高考物理复习专题理想变压器远距离输电
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专题二十九:变压器远距离输电年级:高三学科:物理导学案编号:73号一、课前预习单教材回扣·夯实基础一、理想变压器1.构造和原理(如图所示)(1)主要构造:由、和组成.(2)工作原理:电磁感应的2.理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器基本关系功率关系电压关系电流关系频率关系3.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器,如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示.(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、远距离输电1.输电过程(如图所示)电厂→升压变压器→高压线路→降压变压器→用户.2.功率损失(1)ΔP=P-P′.(2)ΔP==ΔU2 R.3.电压损失(1)ΔU=U-U′(2)ΔU=4.输送电流(1)I=P U.(2)I=U-U′R.[易混易错·判一判](1)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用.( )(2)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.( )(3)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.()(4)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之减小.()(5)增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失.( )(6)高压输电通过减小输电电流来减少电路的发热损耗.()(7)在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越大.()二、课中探究单透析考点·多维突破考点一理想变压器基本规律的应用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.例 1 [2016·全国卷Ⅲ](多选)如图,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方法技巧处理变压器的原线圈与电阻串联后接入交流电压问题的思路 (1)要注意明确电路结构,知道开关通断时电路的连接方式. (2)明确输入电压与总电压之间的关系.(3)根据电压之比等于匝数之比、电流之比等于匝数的反比列式.三、达标检测单多维练透1.(多选)如右图,一理想变压器原副线圈匝数之比为4:1,原线圈两端接入一正弦交流电源;副线圈电路中R 为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理想电表.下列结论正确的是( )A .若电压表读数为6 V ,则输入电压的最大值为24 2 VB .若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表的读数减小到原来的一半C .若输入电压不变,负载电阻的阻值增加 到原来的2倍,则输入功率也增加到原来的2倍D .若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增 加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的4倍2.[2018·天津卷,4]教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12,则( )A .R 消耗的功率变为12PB .电压表V 的读数为12U C .电流表A 的读数变为2I D .通过R 的交变电流频率不变3.[2016·全国卷Ⅰ]一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,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() A.2B.3C.4 D.5。
课时作业 变压器远距离输电.1.在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器.如图所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是( )A B C D2.(双选)一个探究性学习小组利用示波器绘制出了一个原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器的副线圈两端输出电压u 随时间t 变化的图象如图所示(图线为正弦曲线),则下列说法错误的是( )A .该变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u =20sin100t VB .接在副线圈两端的交流电压表的示数为7.1 VC .该变压器原线圈输入频率为50 HzD .接在副线圈两端阻值为20 Ω的白炽灯消耗的功率为2.5 W3.一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1,当原线圈输入u =220 2sin100πt V 的交变电压时,下列说法正确的是( )A .副线圈两端电压为10 2 VB .变压器原副线圈的电压频率之比为22∶1C .副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时,通过电阻的电流为1 AD .副线圈接一阻值为10 Ω的电阻时,原线圈中输入功率为1 W4.(双选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,电阻R =22 Ω,各电表均为理想电表.原线圈输入电压的变化规律如图乙所示.