【物理】2018届一轮复习江苏专用第十章第2讲变压器电能的输送学案

【物理】2018届一轮复习江苏专用第十章第2讲变压器电能的输送学案

第2讲　变压器、电能的输送 一、理想变压器基本关系 ‎1．构造 如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．‎ 图1‎ ‎(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈．‎ ‎(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈．‎ ‎2．原理 电流磁效应、电磁感应．‎ ‎3．基本关系式 ‎(1)功率关系：P入＝P出．‎ ‎(2)电压关系：＝.‎ ‎(3)电流关系：只有一个副线圈时＝.‎ 由P入＝P出及P＝UI推出有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn.‎ 深度思考　请你根据以上分析总结理想变压器原、副线圈功率、电压和电流的决定关系．‎ 答案　(1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．‎ ‎(2)功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．‎ ‎(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定．‎ 二、远距离输电问题 ‎1．减少输电电能损失的两种方法 ‎(1)理论依据：P损＝I2R.‎ ‎(2)减小输电线的电阻：根据电阻定律R＝ρ，要减小输电线的电阻R，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法．‎ ‎(3)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高电压．‎ ‎2．远距离高压输电的几个基本关系(以图2为例)‎ 图2‎ ‎(1)功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P损＋P3.‎ ‎(2)电压、电流关系：＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线．‎ ‎(3)输电电流：I线＝＝＝.‎ ‎(4)输电线上损耗的电功率：P损＝I线ΔU＝IR线＝()2R线．‎ 当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.‎ 深度思考　根据以上分析，请你总结输电线路功率损失的计算方法有哪些？‎ 答案　(1)P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．‎ ‎(2)P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．‎ ‎(3)P损＝，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．‎ ‎(4)P损＝ΔUI线，ΔU为输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．‎ ‎1．判断下列说法是否正确．‎ ‎(1)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．(　×　)‎ ‎(2)理想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．(　√　)‎ ‎(3)变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈的输入电流随之增大．(　√　)‎ ‎(4)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(　√　)‎ ‎(5)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压．(　×　)‎ ‎2．(人教版选修3－2P44第2题改编)有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的．如果变压器的原线圈是1 140匝，副线圈是(　　)‎ A．1 081匝 B．1 800匝 C．108匝 D．8 010匝 答案　C 解析　由题意知U1＝380 V，U2＝36 V，n1＝1 140‎ 则＝得n2＝n1＝108.‎ ‎3．(人教版选修3－2P44第5题改编)如图3所示的电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A．电压表V1示数增大 B．电压表V2、V3示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 答案　D 解析　电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2＞ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，选项D正确．‎ ‎4．(人教版选修3－2P50第3题改编)从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 V和11 kV 两种电压输电．两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为(　　)‎ A．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1‎ 答案　A 解析　由题意知输电线上的电流I＝，则输电线的总电阻造成的电压损失ΔU＝Ir＝ 故＝＝＝＝，故选A.‎ 命题点一　理想变压器基本关系和动态分析 ‎1．匝数比不变的情况 ‎(1)U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变．‎ ‎(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．‎ ‎(3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．‎ ‎2．负载电阻不变的情况 ‎(1)U1不变，发生变化，故U2变化．‎ ‎(2)R不变，U2变化，故I2发生变化．‎ ‎(3)根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．‎ ‎3．变压器动态问题的分析流程 例1　如图4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(　　)‎ 图4‎ 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 答案　B 解析　当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误．‎ 例2　一含有理想变压器的电路如图5所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为(　　)‎ 图5‎ A．2 B．3 C．4 D．5‎ 答案　B 解析　开关断开时，电路如图甲所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I2，则U＝U1＋IR1＝5I2＋3I；开关闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2′＝，副线圈的输出电压U2′＝I2′R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U1′＝4I2，则U＝U1′＋4IR1＝4I2＋12I，联立解得＝3，选项B正确．‎ ‎　‎ 甲　　　　　　　　　　乙 ‎1．关于理想变压器的四点说明 ‎(1)变压器不能改变直流电压．‎ ‎(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．‎ ‎(3)理想变压器本身不消耗能量．‎ ‎(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．‎ ‎2．变压器与电路动态分析相结合问题的分析方法 ‎(1)分清不变量和变量；‎ ‎(2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系；‎ ‎(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定．‎ ‎1．如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB端电压u1＝12sin 100πt(V)．下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．电流频率为100 Hz B.的读数为24 V C.的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W 答案　D 解析　由ω＝100π＝2πf得f＝50 Hz，A错；由题知：Um1＝12 V，则有效值U1＝＝12 V．由＝得U2＝6 V，I2＝＝1 A，B、C错；由能量守恒得P1＝P2＝U2I2＝6 W，D对．‎ ‎2．(2016·江苏单科·4)一自耦变压器如图7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点顺时针转到N点的过程中(　　)‎ 图7‎ A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高 C．U2n2知U2

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