高中物理-变压器 电能的输送精讲精练

第2讲变压器电能的输送一、理想变压器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：电磁感应的互感现象。

3．理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式U1U2＝n1n2，与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时：I1I2＝n2n1(2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋I n U n或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋I n n n频率关系f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。

图2(2)互感器电压互感器(n1＞n2)：把高电压变成低电压，如图丙所示。

电流互感器(n1＜n2)：把大电流变成小电流，如图丁所示。

二、电能的输送如图3所示。

图31．输电电流：I＝PU＝P′U′＝U－U′R。

2．电压损失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR 3．功率损失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(P U) 2R4．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R。

由R＝ρlS知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。

(2)减小输电线中的电流。

在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。

【自测采用220 kV高压向远方的城市输电。

当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为()A．55 kV B．110 kVC．440 kV D．880 kV答案 C解析设输送功率为P，则有P＝UI，其中U为输电电压，I为输电电流。

课时分层精练(六十)变压器电能的输送基础落实练1．[2023·浙江6月]我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流．下列说法正确的是() A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变交流C．1 100 kV是指交流电的最大值D．输电功率由送电端电压决定2．[2023·北京卷]自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡．实际测得小灯泡两端电压为2.5 V．下列措施有可能使小灯泡正常发光的是()A．仅增加原线圈匝数B．仅增加副线圈匝数C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D．将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈3．[2024·黑龙江统考二模]呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备，其核心元件为呼吸机马达(即电动机).图为某品牌呼吸机马达的技术参数，用图示交流电源通过理想变压器给马达供电，使其正常工作．则()呼吸机马达技术参数：供电电压：24 V空载转速：443 000 rpm空载电流：0.2 A额定转速：30 000 rpm额定负载力矩：10 N·m额定电流：1.9 A额定输出功率：32 WB．马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶6C．该交流电源的电压有效值为311 VD．该交流电源每秒内电流方向变化50次4．(多选)[2024·安徽芜湖模拟预测]北京冬奥会期间，3大赛区26个场馆将全部使用绿电，这意味着奥运历史上将首次实现全部场馆100%绿色电能供应，其中延庆赛区全部用电是通过张北柔直工程将张北坝上的太阳能和风能进行转化而来的．如图所示为张北坝上风力发电后电能输送的简易模型，假设风力发电输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流和电压，输电线的总电阻为R，则下列关系式正确的是()A ．I 1I 2 ＝n 1n 2B ．U 3U 4 ＝n 3n 4C ．输电线上损失的功率为ΔP ＝I 22 RD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 22 R5．(多选)[2024·浙江绍兴二模]杭丽铁路被列入浙江省重大建设项目“十四五”规划，杭丽高铁建成后，丽水前往杭州的时间将缩短至1小时内．新建成的高铁将应用许多新技术，图示为高铁的牵引供电流程图，利用可视为理想变压器(原、副线圈匝数比为n 1∶n 2)的牵引变电所，将高压220 kV 或110 kV 降至27.5 kV ，再通过接触网上的电线与车顶上的受电弓使机车获得25 kV 工作电压，则下列说法正确的是( )A.若电网的电压为110 kV ，则n 1∶n 2＝4∶1B ．若高铁机车运行功率增大，机车工作电压将会高于25 kVC ．高铁机车运行功率增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大D ．如果高铁机车的电动机输出机械功率为9 000 kW ，电机效率为90%，则牵引变电所至机车间的等效电阻为62.5 Ω6．(多选)[2024·山东淄博市二模]高考期间，为保障考场用电，供电部门为学校配备应急供电系统，输电电路如图所示，发电机的矩形线框ABCD 处于磁感应强度大小为B ＝210π T 的水平匀强磁场中，线框面积S ＝0.25 m 2，匝数n ＝100匝，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250 V ，降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，降压变压器的副线圈接入到考场供电，两变压器间的输电线等效电阻R ＝20 Ω，变压器均为理想变压器．学校有44个考场用电，用电设备额定工作电压均为U ＝220 V ，每个考场的正常用电功率P ＝500 W ．当44个考场正常用电，下列说法正确的是( )A ．线框绕轴OO ′的转速为3 000 r/minB ．输电线上损失的电压为400 VC．升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶8D．发电机的输出功率为28 kW素养提升练7．[2024·山东泰安统考模拟预测]如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器．在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20，电压表的示数为220 V，电流表的示数为4 A，输电线路总电阻r ＝20 Ω，则下列说法正确的是()A．甲是电流互感器，乙是电压互感器B．线路上损耗的功率为320 WC．用户得到的电功率为3 392 kWD．用电设备增多，降压变压器输出电压U4变大8．(多选)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为6 V，定值电阻R1＝R2＝20 Ω，小灯泡L1、L2的规格均为“6 V 1.8 W”，理想变压器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1.分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时()A．L1与L2一样亮B．L2比L1更亮C．R1上消耗的功率比R2的大D．R1上消耗的功率比R2的小。

第1页（共23页）2023年高考物理热点复习：变压器
电能的输送
【2023高考课标解读】
1．了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。

2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。

3．知道远距离输电过程，知道降低输电损耗的两个途径。

了解电网供电的优点和意义。

【2023高考热点解读】
一、理想变压器
1．构造和原理
(1)构造(如图所示
)
变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。