下列说法正确的是( )A .该输入电压的频率为100 HzB .电压表的示数为22 VC .电流表的示数是1 AD .电阻R 消耗的电功率是22 W 甲 乙5.如图所示是一种理想自耦变压器示意图.线圈绕在一个圆环形的铁芯上,P 是可移动的滑动触头.AB 间接交流电压u ,输出端接有两个相同的灯泡L 1和L 2,Q 为滑动变阻器的滑动触头.当开关S 闭合,P 处于如图所示的位置时,两灯均能发光.下列说法正确的是( )A .P 不动,将Q 向右移动,变压器的输入功率变大B .Q 不动,将P 沿逆时针方向移动,变压器的输入功率变大C .P 不动,将Q 向左移动,两灯均变暗D .P 、Q 都不动,断开开关S ,L 1将变暗6. 图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2=5∶1,电阻R =20 Ω,L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡,S 1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交变电源,输入电压u 随时间t 的变化关系如图K45-6乙所示.现将S 1接1、S 2闭合,此时L 2正常发光.下列说法正确的是( )A .输入电压u 的表达式为u =202sin50πt VB .只断开S 2后,L 1、L 2均正常发光C .只断开S 2后,原线圈的输入功率增大D .若S 1换接到2后,R 消耗的电功率为0.8 W7.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n ,原线圈接正弦交流电压U ,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后,电流表读数为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 .变压器的输入功率为UI nC .电动机消耗的功率为I 2RD .电动机两端电压为IR8.如图K45-7所示,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为U ,额定功率为P ,变压器为理想变压器,现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比n 1∶n 2、电源电压U 1分别为( )A .1∶2 2UB .1∶2 4UC .2∶1 4UD .2∶1 2U答案与解析【基础热身】1.A [解析] 电流互感器要把大电流变为小电流,因此原线圈的匝数少,副线圈的匝数多;同时监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中.2.AC [解析] 由图象知,输出电压的峰值为10 V ,周期为0.04 s ,由电压与匝数比关系知,输入电压峰值为20 V ,交变电压的频率为f =1T =25 Hz ,角频率ω=2πT=50π rad/s ,输入电压的瞬时值表达式为u =20sin50πt V ,选项A 、C 错误;输出电压的有效值为U 2=U 2 m 2=5 2 V =7.1 V ,选项B 正确;电灯的功率为P =U 22R=2.5 W ,选项D 正确. 3.C [解析] 变压器副线圈电压U 2=U 1·n 2n 1=10 V ,原副线圈的电压频率相等,通过电阻的电流为I 2=U 2R=1 A ,原线圈中输入功率等于电阻消耗的功率,P =I 2U 2=10 W.4.BD [解析] 由图象可知,原线圈输入电压的周期T =0.02 s ,频率为f =50 Hz ,选项A 错误;原线圈输入电压的有效值为220 V ,副线圈的输出电压为22 V ,选项B 正确;电阻R 消耗的电功率是P =22222W =22 W ,电流表的示数是I =22220A =0.1 A ,选项C 错误,D 正确. 【技能强化】5.B [解析] P 不动,则变压器输出电压不变,将Q 向右移动,电阻R 变大,据P 出=U 22R +R 灯得变压器的输出功率变小,选项A 错误;Q 不动,电阻R 不变,将P 沿逆时针方向移动,则变压器输出电压变大,据P 出=U 22R +R 灯得变压器的输出功率变大,选项B 正确;P 不动,输出电压不变,将Q 向左移动,电阻R 变小,变压器的输出功率变大,据P 出=I 2U 2得I 2变大,两灯均变亮,选项C 错误;P 、Q 都不动,断开开关S ,则总电阻变大,变压器的输出功率变小,输出电流变小,滑动变阻器的电压变小,所以灯L 1两端的电压变大,L 1将变亮,选项D 错误.6.D [解析] 由图乙,T =0.02 s ,所以ω=2πT=100π rad/s ,u =E m sin ωt =202sin100πt V ,A 错;只断开S 2,副线圈电压U 2不变,但副线圈总电阻R 副增大,流过L 1、L 2的电流减小且每个小灯泡两端的电压小于其额定电压,无法正常发光,由P 副=U 22R 副可得,副线圈的功率减小,副线圈的功率决定原线圈的功率,所以原线圈的输入功率减小,BC 错;由U 1U 2=n 1n 2得U 2=4 V ,所以S 1接到2后,R 消耗的电功率P =U 22R =4220W =0.8 W ,D 正确.7.B [解析] 根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比可知,副线圈两端电压为U n,根据原、副线圈电流比等于匝数反比可知,原线圈中电流为I n ,变压器的输入功率为UI n ,电动机的热功率为I 2R ,总功率是UI n,选项B 正确,AC 错误;因电动机不是纯电阻,欧姆定律不成立,所以电压不等于IR ,选项D 错误.8.C [解析] 变压器原、副线圈电压与匝数成正比,电流与匝数成反比;电源电压等于原线圈电压与两个串联灯泡电压之和.。
