高考物理一轮复习专题十交变电流第2讲变压器电能的输送市赛课公开课一等奖省课获奖课件

第2讲变压器电能输送1/46考点1理想变压器闭合铁芯两个线圈1.变压器结构：如图10-2-1所表示，变压器是由_________和绕在铁芯上___________组成.初级负载次级(1)原线圈：与交流电源连接线圈，也叫________线圈.(2)副线圈：与________连接线圈，也叫________线圈. 结构图

图

10-2-12/46

2.变压器原理：电流经过原线圈时在铁芯中激发磁场，因为电流________、________在不停改变，铁芯中磁场也在不停改变.改变磁场在副线圈中产生__________，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流.________是变压器工作基础.大小方向感应电动势3.理想变压器中参数关系互感现象

理想变压器：不考虑铜损(线圈电阻产生焦耳热)、铁损(涡流产生焦耳热)和磁漏变压器，它输入功率________输出功率.等于3/464.基本关系式

(1)功率关系：对于理想变压器不考虑能量损失，总有P入＝______. (2)电压关系①在同一铁芯上只有一组副线圈时：U1U2＝________.P出n1n24/46(3)电流关系________.

②在同一铁芯上有多组副线圈时：由P入＝P出知I1U1＝I2U2＋I3U3＋….n2n15/46考点2远距离输电1.依据P损＝__________，降低输电损耗有两种方法：(1)减小输电线________.(2)减小输电导线中电流：在输送功率一定情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提升__________.2.远距离输电功率损失输送功率一定时，线路电流I＝________，输电线上损失 1

U2远距离输电中功率关系：P输＝____________.功率P损＝I2R线＝____________，可知P损∝I2R线电阻输电电压P损＋P用户6/46

【基础自测】

1.(年江苏卷)一自耦变压器如图10-2-2所表示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈.经过滑动触头取该线圈一部分，接在c、d间作为副线圈.在a、b间输入电压为U1交变电流时，c、d间输出电压为U2，在将滑)动触头从M点顺时针旋转到N点过程中( 图10-2-2A.U2>U1，U2降低

B.U2>U1，U2升高C.U2<U1，U2降低

D.U2<U1，U2升高答案：C7/46

2.(年四川卷)如图10-2-3所表示，接在家庭电路上理想降压变压器给小灯泡L供电，假如将原、副线圈降低相同匝)数，其它条件不变，则( A.小灯泡变亮 B.小灯泡变暗图10-2-3C.原、副线圈两端电压比值不变D.经过原、副线圈电流比值不变答案：B8/463.(多项选择)如图10-2-4所示，理想变压器原、副线圈匝数比P为滑动变阻器滑片.当副线圈上滑片M处于图示位置时，灯泡A能发光.操作过程中，小灯泡两端电压均未超出其额定)值，且认为灯泡电阻不受温度影响，则( 图10-2-4，9/46A.副线圈输出电压有效值为22VB.滑片P向左移动时，变压器输出功率增加C.滑片P向右移动时，为确保灯泡亮度不变，需将滑片M向上移D.滑片M向上移动时，为确保灯泡亮度不变，需将滑片P向左移答案：AD10/46

4.远距离输电原理图如图10-2-5所表示，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上电阻为R.变压器为理想变压器，则以下关系式中正确是()图10-2-5答案：D11/46热点1理想变压器原、副线圈基本量关系[热点归纳]12/46制约关系电压原线圈电压U1和匝数比决定副线圈电压U2功率副线圈输出功率P出决定原线圈输入功率P入电流副线圈电流I2和匝数比决定原线圈电流I1(续表)13/46考向1基本关系应用

【典题1】(

年北京卷)如图10-2-6所表示，理想变压器有R＝55Ω负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.以下说法正确是()WA.原线圈输入功率为220B.电流表读数为1AC.电压表读数为110VD.副线圈输出交流电周期为50s图10-2-614/46

解析：电表读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比可知，副线圈两端电压有效值为110V，C错误；流过电阻R电流为2A，可知负载消耗功率为220W，依据能量守恒定律可知，原线圈输入功率为220W，A错误；由P＝UI可知，电流表读数为1A，选项B正确，由交变电压瞬时值表示式可知，ω＝100πrad/s，周期T＝0.02s，D错误.答案：B15/46方法技巧：关于理想变压器四点说明：(1)变压器不能改变直流电压.(2)变压器只能改变交变电流电压和电流，不能改变交变电流频率.(3)理想变压器本身不消耗能量.(4)理想变压器基本关系中U1、U2、I1、I2均为有效值.16/46考向2变压器原线圈与用电器串联问题

【典题2】(多项选择，

年新课标Ⅲ卷)如图10-2-7所表示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同灯泡a和b.当输入电压U为灯泡额定电压10倍时，两灯泡均能正常发光.以下说法正确是()A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b电功率之比为9∶1D.此时a和b电功率之比为1∶9图10-2-717/46

解析：设灯泡额定电压为U0，则输入电压U＝10U0，由于两灯泡均正常发光，故原线圈两端电压U1＝U－U0＝9U0，副线圈两端电压U2＝U0，所以原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝9∶1，A项正确，B项错误；原、副线圈电流之比I1∶I2＝n2∶n1＝1∶9，由电功率P＝UI可知，a和b电功率之比为1∶9，C项错误，D项正确.答案：AD18/46考向3变压器副线圈含二极管问题【典题3】(多项选择)如图10-2-8所表示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.原线圈经过一理想电流表接正弦式交流电源，一个二极管和阻值为R负载电阻串联后接到副线圈两端.假设该二极管正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端电压分别为Uab和Ucd，则()19/46图10-2-8A.Uab∶Ucd＝n1∶n2B.增大负载电阻阻值R，电流表读数变小C.负载电阻阻值越小，c、d间电压Ucd