(2)原理：电磁感应的互感现象。

2．基本关系
(1)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2。

(2)功率关系：P 入＝P 出。

(3)电流关系：①只有一个副线圈时：I 1I 2＝n 2n 1。

②有多个副线圈时：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…＋n n I n 。

3．几种常见的变压器
(1)自耦变压器——调压变压器。

(2)
自耦变压器原理如图所示：
若AX 为输入端，触头a 向上移动时，副线圈匝数N 2增加，输出电压升高。

2014年高考二轮复习专题训练之变压器电能的输送1.原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有( )A.只增加原线圈的匝数n1B.只减少副线圈的匝数n2C.只减少负载电阻R的阻值D.只增大负载电阻R的阻值2.如图所示是一台家用台灯亮度调节原理图，自耦变压器接入正弦交流电压，电流表、电压表分别为理想交流电流表和理想交流电压表.若将调压端的滑动触头P向上移动，则( )A.电压表V的示数变大B.变压器的输出功率变大C.电流表A的示数变小D.电流表A的示数变大3.如图所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略，其余输电线电阻可不计，则当开关S闭合时( )A.交流电压表V2和V3的示数一定都变小B.交流电压表V3的示数变小C.交流电流表A1、A2和A3的示数一定变大D.只有A1的示数变大4.如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器.若已知变压比为1 000∶1,变流比为100∶1，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则输电线的输送功率为( )A.2.2×103 WB.2.2×10-2 WC.2.2×108 WD.2.2×104 W5.如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为n1，次级线圈的匝数为n2，初级线圈的两端a、b 接正弦交流电源，电压表V的示数为220 V,负载电阻R=44 Ω，电流表A1的示数为0.20 A.下列判断中正确的是( )A.初级线圈和次级线圈的匝数比为2∶1B.初级线圈和次级线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为1.0 AD.电流表A2的示数为0.4 A6．正弦式电流经过匝数比为n1n2＝101的变压器与电阻R、交流电压表V、交流电流表A按如下图甲所示方式连接，R＝10Ω.图乙所示是R两端电压u随时间变化的图象，U m＝10 2 V，则下列说法中正确的是( )A．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R＝2cos100πt(A)B．电流表A的读数为0.1 AC．电流表A的读数为210AD ．电压表的读数为U m ＝10 2 V解析：由题图乙所示图象知T ＝2×10－2s ，f ＝50 Hz ，ω＝2πf ＝100π rad/s，I m ＝U m R＝2 A ，故i R ＝2cos100πt (A)，A 正确．再根据I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝I m2＝1 A 知，电流表的读数为0.1 A ，B 正确，C 错误．电压表读数应为电压的有效值，U ＝U m2＝10 V ，故D 错误．答案：AB7.下图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为下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n 1、n 2，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( )A ．电压表的示数等于5 VB ．电压表的示数等于52 VC ．实现点火的条件是n 2n 1>1 000D ．实现点火的条件是n 2n 1<1 000解析：电压表示数为交流电压有效值，由题图乙可得U ＝U m2＝52V ，选项A 错误，B 正确；因U m1＝5 V ，根据n 2n 1＝U m2U m1，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大于5 000 V ，故n 2n 1>1 000，选项C 正确，D 错误．答案：BC8．如下图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ，原线圈接正弦交流电，电压为U ，输出端接有理想电压表、理想电流表和一个电动机，电动机线圈的电阻为R ，当输入端接通电源后，电流表的读数为I ，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是( )A ．原线圈中的电流为nIB ．电压表的读数为IRC ．电动机的输入功率为I 2R D ．变压器的输入功率为UIn解析：由I 1＝n 2n 1I 2可得，I 1＝I n，选项A 错误；对于含有电动机的非纯电阻电路，当电动机转动时，电动机两端电压大于IR ，选项B 错误；输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝U n ，输出功率P 出＝U 2I 2＝UI n＝P 入，选项C 错误而D 正确．答案：D二、计算题(3×12′＝36′)9．如图所示的电路中，变压器初级线圈匝数n 1＝1 000匝，次级线圈有两个，匝数分别为n 2＝500匝，n 3＝200匝，分别接一个R ＝55 Ω的电阻，在初级线圈上接入U 1＝220 V 的交变电流．求：(1)两次级线圈输出电功率之比； (2)初级线圈中的电流．解析：(1)对两个次级线圈有U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3所以U 2＝n 2U 1n 1＝U 12，U 3＝n 3U 1n 1＝U 15又P ＝U 2R ，所以P 2P 3＝U 22U 23＝254.(2)由欧姆定律得I 2＝U 2R ＝2 A, I 3＝U 3R＝0.8 A. 对有两个次级线圈的变压器有n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3 所以I 1＝n 2n 1I 2＋n 3n 1I 3＝1.16 A. 答案：(1)25 4 (2)1.16 A10.收音机的变压器的初级线圈有1 210匝，接在U 1=220 V 的交流电源上，变压器有两个次级线圈.次级线圈Ⅱ的匝数为35匝，次级线圈Ⅲ的匝数是1 925匝.如果不计变压器自身的能量损耗，当变压器工作时，线圈Ⅱ的电流是0.3 A 时，初级线圈的电流I 1=0.114 A.求线圈Ⅲ中电流和输出电压(电流的计算结果保留3位有效数字).11.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个小型发电站，输送的电功率为P=500 kW,当使用U=5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW ·h.求： (1)输电效率η和输电线的总电阻r ；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？12.下图(1)为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u －t 图象如下图(2)所示．若只在ce 间接一只R ce ＝400 Ω的电阻，或只在de 间接一只R de ＝225 Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.(1)请写出原线圈输入电压瞬时值u ab 的表达式； (2)求只在ce 间接400 Ω电阻时，原线圈中的电流I 1； (3)求ce 和de 间线圈的匝数比n cen de. 解析：(1)由题图(2)知ω＝200π rad/s 电压瞬时值u ab ＝400sin200πt (V) (2)电压有效值U 1＝200 2 V 理想变压器P 1＝P 2 原线圈中的电流I 1＝P 1U 1解得I 1≈0.28 A(或25A) (3)设ab 间匝数为n 1U 1n 1＝U ce n ce ，同理U 1n 1＝U de n de由题意知U 2ce R ce ＝U 2deR de ，解得n ce n de＝R ceR de代入数据得n ce n de ＝43答案：(1)u ab ＝400sin200πt (V) (2)0.28 A(或25 A) (3)43。