取夺市安慰阳光实验学校专题48 理想变压器远距离输电1.理解变压器的原理,会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算.2.能够对变压器进行动态分析.3.会分析计算远距离输电问题. 一、理想变压器 1. 工作原理 互感现象. 2. 基本关系式(1)功率关系:P 入=P 出.(2)电压关系:只有一个副线圈时,2121n nU U =;有多个副线圈时,332211n U n Un U ===….(3)电流关系:只有一个副线圈时,1221n n I I =. 由P 入=P 出及P =UI 推出有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+….3. 几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器.(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器:用来把高电压变成低电压.电流互感器:用来把大电流变成小电流.4. 理想变压器的理解(1)没有能量损失; (2)没有磁通量损失. 二、远距离输电1. 输电过程(如图所示) 2.输送电流 (1)I =PU ;(2)I =U -U ′R. 3.输电导线上的能量损失:主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q =I 2Rt .4.电压损失(1)ΔU =U -U ′;(2)ΔU =IR . 5. 功率损失(1)ΔP =P -P ′;(2)ΔP =I 2R =(P U)2R6. 降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻,由电阻定律R =ρlS可知,在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积.(2)减小输电导线中的输电电流,由P =UI 可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流.考点一 理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1. 基本关系 (1)P 入=P 出;(2) 2121n nU U =,有多个副线圈时,仍然成立.(3)1221n n I I =,电流与匝数成反比,只对一个副线圈的变压器适用.有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系.(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同. 2. 制约关系(1)电压:副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定. (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定. 3.两种特殊的变压器模型 (1)自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型,自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用.(2)互感器分为:电压互感器和电流互感器,比较如下:电压互感器电流互感器原理图原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测高流电路中 副线圈的连接 连接电压表连接电流表互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 利用的公式2121n n U U = I 1n 1=I 2n 2★重点归纳★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U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值. 2.解决变压器问题的三种思路(1)电压:变压器原、副线圈的电压之比为2121n n U U =;当变压器有多个副线圈时,332211n U n U n U ===…. (2)功率:理想变压器的输入、输出功率为P 入=P 出,当变压器有多个副线圈时,P 1=P 2+P 3+….(3)电流:由UPI =知,对只有一个副线圈的变压器有1221n n I I =,当变压器有多个副线圈时有n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+….★典型案例★(多选)理想变压器原线圈a 匝数n 1=200匝,副线圈b 匝数n 2=100匝,线圈a 接在u =442sin314tV 的交流电源上,“12V,6W”的灯泡恰好正常发光,电阻R 2=16Ω,电压表V 为理想电表。
2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题67变压器及远距离输电导练目标导练内容目标1理想变压器原理与基本关系目标2理想变压器的动态分析目标3远距离输电【知识导学与典例导练】一、理想变压器原理与基本关系【例1】如图为日常生活中常见的点火装置原理图,先将1.5V 直流电压通过转换器转换为正弦式交变电压6sin V u t ω=(),然后将其加在理想变压器的原线圈n 1上,当副线圈n 2两端电压达到12kV 以上时放电针之间空气被击穿,从而引发电火花点燃气体。
