2017届高考物理一轮总复习 必修部分 第10章 交变电流 传感器 第2讲 变压器 电能的输送课件

板块二 考点细研· 悟 法培优
考点
理想变压器的工作原理和基本量的关系 深化理解
1.基本关系 ΔΦ (1)无漏磁，故原、副线圈中的 Φ、 相同。 Δt ΔΦ (2)线圈无电阻，因此无电压降，U＝E＝n 。 Δt U ΔΦ U1 U2 (3)根据 ＝ 得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都成立，则有 ＝ n Δt n1 n2 U3 ＝ ＝„ n3 (4)无电能损失，因此 P 入＝P 出，无论副线圈一个还是多个，总有 U1I1＝U2I2＋U3I3＋„将电压关系代入 可得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋„ (5)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。 (6)理想变压器基本关系中的 U1、U2、I1、I2 均为有效值。
(2)电流表的读数？
答案 (2)0.2A
(1)变压器的输入电压 U1＝220 V 是什么值，电流表的读数是什么值？ 提示：有效值，有效值。 (2)电灯泡正常发光，如何确定副线圈 n2、n3 上的电压？
提示：U2＝8 V，U3＝UL3＋UL4＝12 V。
尝试解答 (1)40 匝__60 匝__(2)0.2_A (1)由变压器原理可知，n1∶n2∶n3＝U1∶U2∶U3，则 U2 8 n2＝ n1＝ ×1100 匝＝40 匝 U1 220 U3 2×6 n3＝ n1＝ ×1100 匝＝60 匝 U1 220 (2)由 P 入＝P 出可得，I1U1＝P1＋P2＋P3＋P4，所以 2P2＋2P3 2×10＋2×12 I1＝ ＝ A＝0.2 A U1 220
解析 若 F 不动，变压器的匝数比不变，原副线圈的电压都不变，V1 示数不变，U 副＝UL＋U2，当 P 向下滑时，R 增大，R 副增大，I 副减小，UL 减小，U2 增大，V2 示数就增大，灯泡消耗的功率 PL＝I2 副RL 减小， n1 U1 所以 A 选项错误，B 选项正确。若 P 不动，R 副不变，当滑片 F 向下滑动时，原副线圈匝数比增大， ＝ ， n2 U副 U1 不变，U 副减小，由 U 副＝I 副· R 副，可知 I 副减小，灯泡功率减小，C、D 选项都错误。
A.Uab∶Ucd＝n1∶n2 B.增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小，cd 间的电压 Ucd 越大 D.将二极管短路，电流表的读数加倍
解析 若没有二极管，根据理想变压器的电压与匝数成正比，有 Uab∶Ucd＝n1∶n2，而因二极管的单向 导电性，导致副线圈的电压有效值低于原来值，故 A 选项错误。由题意可知，当增大负载电阻的阻值 R， 因电压不变，根据欧姆定律，得电流表的读数变小，故 B 选项正确。负载电阻的阻值变小，cd 间的电压 Ucd 不会变化，故 C 选项错误。当将二极管短路，副线圈消耗的功率是原来的 2 倍，原线圈消耗的功率也变 为原来的 2 倍，而 Uab 不变，所以电流变为原来的 2 倍，则电流表的读数加倍，故 D 选项正确。
A.交流电源的效率为 50% Em B.电流表的读数为 2 2Rr E2 m C.负载上消耗的热功率为 4r D.该交流电源电动势的瞬时值表达式为 e＝Emsin100πt V
解析 把变压器和 R 看作一个整体，等效电阻为 R′，当 R′＝r 时，负载上的电功率最大，此时总
Em2 2 2 Em 1 Em2 · 2 2 2 Em
3.[变压器和交流电路的动态分析][2016· 银川模拟](多选)如图所示，T 为理想变压器，A1、A2 为理想交 流电流表，V1、V2 为理想交流电压表，R1、R2 为定值电阻，R3 为光敏电阻(光照增强，电阻减小)，原线圈 两端接恒压正弦交流电源，当光照增强时 ( )
A.电压表 V1 示数变小 C.电流表 A1 示数变大
P 2 ΔU2 (2)ΔP＝ I R ＝ R＝ 。 R U
2
4.输送电流 P (1)I＝ 。 U U－U′ (2)I＝ 。 R
双基夯实 一、思维辨析 1.变压器不但可以改变交流电压，也可以改变直流电压。( × ) 2.理想变压器的基本关系式中，电压和电流均为有效值。( √ ) 3.高压输电的目的是增大输电的电流。( × ) 4.在输送电压一定时，输送的电功率越大，输送过程中损失的功率越小。( × ) 5.变压器原线圈中的电流由副线圈中的电流决定。 (√ ) 6.变压器副线圈中的电压是由原线圈中的电压决定。( √ )
2. (多选)如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2。原线圈通过一理想电流表 接正弦交流 电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端，假设该二极管的正向电阻为零，反向 电阻为无穷大，用交流电压表测得 a、b 端和 c、d 端的电压分别为 Uab 和 Ucd，则( )
总结升华 基本量关系解题的两点提醒 (1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点，电流关系的推导是以其为依据的。 (2)变压器的以上关系都是根据“口”字型铁芯的变压器推出的。如果变压器不是“口”字型铁芯，应 根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系。