第2节变压器电能的输送基础必备1.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1,电阻R1=5 Ω,R2=10 Ω,两电表均为理想交流电表.若R 1两端电压瞬时值表达式为u1=20sin(100πt)V,则下列说法正确的是(BC)A.电流表的示数为20 AB.电压表的示数为40 VC.R2消耗的功率为160 WD.原线圈输入交变电流的频率为100 Hz解析:R1两端电压为u1=20sin(100πt)V,其最大值是20V,有效值是20 V,电阻R1=5 Ω,R2=10 Ω,所以电压表的读数是40 V,副线圈中的电流与流过R1,R2的电流是相等的,即I2=A=4 A,由原、副线圈的电流与匝数的关系得I1=×4 A=0.8 A,故A错误,B正确;R2消耗的功率为P R2=R2=42×10 W=160 W,故C正确;变压器不会改变交变电流的频率,且副线圈输出电流的频率为f=Hz=50 Hz,故D错误.2.如图所示为某小型发电站的输电示意图,发电站输出U 1=220sin(100πt)V的交变电流通过升压变压器升压后进行高压输电,接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电,图中高压输电线部分总电阻为r,负载端的电压表是理想电压表,下列有关描述正确的是(C)A.若开关S1,S2都断开,则电压表示数为零B.负载端所接收交变电流的频率为25 HzC.深夜开灯时灯较亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故D.用电高峰期灯泡较暗,可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度解析:开关都断开时降压变压器空载,其副线圈两端有电压,电压表示数不为零,选项A错误;变压器不能改变交变电流的频率,故负载端所接收交变电流的频率还是50 Hz,选项B错误;深夜大部分用户已关灯,干路中电流减小,线路损耗也减小,用户得到的电压升高,故此时开灯较亮,选项C正确;用电高峰时,负载增多,负载电阻减小,干路中电流增大,因此输电线路上损耗电压增大,导致降压变压器的输入电压降低,为提高负载电压,可增大降压变压器副线圈的匝数,使负载电压提高,选项D错误.3.(2019·山东潍坊模拟)(多选)如图所示,图(甲)是一理想变压器,原、副线圈的匝数比为100∶1.若向原线圈输入图(乙)所示的正弦交变电压,图中R T为热敏电阻(阻值随温度升高而变小),R1为可变电阻,电压表和电流表均为理想电表,下列说法中正确的是(CD)A.在t=0.005 s时,电压表的示数约为50.9 VB.变压器原、副线圈中的电流之比为100∶1C.R T温度降低时,适当增大R1可保持R T两端的电压不变D.R T温度升高时,电压表的示数不变、电流表的示数变大解析:由题图(乙)可以知道交流电压最大值U m=36V,有效值为36 V,即电压表的示数为36 V,A错误;原、副线圈的匝数比为100∶1,所以变压器原、副线圈中的电流之比为1∶100,B错误;R T温度降低时,电阻增大,在串联电路中适当增大R1可保持R T两端的电压不变,C正确;电压表的示数为输入电压,保持不变,R T温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,D正确.4.(2019·河南郑州质检)(多选)如图(甲)所示的电路中,理想变压器的原、副线圈匝数比为10∶1,在原线圈输入端a,b接入如图(乙)所示的电压.电路中电阻R1=5 Ω,R2=6 Ω,R3为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表,开始时开关S断开.下列说法正确的是(AD)A.电压表的示数为11VB.电流表的示数为 AC.闭合开关S后,电压表示数变大D.闭合开关S后,电流表示数变大解析:根据交变电流有效值定义可知题图(乙)所示交变电压的有效值满足·=·T,得U==110V,由理想变压器变压规律可知,电压表示数为11 V,A项正确;由欧姆定律可知,副线圈电流为I==A,由变压器知识可知,原线圈电流为A,B项错误;闭合开关,副线圈电路的总电阻减小,输出电压不变,输出功率增大,故理想变压器的输入功率增大,所以电流表示数增大,C项错误,D 项正确.5.(多选)在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法正确的有(CD)A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析:由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,A错误;由于发电厂的输出功率增大,则升压变压器的输出功率增大,又升压变压器的输出电压U2不变,根据P=UI可得输电线上的电流I线增大,输电线上的电压损失变大,则降压变压器的输入电压减小,降压变压器的输出电压减小,B R,输电线上的电流增大,电阻不变,所以输电线上的功率损耗增错误;根据P损=2R,则有=;升压变压器的输出电压U2不变,输电线上的大,C正确;根据P损=电阻不变,所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大,D正确.6.(2019·湖南岳阳模拟)在变电站里,经常要用交流电表监测电网上的强电流.所用的器材叫电流互感器.如图所示,能正确反映其工作原理的是(A)解析:电流互感器把大电流变成小电流,测量时更安全,根据变压器原理,=,I2=I1,所以要求线圈匝数n2>n1,原线圈要接在火线上,故选项A正确. 7.(2019·山西太原模拟)(多选)某50 Hz的钳形电流表的工作原理如图所示.当通有交变电流的导线从环形铁芯的中间穿过时,与绕在铁芯上的线圈相连的电流表指针会发生偏转.不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗,已知n2=1 000,则(AB)A.当用该表测量50 Hz的交变电流时,电流表G中通过的是交变电流B.当用该表测量50 Hz的交变电流时,若电流表G中通过的电流为50 mA,则导线中的被测电流为50 AC.当用该表测量50 Hz的交变电流时,若导线中通过的是10 A矩形脉冲电流,电流表G中通过的电流是10 mAD.当用该表测量400 Hz的电流时,测量值比真实值偏小解析:变压器不改变交变电流的频率,电流表G中通过的仍是交变电流,A正确;根据变压器原、副线圈电流与匝数成反比=,I1=I2=×0.05 A=50 A,B正确;若导线中通过的是10 A矩形脉冲交变电流,当电流方向不发生改变时,电流大小不变,副线圈中无感应电流,C错误;根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理,改变交变电流的频率,不影响测量值的准确性,D错误.8.