跟踪短训】 2(2013辽宁五校联考)如图1029所示，有 一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕 OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场 中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计 时矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动

8、触 头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调 电阻R，下列判断正确的是() 图1029 电压表读数为电压的有效值，矩形线圈的电阻不 计，故电压表的示数为交流电压的有效值，恒定不 变，选项C错误；当P向上移动、R不变时，原线圈 的电压不变，副线圈的电压增大，输出功率变大， 故原线圈中的电流增大，选项D错误 答案A 远距离输电问题的“三二一” 1理清三个回路 热点三远距离输电问题 图10210 【典例3】2013年4月20日8时2分在四川省雅安市 芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人 民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分 内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电 机给灾民临时

9、安置区供电，如图10211所 示发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中 的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号 导线单位长度的电阻为2.5104，安置区家用 电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V 的家用电器都正常工作时 (). 图10211 A.输电线路中的电流为20 A B发电机的实际输出电压为300 V C在输电线路上损失的电功率为8 kW D如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流， 则其输出电压最大值是300 V 型号AED6500S 输出电压范围220300 V 最大输出功率60 kW 答案C 【跟踪短训】 3随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日 益

10、增大，节能变得越来越重要某发电厂采用升 压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变 压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总 电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用 户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常 用电的情况下，下列说法正确的是() 答案C 图10212 A通过R0电流的有效值是20 A B降压变压器T2原、副线圈的电压比为41 C升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的 输入电压 D升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的 输入功率 解析降压变压器副线圈两端交变电压有效值为 220 V，负载电阻为11 ，所以通过R0电流的有效值 是20 A，选项A正确；降

11、压变压器T2的原、副线圈匝 数之比为41，所以降压变压器T2原、副线圈的电 压比为41，选项B正确；升压变压器T1的输出电压 等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上损失的 电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降 压变压器T2的输入功率加上输电线上损失的功率， 选项D正确 答案ABD 自耦变压器 高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了 能量损失的理想模型，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10213所示 物理建模11.三种特殊的变压器模型 图10213

12、【典例1】 (2012课标全国卷，17)自耦变压器铁 芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈 的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图 10214所示，其副线圈匝数可调已知变压器 线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有 效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调 至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线 圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为 U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( ) A380 V和5.3 A B380 V和9.1 A C240 V和5.3 A D240 V和9.1 A 图10214 答案B 即学即练1如图10215甲所示，为一

13、种可调 压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环 形铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压， 转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接 一个理想的交流电压表(图甲中未画出)，则 () 图10215 AAB间输入的交流电的电压瞬时值表达式为u 220sin(100t)V B该交流电的频率为100 Hz Ct1102s时电压表的读数为零 DBC间输出的电功率为零 答案AD 互感器 分为电压互感器和电流互感器，比较如下： 【典例2】 电流互感器和电压互感器如图102 16所示其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝 数，a、b为两只交流电表，则 () 图10216 AA为电流互感器，且n

14、1n2，a是电压表 CB为电流互感器，且n3n4，b是电压表 答案AD 即学即练2(2013天津卷，4)普通的交流电流表 不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要 通过电流互感器来连接，图10217中电流互感 器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使 电流表能正常工作，则() 图10217 Aab接MN、cd接PQ，IabIcd Bab接MN、cd接PQ，IabIcd Cab接PQ、cd接MN，IabIcd Dab接PQ、cd接MN，IabIcd 双副线圈变压器 【典例3】 如图10218所示，理想变压器有两 个副线圈，L1、L2是两

15、盏规格为“8 V,10 W”的灯 泡，L3、L4是两盏规格为“6 V,12 W”的灯泡，当 变压器的输入电压为U1220 V时，四盏灯泡恰好 都能正常发光，如果原线圈的匝数n11 100匝， 求： 图10218 (1)副线圈n2、n3的匝数 (2)电流表的读数 答案(1)40匝60匝(2)0.2 A 即学即练3如图10219所示，接于理想变压 器中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么， 理想变压器的匝数比n1n2n3为 () 图10219 A111B321 C621 D221 由PI2R，得IAIBICID，即I1I2I3. 由U1I1U2I2U3I3得n1I1n2I2n3I3， 即n1n2n

16、32n3n33n3，所以n1n2n3 321. 答案B 附：对应高考题组 1(2011课标全国，17)如图所示，一理想变压器原， 副线圈的匝数比为1 2；副线圈电路中接有灯泡，灯 泡的额定电压为220 V，额定功率为22 W；原线圈电 路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发 光若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数， 则() 答案A 2(2011山东理综，20)为保护用户电压稳定在 220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压 器示意图保持输入电压u1不变，当滑动接头P上 下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电 压u2随时间t变化的曲线如图乙所示以下正确的 是() 3(2012

17、山东卷，18)如图甲所示是某燃气炉点 火装置的原理图转换器将直流电压转换为图乙 所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原 线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2， 为交流电压表当变压器副线圈电压的瞬时值大 于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花 进而点燃气体以下判断正确的是() 答案BC AI1和I2表示电流的瞬时值 BU1和U2表示电压的最大值 C滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小 答案C 答案D 6(2012江苏高考)某同学设计的家庭电路保护 装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并 行绕成当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放 大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切 断家庭电路仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下 列说法正确的有( ) A家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零 B家庭电路中使用的电路增多时，L2中的磁通量 不变 C家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