1.(多选)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为 r 的交流电源上，输出端接理想 电流表及阻值为 R 的负载，变压器原、副线圈匝数的比值为 r∶ R。如果要求负载上消耗的电功率最大， 则下列说法正确的是( )
2.基本关系式中物理量之间的决定关系 n2 (1)电压决定关系：输入电压 U1 决定输出电压 U2，这是因为输出电压 U2＝ U1，当 U1 不变时，不论负 n1 载电阻 R 变化与否，U2 不会改变。 (2)电流决定关系：输出电流 I2 决定输入电流 I1。 (3)功率决定关系：输出功率 P2 决定输入功率 P1，也可简记为“用决定供”。
功率为 P 总＝
＝ ，负载功率为 P 负载＝ ＝ ，其效率为 50%，则 A 选项正确，C 选项错误。 4r r 8r Em 2 Em n1 r Em 电流表的读数为副线圈电流的有效值，原线圈电流有效值为 I1＝ ＝ ，则 I2＝ I1＝ I1＝ ， 2r 2 2r n2 R 2 2Rr 2r 2π 故 B 选项正确。由题图知周期为 0.04 s，则 ω＝ ＝50π rad/s，则瞬时值表达式为 e＝Emsin50πt V，故 D T 选项错误。
6.[远距离输电问题][2015· 汕头模拟](多选)如图所示为远距离输电的示意图， 若电厂输出电压 u1＝220 2 sin100πt(V)，则下列表述正确的是( )
A．U1<U2，U3>U4 B.U1＝220 2 V C.若 U2 提高为原来的 10 倍，输电线上损失的功率为原来的 D.用户得到的交变电流频率为 25 Hz 1 100
P 2 1 B.kU R， n P 1 D.kU2R， 2 n
2
)Hale Waihona Puke P2R 解析 副线圈与原线圈匝数比为 k 时，副线圈的电压 U 副＝kU，P＝U 副 I 副，P1＝I副R＝ 2 2。当副线 kU P2R P2 1 圈与原线圈的匝数比提高到 nk 时，同理，P2＝ 2 2 2， ＝ 2，所以 D 选项是正确的，A、B、C 选项都 n k U P1 n 是错误的。
4.几种常用的变压器 (1)自耦变压器(也叫调压变压器)。 (2)互感器 ①电压互感器，可以把 高电压 降为 低电压 ； ②电流互感器，可以把 强电流 降为 弱电流 。
知识点 2
远距离输电
Ⅰ
1.输电过程(如图所示)
2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′。 (2)ΔU＝ IR 。 3.功率损失 (1)ΔP＝P－P′。
5.[远距离输电中的电压与功率损失]通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率 P，原线圈的电 压 U 保持不变，输电线路的总电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的电功率为 P1，若 P2 将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线路损耗的电功率为 P2，则 P1 和 分别为( P1 PR 1 A. ， kU n PR 1 C. ， 2 kU n
解析 变压器只对交流电起作用，所以当 S 与 a 接通稳定后，R 中不会有感应电流，B 选项是不正确 的。在接通 a 的瞬间，线圈中有磁通量的变化，R 中有感应电流，A 选项是错误的。接通 b 稳定后，R 中 U1 n1 有感应电压、电流，根据 ＝ ，得 U2＝3 V，C 选项是正确的。原副线圈中感应电流的频率都一样，D 选 U2 n2 项是错误的。
4.[理想变压器的动态分析] 如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表 V1 后接在 稳定的交流电源上；右侧串联灯泡 L 和滑动变阻器 R，R 上并联一只理想电压表 V2，下列说法中正确的是 ( )
A.若 F 不动，滑片 P 向下滑动时，V1 示数变大，V2 示数变小 B.若 F 不动，滑片 P 向下滑动时，灯泡消耗的功率变小 C.若 P 不动，滑片 F 向下滑动时，V1、V2 的示数均变小 D.若 P 不动，滑片 F 向下滑动时，灯泡消耗的功率变大
必考部分
第10章
交变电流
传感器
第 2讲
变压器
电能的输送
板块一 主干梳理· 对 点激活
知识点 1
理想变压器 Ⅱ
1.构造：如图所示。变压器主要由 闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈 组成。
(1)原线圈：指与交流电源连接的线圈，也叫 初级线圈 。 (2)副线圈：指与负载连接的线圈，也叫 次级线圈 。
2.工作原理：电磁感应的 互感 现象。 3.理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出。 U1 n1 (2)电压关系： ＝ ，若 n1>n2，为 降压 变压器；若 n1<n2，为 升压 变压器。 U2 n2 n2 I1 n1 (3)电流关系：只有一个副线圈时， ＝ ； I2 有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋„＋UnIn。
B．电压表 V2 示数变大 D．电流表 A2 示数变大
解析 光照增强时，R3 电阻减小，副线圈总电阻减小，原线圈的电压及变压器的匝数没变，所以副线 U1 圈的电压就不变，即 V1 的示数不变，由欧姆定律 I2＝ 就增大，即 A2 增大，A 选项错，D 选项正确。由 R副 于是理想变压器，P 入＝P 出，所以 A1 的示数也增大，C 选项正确。由 UR1＝I2R1 可知 UR1 变大，由 U1＝UR1 ＋U2，所以 U2 减小，电压表 V2 示数减小，B 选项错误。