一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(C)A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2升高C.U2<U1,U2降低D.U2<U1,U2升高解析:根据变压器原、副线圈两端电压和原、副线圈匝数的关系式有=,这里n2<n1,所以U2<U1.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,n2变小,n1不变,而原线圈两端电压U1也不变,因此U2降低,C项正确.能力培养9.(2019·四川宜宾模拟)如图所示,一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为3∶1,原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为R,原线圈接220 V的正弦交变电流,副线圈n2回路中电阻两端的电压为U R2,原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率的比值均为k.则(A)A.U R2=60 V k=B.U R2=60 V k=C.U R2=V k=D.U R2=V k=解析:设原线圈电流为I1,则根据n1I1=2n2I2,可得I2=1.5I1,由题意可知=k,解得k=,设原线圈电阻R上的电压为U R1,则∶=k,即U R1=U R2,又=,解得U R2=60 V,A正确,B,C,D错误.10.如图(甲)所示,原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶2的理想变压器原线圈与水平放置的间距L=1 m的光滑金属导轨相连,导轨处于竖直向下、磁感应强度为B=1 T 的匀强磁场中,电阻不计,副线圈接阻值R=2 Ω的电阻,与导轨接触良好的电阻r=1 Ω、质量m=0.02 kg的导体棒在外力F的作用下运动,其速度随时间按图(乙)所示(正弦图线)规律变化,则(D)A.电压表的示数为VB.电路中的电流方向每秒钟改变5次C.电阻R实际消耗的功率为0.125 WD.在0~0.05 s的时间内外力F做的功为0.48 J解析:由题图(乙)可知ω==10π rad/s,导体棒产生的感应电动势的最大值为E m=BLv m=3V,故电源电动势为e=BLv m sin ωt=3sin(10πt)V,电动势的有效值为E=E m=3 V,设原线圈的输入电压为U1,副线圈的输出电压为U2,原线圈的输入电流为I1,副线圈的输出电流为I2,则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有E=I1r+U1,由变压器的工作原理可知=,=,对含有副线圈的回路,由欧姆定律有U2=I2R,由以上式子可解得U1=1 V,即电压表的示数为1 V,A错误;交变电流的频率为f==5 Hz,每个周期内电流方向改变2次,故每秒钟电流方向改变10次,B 错误;电阻R两端电压U2=U1=2 V,通过副线圈的电流I2==1 A,所以电阻R实际消耗的功率P=U2I2=2 W,C错误;通过原线圈的电流I1=I2=2 A,在Δt=0.05 s=时间m,内,电路中产生的焦耳热Q=(R+r)Δt=0.3 J,根据能量守恒定律得W外-Q= m+Q=0.48 J,D正确.故W外=11.如图(甲)所示的电路中,当理想变压器a,b端加上如图(乙)所示的交变电压,闭合开关S,三只相同灯泡均正常发光.下列说法中正确的是(A)A.小灯泡的额定电压为6 VB.变压器原、副线圈的匝数比为3∶1C.图(乙)所示的交变电压瞬时值表达式为u=36sin(100πt)VD.断开开关S,L1会变亮,L2会变暗解析:当S闭合后,原线圈中I1等于灯泡L1的电流,副线圈中I2是灯泡L2和L3的电流之和,由于三只相同的灯泡均正常发光,故I2=2I1,根据n1I1=n2I2可知n1∶n2=2∶1,由于输入电压U=U L+U1=18 V,且=,U2=U L,得U1=2U L,故U L=6 V,即小灯泡的额定电压为6 V,A项正确,B项错误;由题意得图(乙)所示的交变电压瞬时值表达式为u=18sin(100πt)V,故C错误;断开开关S,负载电阻增大,副线圈电流I2减小,原线圈电流I1随之减小,则灯泡L1变暗,L1两端电压减小,由U1=U-U L得原线圈两端电压U1增大,副线圈两端电压U2随之增大,灯泡L2变亮,D项错误.12.(2019·河北石家庄模拟)两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图(甲)所示,左线圈连着正方形线框abcd,线框所在区域存在变化的磁场,取垂直纸面向里为正,磁感应强度随时间变化的关系如图(乙)所示,不计线框以外的感生电场,右侧线圈连接一定值电阻R,下列说法中正确的是(B)A.t1时刻ab边中电流方向由a→b,e点电势高于f点B.设t1,t3时刻ab边中电流大小分别为i1,i3,则有i1<i3,e点与f点电势相等C.t2~t4时间内通过ab边的电荷量为0,定值电阻R中无电流D.t5时刻ab边中电流方向由a→b,f点电势高于e点解析:t1时刻磁场方向向里且均匀增加,根据楞次定律,线框中感应电流沿逆时针方向,ab边中电流方向由a→b,根据法拉第电磁感应定律知,正方形线框中的感应电动势是恒定值,原线圈中电流值恒定,副线圈中不产生感应电动势,e点电势等于f 点电势,A错误;由法拉第电磁感应定律E==n S,可知t1时刻磁感应强度的变化率小于t3时刻磁感应强度的变化率,E1<E3,根据欧姆定律i=,得i1<i3,原线圈中电流值恒定,副线圈中不产生感应电动势,e点电势等于f点电势,B正确;t2~t4时间内磁感应强度均匀变化,磁通量均匀变化,有恒定感应电流通过ab,通过ab边的电荷量不为0,副线圈中磁通量不变,定值电阻中无电流,C错误;t5时刻磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度变小,磁通量减小,根据楞次定律得感应电流沿逆时针方向,ab边中电流方向由a→b,磁感应强度的变化率增大,感应电流大小变大,穿过原、副线圈的磁通量增大,根据楞次定律,副线圈中感应电流方向由f→e,相当于电源内部电流,因此e点电势高于f点,D错误.13.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其部分电路可简化为大电阻R1与交流电源串联,该电源输出的电压恒为U0,如图所示.心电图仪与一个理想变压器的初级线圈相连,一个扬声器(可等效为一个定值电阻R2)与该变压器的次级线圈相连.若R2的功率此时最大,下列说法错误的是(B)A.大电阻R1两端电压为B.理想变压器初级线圈与次级线圈的匝数比值为C.交流电源的输出功率为D.通过扬声器的电流为解析:设理想变压器初级线圈和次级线圈的匝数分别为n1,n2,初级线圈和次级线圈中的电流分别为I1,I2,理想变压器输入功率等于输出功率,设R2的功率为P,则有P=R2=-R1+I1U0=-R1I1-2-,由于扬声器有最大功率,则I1=,I2=,选项D正确;大电阻R1两端电压I1R1=,选项A正确;理想变压器的初级和次级线圈的匝数比为==,选项B错误;交流电源的输出功率为I1U0=,选项C正确.。

