高考物理一轮复习-第十一章-第2讲-变压器-电能的输送

第2讲变压器电能的输送一、理想变压器1．构造和原理(1)构造：如图所示，变压器是由

和绕在铁芯上的

组成的。闭合铁芯两个线圈(2)原理：电磁感应的互感现象。P入＝P出

U2I2＋U3I3＋…＋UnIn

3．几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图A、B所示。低电压

小电流

二、远距离输电1．输电过程(如图所示)IR

I2R

命题点一理想变压器的原理和基本关系

教材走向高考

1．理想变压器的工作原理2．理想变压器的基本关系理想变压器的原理和基本关系的应用在近几年高考命题中出现的频率较高，分析高考题可以发现，每年的考题都是源于教材习题的拓展提升。教材习题多以简单的规律应用为主，而高考题通常会拓展为变压器规律的综合应用，甚至拓展为原线圈含有用电器或将变压器与交变电流的规律相结合，考查学生灵活应用知识解决问题的能力。同学们可通过以下示例认真体会，感悟高考真题与教材习题间的溯源关系。[典例1]

[人教版选修3－2·P44·T3]当变压器一个线圈的匝数已知时，可以用下面的方法测量其他线圈的匝数：把被测线圈作为原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝，把原线圈接到220V的线路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。[答案]

1600匝B

【真题命题立意】本题在典例1变压器规律简单应用的基础上，拓展为原线圈含负载的变压器计算问题，题目中的考查点由典例1中直接应用规律进行变压器匝数的计算，拓展为变压器与电路问题相结合的计算，但考查的核心知识点仍然是变压器原理的理解和基本规律的应用。AD

A．所用交流电的频率为50HzB．电压表的示数为100VC．电流表的示数为1.0AD．变压器传输的电功率为15.0W【真题命题立意】本题在典例1变压器规律简单应用的基础上，拓展为变压器与交变电流综合的分析与计算问题，题目中的考查点由典例1中直接应用规律进行变压器匝数的计算，拓展为变压器与电路问题、交变电流的图像问题相结合的计算，但考查的核心知识点仍然是变压器原理的理解和基本规律的应用。易错警示关于理想变压器的3点注意(1)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。(2)变压器原线圈含有负载问题的分析①在原线圈回路中，原线圈两端的电压与负载两端电压之和等于电源的电压。②原、副线圈的电流关系往往是解决问题的突破口，要求解原线圈中负载的电流、电压和功率，一般需先求副线圈中的电流，然后根据理想变压器的关系求得原线圈中负载的电流。(3)含有多个副线圈的变压器的电路分析副线圈有两个或两个以上时，一般从原、副线圈的功率相等入手。利用P1＝P2＋P3＋…，结合电压匝数比关系、欧姆定律等分析。1．如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b，当输入电压U为灯泡额定电压的7倍时，两灯泡均能正常发光。则灯泡a与b的功率之比为(

)A．3∶1 B．1∶3C．6∶1 D．1∶6D

2．(多选)如图所示，正弦交流电通过理想变压器对负载供电，当负载电阻R1＝4Ω

时，变压器输入功率是P1＝25W，当负载电阻R2＝16Ω时，变压器输入电流I2＝0.25A，则下列说法正确的是(

)A．负载R1与R2上的电压之比为

1∶4B．负载R1与R2上的电流之比为

4∶1C．负载R1与R2上消耗的功率之比为

1∶1D．变压器的原、副线圈匝数之比为

5∶2BD

解析：理想变压器输入功率等于输出功率，并且输入和输出电压不变，即负载R1与R2上的电压之比为1∶1，选项A错误；负载变了，使相应的电流发生变化，电流比等于负载电阻的反比，即负载R1与R2上的电流之比为4∶1，选项B正确；C

命题点二理想变压器的动态分析

师生互动1．理想变压器的动态分析常见的两种情况2.分析变压器的动态变化问题的注意事项(1)要明确变压器的各基本物理量之间的制约关系。(2)要明确“不变量”和“变化量”，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况。

匝数比变化，负载不变类的分析[典例2]

(2021·湖南岳阳高三模拟)一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在c、d间接定值电阻R。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(

)D

匝数比不变、负载变化类的分析[典例3]

如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(

)A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大B

[解析]

当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变压器副线圈的总负载的等效电阻增大，R1中电流减小，R1两端电压减小，电压表示数变大，R1消耗的电功率变小，A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，变压器副线圈输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入功率减小，电流表A1示数变小，C错误；若闭合开关S，变压器副线圈的总负载的等效电阻减小，则R1中电流增大，R1两端电压增大，电压表示数减小，电流表A2示数减小，电流表A1示数变大，D错误。

匝数比、负载都变化的情况[典例4]

(多选)(2021·四川省遂宁一诊)如图所示，电源输出电压不变，要使电路中电流表示数变大，可采用的方法有(

)A．将R上的滑片向上移动B．将R上的滑片向下移动C．将开关S掷向1D．将开关S掷向2AD

[解析]

输入的电压和匝数比不变，输出的电压也不变，当滑片向上移动时，副线圈所在电路的电阻变小，所以电流要增加，电流表示数增大，故A正确；当滑片向下移动时，副线圈所在电路的电阻变大，所以电流变小，故B错误；将开关S掷向1，原线圈的匝数变大，由电压与匝数成正比可得，副线圈的输出电压减小，副线圈所在电路的电阻不变，所以电流减小，故C错误；将开关S掷向2时，原线圈的匝数减小，副线圈的输出电压变大，副线圈所在电路的电阻不变，所以电流增大，故D正确。B

C

命题点三远距离输电

自主探究2．远距离输电问题的“三二一”(1)理清三个回路。AD

D

8．(2020·高考浙江卷)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知