越大D.将二极管短路，电流表读数加倍20/46解析：经交流电压表、交流电流表测得值分别为交变电电压U2，而输出电压U2

不等于c、d端电压，因二极管含有单向导电性，输出电压经二极管整流后有效值发生改变，Ucd＝功率减小，依据理想变压器输入功率等于输出功率可知，输21/46入功率必减小，故电流表读数变小，B项正确，C项错误.二极输入功率P1也加倍，而输入电压U1不变，依据P1＝U1I1

得电流表读数加倍，D项正确.

答案：BD22/46热点2考向1理想变压器动态分析匝数比不变情况(如图10-2-9所表示) 图10-2-923/46

【典题4】(

年天津卷)如图10-2-10所表示，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.以下说法正确是()

A.当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，R1

消耗功率变大示数变大B.当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，电压表C.当滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，电流表示数变大D.若闭合开关S，则电流表示数变大，示数变大图10-2-1024/46

解析：滑动变阻器滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路阻值变大，总电阻也变大，而副线圈两端电压没有改变，所以干路中电流减小，R1消耗功率变小，A项错误；干路中电流变小，R1

两端电压变小，并联电路电压变大，即电压表示数变大，B项正确；由于变压器副线圈干路中电流变小，所以原线圈中电流变小，即电流表示数变小，C项错误；闭合开关S后，并联电路阻值变小，总电阻也变小，干路中电流变大，R1

两端电压变大，并联电路电压变小，经过R2电流变小，即电流表示数变小，示数变大，D项错误.因变压器功率变大，故电流表

答案：B25/46考向2负载电阻不变情况(如图10-2-11所表示)

图10-2-11

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【典题5】如图10-2-12所表示，发电机电动势为e＝678sin100πt(V)，变压器副线圈匝数可调，滑片P置于a处时，用户恰好得到220V电压，R表示输电线电阻.以下说法正确是()A.电流频率为100HzB.电压表示数为220VC.电压表示数为678V图10-2-12D.当滑片P向上滑时，示数变大27/46解析：电流频率为f＝

ω2π＝100π 2πHz＝50Hz，选项A错误；因用户恰好得到220V电压，即电压表示数大于220V，选项B错误；电压表示数等于交流电有效值，答案：D28/46热点3远距离输电问题[热点归纳]远距离输电问题“三二一”：(1)理清三个回路(如图10-2-13所表示)： 图10-2-13在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3.29/46

(2)抓住两个联络：

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【典题6】如图10-2-14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原、副线圈匝数分别为n1、n2.在T原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt交流电源，若输送电功率为P，输电线总电阻为2r，不考虑其它原因影响，则输电线上损失电功率为()图10-2-1431/46

答案：C32/46方法技巧：输电线路功率损失计算方法：33/46

【迁移拓展】(多项选择，

年广东江门模拟)某小型水电站电能输送示意图如图10-2-15所表示.已知输电线总电阻R＝10Ω，降压变压器T2

原、副线圈匝数之比为4∶1，电阻R0＝11Ω.若T1、T2均为理想变压器，T2

副线圈两端电压表示式为u＝220sin100πt(V)，以下说法正确是()

图10-2-15A.发电机中电流改变频率为100HzB.经过R0

电流有效值为20AC.升压变压器T1

输入功率为4650WD.若R0

电阻减小，发电机输出功率也减小34/46解析：变压器不能改变交变电流频率，交变电流频率f＝

ω2π＝50Hz，选项A错误；降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V，负载电阻为11Ω，所以经过R0

电流有效值是I＝20A，选项B正确；依据电流与匝数成反比可知，输电线上电流为I′＝5A，所以输电线上消耗功率为I′2R＝250W，用电器消耗功率为I2R0＝4400W，所以升压变压器输入功率为4650W，选项C正确；当用电器电阻R0

减小时，经过用电器电流增大，经过输电线电流增大，用电器功率增大，输电线损耗功率增大，则发电机输出功率也增大，选项D错误.

答案：BC35/46特殊变压器模型考向1自耦变压器

自耦变压器又称为调压变压器，它只有一个线圈，把全部线圈作为原线圈或副线圈，线圈一部分作为副线圈或原线圈.由此自耦变压器能够降压，也能够升压，变压器基本规律对自耦变压器均适用.36/46

【典题7】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某部分.一升压式自耦调压变压器电路如图10-2-16所表示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R上功率为2kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压有效值为U2，且变压器是理想，则U2

和I1

分别约为()37/46图10-2-16B.380V和9.1AD.240V和9.1AA.380V和5.3AC.240V和5.3A答案：B38/46考向2双副线圈变压器

计算含有两个(或两个以上)副线圈变压器问题时，应注意三个关系：39/46

【典题8】如图10-2-17所示，接在理想变压器回路中四个规格相同灯泡都正常发光，那么，理想变压器匝数比n1∶n2∶n3为()图10-2-17A.1∶1∶1C.6∶2∶1