变压器【学习目标】1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。

2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。

3．知道升压变压器、降压变压器概念。

4．会用1122U n U n =及1122I U I U =（理想变压器无能量损失）解题。

5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。

6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。

7．会计算电能输送的有关问题。

8．了解科学技术与社会的关系。

【要点梳理】要点一、 变压器的原理1．构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。

是用来改变交流电压的装置（单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示）。

2．工作原理变压器的变压原理是电磁感应。

如图所示，当原线圈上加交流电压U 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。

如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。

由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。

其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能。

要点诠释：（1）在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。

（2）互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。

（3）变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。

要点二、 理想变压器的规律 1．理想变压器没有漏磁（磁通量全部集中在铁芯内）和发热损失（原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计）的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。

要点诠释：（1）因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率。

交变电流高考第一轮复习第十四单元　变压器　电能的输送1必备知识2关键能力第2讲1理想变压器答案1D理想变压器2远距离输电2远距离输电A答案考点一理想变压器基本规律的应用答案解析AD 理想变压器基本规律的应用考点一解析理想变压器基本规律的应用考点一答案解析AC 理想变压器基本规律的应用考点一考点一解析理想变压器基本规律的应用考点二理想变压器的动态分析答案解析理想变压器的动态分析考点二解析理想变压器的动态分析考点二答案解析理想变压器的动态分析考点二解析理想变压器的动态分析考点二答案解析理想变压器的动态分析考点二解析理想变压器的动态分析考点二方法理想变压器的动态分析考点二答案解析理想变压器的动态分析考点二解析理想变压器的动态分析考点二考点三两种特殊的变压器答案解析考点三两种特殊的变压器解析考点三两种特殊的变压器方法考点三两种特殊的变压器答案解析考点三两种特殊的变压器解析考点三两种特殊的变压器考点四远距离输电问题答案解析考点四远距离输电问题解析考点四远距离输电问题方法考点四远距离输电问题答案解析考点四远距离输电问题解析考点四远距离输电问题答案解析考点四远距离输电问题解析考点四远距离输电问题方法考点四远距离输电问题谢谢观赏。

2022年高考物理一轮复习考点优化训练专题：42 变压器电能的输送一、单选题1．（2分）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。

其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。

则电流互感器（）A．是一种降压变压器B．能测量直流电路的电流C．原、副线圈电流的频率不同D．副线圈的电流小于原线圈的电流2．（2分）某同学设计了如图所示的变压器，在直铁棒的上端和下端分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈，上端线圈两端连接交流电源u=68sin314t(V)，下端线圈两端连接交流电压表。

由于受材料的限制，该变压器存在严重的漏磁现象，则交流电压表的读数可能是（）A．4V B．12V C．17V D．192V3．（2分）如图所示的电路，电感线圈的电阻不计，电阻R1>R2，开关S闭合，电路达到稳定时通过电阻R1、R2的电流分别为I1和I2，则断开开关S的瞬间，（）A．通过电阻R1电流是自a向bB．通过电阻R1的电流大于I1C．通过电阻R1的电流小于通过电阻R2的电流D．通过电阻R1的电流大于通过电阻R2的电流4．（2分）如图所示，两灯泡A1、A2相同，A1与一理想二极管D连接，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计。

下列说法正确的是（）A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮B．断开S的瞬间，A1会立即熄灭C．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭D．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同5．（2分）如图所示电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（）A．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭B．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮C．断开S时，L1立刻熄灭，L2过一会熄灭D．闭合S时，L1先亮，L2后亮，最后一样亮6．（2分）“三农”问题是关系我国国计民生的根本问题，为减少远距离输电的损耗从而降低电费，减轻农民负担，近年来对农村电网进行了改造升级，可采取的措施是（）A．提高输送的电功率B．应用超导体材料做输电线C．减小输电导线的横截面积D．提高高压输电的电压7．（2分）如图所示，为远距离输电的示意图。

专题12.2 变压器、电能的输送1．（2017北京，16）如图所示，理想变压器的原线圈接在(V)u t =π的交流电源上，副线圈接有55R =Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是A ．原线圈的输入功率为B ．电流表的读数为1AC ．电压表的读数为D ．副线圈输出交流电的周期为50s 【答案】B2.(2016·全国乙卷T 16)一含有理想变压器的电路如图11所示，图中电阻R 1、R 2和R 3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11A ．2B ．3C ．4D ．5【答案】B【解析】设原、副线圈的匝数比为k ，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I 时，副线圈电流为kI ；原线圈电流为4I 时，副线圈电流为4kI .根据变压器的输入功率等于输出功率得UI －I 2R 1＝(kI )2(R 2＋R 3)4UI －(4I )2R 1＝(4kI )2R 2联立两式代入数据解得k ＝3选项B 正确．3.(2016·全国丙)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10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是( )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 的电功率之比为9∶1D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶9 【答案】AD4.(2015全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U .原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13【答案】A【解析】设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，则I 1I 2＝n 2n 1＝13，故k ＝I 21RI 22R ＝19.设原线圈两端的电压为U 1，则U 1U ＝n 1n 2＝31，故U 1＝3U ，而原线圈上电阻分担的电压为13U ，故U3＋3U ＝220 V ，解得U＝66 V ．选项A 正确．5. (2014全国卷Ⅱ)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2.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U ab 和U cd ，则( )A ．U ab ∶U cd ＝n 1∶n 2B ．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U cd 越大D ．将二极管短路，电流表的读数加倍 【答案】BD6.（2012新课标）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。

5 电能的输送1.(2018·江苏南京期中)远距离输送交变电流都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV高得多的电压进展输电.采用高压输电的优点是( C )A.可提高用户端电压B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度解析:采用高压输电减小了输电电流,可减少能量损失,但不能改变交变电流的频率和输电速度,用户端电压由降压变压器决定,应当选项C正确.2.某用电器离供电电源的距离为l,线路上的电流为I.假设要求线路上的电压降不超过U.输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是( C )A.B.I2ρ C. D.解析:因为导线的总长度为2l,所以电压降U=IR=Iρ,解得S=,应当选项C正确.3.(2019·安徽芜湖检测)如下列图为远距离输电线路的示意图,假设发电机的输出电压不变,如此如下表示中正确的答案是( C )A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析:变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A,B错误;用户用电器总电阻减小,据P=,消耗功率增大,输电线中电流增大,线路损失功率增大,选项C正确;升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压,选项D错误.4.远距离输电中,当输送的电功率为P,输送电压为U时,输电线上损失的电功率为ΔP,假设输送的电功率增加为4P,而输电线中损失的电功率减为,输电线电阻不变,那么输电电压应增为( C )A.32UB.16UC.8UD.4U解析:根据题意知ΔP=()2·r,ΔP=()2·r得U′=8U,故C正确.5.(多项选择)如图为模拟远距离输电电路,两理想变压器的线圈匝数n1=n4<n2=n3,A1,A2,A3为一样的理想交流电流表.当a,b端接入低压交流电源时,如此( AC )A.A1,A3的示数相等B.A1,A2,A3的示数相等C.A1的示数大于A2的示数D.A2的示数大于A3的示数解析:因为=,=,n1=n4<n2=n3,故I1>I2,I4>I3,即A1的示数大于A2的示数,A2的示数小于A3的示数;又I2=I3,所以I1=I4,即A1,A3的示数相等,选项A,C正确,B,D错误.6.(2019·湖北宜昌检测)“西电东送〞工程中,为了减少输电损耗,必须提高输电电压.从西部某电站向华东某地区输送的电功率为 106 kW,输电电压为 1 000 kV,输电线电阻为100 Ω.假设改用超导材料作为输电线,如此可减少输电损耗的功率为( A )A.105 kWB.104 kWC.106 kWD.103 kW解析:输电电流I=,输电线路损失的电功率P损=I2R=()2R=1×105kW;当改用超导输电时,就不损失电能,因此减少的输电损耗就等于P损,故A正确.7.(2019·江西景德镇检测)某发电站的输出功率为 104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向 80 km 远处用户供电.输电线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%.求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失.解析:(1)导线电阻r=ρ=Ω=25.6 Ω输电线路损失功率为输出功率的4%,如此4%P=I2r代入数据得I=125 A由理想变压器P入=P出与P=UI得输出电压U== V=8×104 V.(2)输电线路上电压损失U′=Ir=125×25.6 V=3.2×103 V.答案:(1)8×104 V (2)3.2×103 V8.(2019·湖南岳阳检测)关于高压直流输电,如下说法正确的答案是( A )A.高压直流输电系统在输电环节是直流B.变压器能实现直流电和交流电的转换C.稳定的直流输电存在感抗和容抗引起的损耗D.直流输电时,要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题解析:直流输电在发电环节和用电环节是交流,而输电环节是直流,A正确;换流器的功能是实现交流电和直流电的转换,B错误;稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗,不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题,C,D错误.9.(2018·江苏徐州检测)(多项选择)为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.假设在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,如此除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( AD )A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为U解析:输电线上的热耗功率P线=I2R线,热耗功率由P变为9P,如此电流由I变为3I,选项A正确.输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压为U,选项D正确.10.(2019·江西赣州检测)如下列图,某发电机输出功率是100 kW,输出电压是250 V,从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220 V,如此升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( C )A.16∶1 190∶11B.1∶16 11∶190C.1∶16 190∶11D.16∶1 11∶190解析:输电线损失功率P损=100×103×5% W=5×103 W,所以,输电线电流I2==25 A,升压变压器原线圈电流I1==400 A,故升压变压器原、副线圈匝数比==.升压变压器副线圈两端电压U2=U1=4 000 V,输电线损失电压U损=I2R总=200 V,降压变压器原线圈电压U3=U2-U损= 3 800 V,故降压变压器原、副线圈匝数比为==,应当选项C正确.11.(2019·安徽合肥检测)如下列图,(甲)是远距离输电线路的示意图,(乙)是发电机输出电压随时间变化的图象,如此( D )A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由u t图象可知,交流电的周期T=0.02 s,故频率f==50 Hz,选项A错误;交流电压的最大值 U m=500 V,故有效值U==250 V,选项B错误;输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定,选项C错误;当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的电流减小,根据=,原线圈(输电线)上的电流减小,根据P=R,输电线损失的功率减小,选项D正确.12.如图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的原、副线圈匝数分别为n1,n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U max sin ωt的交流电源,假设输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,如此输电线上损失的电功率为( C )A.()B.()C.4()2()2rD.4()2()2r解析:由瞬时值表达式知,原线圈电压的有效值U1=,根据理想变压器的电压规律可得=,由理想变压器的输入功率等于输出功率得P=I2U2,输电线上损失的电功率P损=·2r,联立可得P损=4()2()2r,故C正确.13.某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9 kW,输出电压为500 V,输电线的总电阻为10 Ω,允许线路损耗的功率为输出功率的4%,求:(1)村民和村办小企业需要220 V电压时,所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?(不计变压器的损耗)(2)假设不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率是多少?解析:(1)建立如下列图的远距离输电模型.由线路损耗的功率P线=R线,可得I线== A=6 A,又因为P输出=U2I线,所以U2== V=1 500 V,U3=U2-I线R线=(1 500-6×10)V=1 440 V,根据理想变压器规律===,===所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2)假设不用变压器而由发电机直接输送(模型如下列图),由P输出=UI线′,可得I线′== A=18 A所以线路损耗的功率P线=I线′2R线=182×10 W=3 240 W用户得到的电压U用户=U-I线′R线=320 V用户得到的功率P用户=P输出-P线=(9 000-3 240)W=5 760 W.答案:(1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W。

高考物理复习知识点：变压器电能的输送学无止境，高中是人生成长变化最快的阶段，所以应该用心去想，去做好每件事，为大家整理了高考物理复习知识点：变压器电能的输送,希望可以帮助到更多学子。

高考物理复习知识点：变压器电能的输送1.如图13-2-1所示是一台理想自耦变压器，在a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想交流电流表和交流电压表。

若将调压端的滑动头P向上移动，则A.电压表V的示数变大B.变压器的输出功率变大C.电流表A的示数变小D.电流表A的示数变大2.如图13-2-2所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=220匝，交流电源的电压u= V，电阻R=44，电压表、电流表均为理想电表，则下列说法错误的是( )A.交流电的频率为50HzB.电流表A1的示数为0.2AC.电流表A2的示数约为1.4AD.电压表的示数为44V3.如图13-2-3所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表.开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是( )A.原线圈两端P、Q间的输入电压减小B.等效电阻R上消耗的功率变大C.原线圈中电流表示数变大D.灯泡L1和L2变亮4.下列各图是电子技术中的常用电路，其中乙图中的电容器的电容C较小，丙图中的电容器的电容C较大.a、b是部分电路的输入端，其中输入的高频成分用～～表示，低频成分用～表示，直流成分用-表示.关于负载电阻R中得到的电流特征，下列说法中正确的是( )A.图甲中R得到的是交流成分B.图乙中R得到的是高频成分C.图乙中R得到的是低频成分D.图丙中R得到的是直流成分5.在微波炉是人类为解决人类在太空中生活需要加热食品发明的新型炉灶，现在这种炉灶已经走进了寻常百姓家，微波炉中的变压系统中有如图13-2-5所示的变压器，当原线圈绕组n1上加220V、50HZ的正弦交流电压时，在副线圈绕组n2上产生了3.4V的低压交变电压，在另一副线圈绕组n3上产生V的高压交变电压，若微波炉中的变压器可以视为理想变压器，则其原、副线圈绕组中的下列物理量一定相等的是( )①交流电的频率; ②交变磁通量的最大值; ③交流电的传播速度; ④交变磁通量的变化量; ⑤交流电的最大值; ⑥交流电的周期; ⑦电功率A.①③⑤⑥⑦ B。

7 电能的输送[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解输电线上电能损失的影响因素。

2.了解远距离高压输电的原理.3。

了解直流输电．科学思维：1.体会降低输电损耗的两个途径，能分析并计算高压输电的损耗情况。

2.了解远距离输电系统，知道其典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题,进行定量计算．一、电能输送中的电压损失和电能损耗1．电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值，ΔU＝U－U′＝Ir.2．功率损失：输电线路的功率损失，ΔP＝I2r，r为输电线电阻．3．减小电压、功率损失的方法：（1)减小电阻：由r＝ρ错误!可知，输电距离一定时，使用电阻率小的材料，增大导线横截面积可减小电阻．（2)提高输送电压：由P＝UI可知,当输送功率一定时，升高电压可以减小电流,即采用高压输电．二、远距离输电系统目前世界各国都采用电网供电，在发电站内用升压变压器升压，然后再进行高压输电，在用电区通过降压变压器降到所需电压．三、直流输电当交流输电功率很大时，导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大;同一电网的发电机同步运行，技术上存在困难，所以有些大功率输电线路采用直流输电．1．判断下列说法的正误．（1）输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比,与输电线电流的平方成正比．( √)(2）由P＝错误!可知,输电电压越小，输电线上的电功率损失就越小．( ×）(3）使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．（√）(4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n,降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．（×)2．输电线的总电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为________．答案U22∶U12一、电能输送中的电压损失和电能损耗如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r （在图中把导线电阻集中画为r)．那么：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？（3）输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径?答案（1）U′＝U－ΔU＝U－错误!r.（2）不相等,由能量守恒知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和．（3）由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因．功率损失表达式：ΔP＝I2r＝错误!r，所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r;②减小输电电流I，即提高输电电压U。

第20天 变压器 电能输送 （预习篇）1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．4.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.5.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.6.了解交变电流从发电站到用户的输电过程．一、变压器的原理1．构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作 ，与负载连接的线圈叫作 ．2．原理： 现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的 也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 ．二、电压与匝数的关系1．理想变压器：没有 的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．2．电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的 ，即U 1U 2＝n 1n 2. 3．两类变压器副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作 变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作 变压器．三、变压器中的能量转化原线圈中电场的能量转变成 的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了 的能量．四、输送电能的基本要求1．可靠：指 可靠地工作，故障少．2．保质：保证电能的质量—— 和 稳定．3．经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 ．五、降低输电损耗的两个途径1．输电线上的功率损失：P＝，I为输电电流，r为输电线的电阻．2．降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率的金属材料，还要尽可能导线的横截面积．(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．六、电网供电1．远距离输电的基本原理：在发电站内用变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过变压器降到所需的电压．2．电网：通过网状的输电线、，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电．3．电网输电的优点(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的．(2)减小断电的风险，调剂不同地区的平衡．(3)合理调度电力，使的供应更加可靠，质量更高．一、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系例题1.如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻R L＝110 Ω，A、B端电压u1＝2202sin 100πt(V)．下列说法正确的是()A．副线圈输出的交流电的频率为25 HzB．电压表的示数为55 2 VC．电流表的示数为1.0 AD．变压器输入功率为27.5 W解题归纳：1．功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．2．电流关系(1)只有一个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2或I 1I 2＝n 2n 1. (2)当有多个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…或n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…3．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1(只有一个副线圈时)． 4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 出→P 入→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.二、输电线上的电压和功率损失例题2. 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)在(1)情况下，某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它与输出功率的比值是多少？(3)若将输出电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它与输出功率的比值是多少？解题归纳：1．输电线上的电压损失(如图)ΔU ＝U －U ′＝Ir ＝P Ur . 2．输电线上的功率损失(如图2)(1)ΔP ＝I 2r ，其中I 为输电线上的电流，r 为输电线的电阻．(2)ΔP ＝ΔU ·I 或ΔP ＝(ΔU )2r，其中ΔU 为输电线上的电压损失． 3．减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r ，根据r ＝ρL S，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S ，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．(2)减小输电电流I ，根据I ＝P U，在输送功率P 一定，输电线电阻r 一定的条件下，输电电压提高到原来的n 倍，输送电流可减为原来的1n ，输电线上的功率损耗将降为原来的1n2.1. (多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U 的交流电源上．则( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表的读数变小2. (多选)(2020·全国卷Ⅱ)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU .在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( )A ．ΔP ′＝14ΔP B ．ΔP ′＝12ΔP C ．ΔU ′＝14ΔU D ．ΔU ′＝12ΔU（建议用时：30分钟）一、单选题 1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2t (V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是（ ）A ．电流表的示数为1 AB ．原线圈的输入功率为C ．电压表的示数为D ．副线圈输出交流电的周期为50 s2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u =200sin 100πt （V ），设理想交流电压表V 1、V 2的示数分别是U 1、U 2；理想交流电流表A 1、A 2的示数分别是1I 、2I 。