下列说法正确的是()理想变压器没有能量损失(铜损、铁损),没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,P 入=P 出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比,U 1∶U 2=n 1∶n 2,与负载的多少无关电流关系只有一个副线圈时,I 1∶I 2=n 2∶n 1;有多个副线圈时,由P 入=P 出即I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3+…+I n U n 得I 1n 1=I 2n 2+I 3n 3+…+I n n n频率关系f 1=f 2(变压器不改变交流电的频率)处理技巧等效电阻2122n R R n =等效A .原线圈两端所接交流电压表的读数为4.24VB .副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率不相等C310D .要实现点火则副线圈与原线圈的匝数比至少大于2000【答案】AD【详解】A .根据题意可知,原线圈两端电压的最大值为m 6V U =则有效值为4.24V U ==≈有即电压表示数为4.24V ,故A 正确;B .变压器不能改变频率,故副线圈中交流电压与原线圈中交流电压频率相等,故B 错误;CD .当变压器副线圈电压的瞬时值大于12000V 时,就会在放电针间引发电火花进而点燃气体,转换器所输出的正弦式交变电压最大值为6V ,根据电压与匝数成正比,所以实现点火的条件是211200020006n n ==故C 错误,D 正确。
专题45 理想变压器远距离输电(讲)1.交变电流的产生及其各物理量的变化规律,应用交流电的图象解决问题. 2.利用有效值的定义,对交变电流的有效值进行计算.3.理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用,变压器动态变化的分析方法. 4.远距离输电的原理和相关计算.5.传感器的简单使用,能够解决与科技、社会紧密结合的问题.6.高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”:①突出考查交变电流的产生过程;②突出考查交变电流的图象和交变电流的四值;③突出考查变压器,对变压器的原理理解的同时,还要掌握变压器的静态计算和动态分析,远距离输电也要重视。
对本专题知识点高考每年必考.命题频率较高的知识点 有交变电流的变化规律(包括图象)、最大值与有效值等,以选择题的形式出现。
变压器的原理,电压比、电流比及功率关系是考查的重点;将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题,或考查与本章知识有关的实际应用。
1.理解变压器的原理,会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算. 2.能够对变压器进行动态分析. 3.会分析计算远距离输电问题.一、理想变压器 1.工作原理 互感现象. 2.基本关系式(1)功率关系:P 入=P 出.(2)电压关系:只有一个副线圈时,2121n n U U =;有多个副线圈时,332211n U n Un U ===…. (3)电流关系:只有一个副线圈时,1221n n I I =. 由P 入=P 出及P =UI 推出有多个副线圈时,U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+….3.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器.(2)互感器⎩⎪⎨⎪⎧电压互感器:用来把高电压变成低电压.电流互感器:用来把大电流变成小电流.4.理想变压器的理解 (1)没有能量损失; (2)没有磁通量损失. 二、远距离输电1.输电过程(如图所示)2.输送电流 (1)I =P U ;(2)I =U -U ′R. 3.输电导线上的能量损失:主要是由输电线的电阻发热产生的,表达式为Q =I 2Rt . 4.电压损失(1)ΔU =U -U ′;(2)ΔU =IR . 5.功率损失(1)ΔP =P -P ′;(2)ΔP =I 2R =(PU)2R 6.降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻,由电阻定律R =ρl S可知,在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应采用电阻率小的材料,也可以增加导线的横截面积.(2)减小输电导线中的输电电流,由P =UI 可知,当输送功率一定时,提高输电电压,可以减小输电电流.考点一 理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1.基本关系 (1)P 入=P 出;(2)2121n n U U =,有多个副线圈时,仍然成立. (3)1221n n I I =,电流与匝数成反比,只对一个副线圈的变压器适用.有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系.(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同,磁通量变化率也相同,频率也就相同. 2.制约关系(1)电压:副线圈电压U 2由原线圈电压U 1和匝数比决定. (2)功率:原线圈的输入功率P 1由副线圈的输出功率P 2决定. (3)电流:原线圈电流I 1由副线圈电流I 2和匝数比决定. 3.两种特殊的变压器模型 (1)自耦变压器高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型,自耦变压器(又称调压器),它只有一个线圈,其中的一部分作为另一个线圈,当交流电源接不同的端点时,它可以升压也可以降压,变压器的基本关系对自耦变压器均适用. (2)互感器分为:电压互感器和电流互感器,比较如下:★重点归纳★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U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值. 2.解决变压器问题的三种思路(1)电压:变压器原、副线圈的电压之比为2121n n U U =;当变压器有多个副线圈时,332211n U n U n U ===…. (2)功率:理想变压器的输入、输出功率为P 入=P 出,当变压器有多个副线圈时,P 1=P 2+P 3+….(3)电流:由U PI =知,对只有一个副线圈的变压器有1221n n I I =,当变压器有多个副线圈时有n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+….★典型案例★(多选)如图所示,发电机中线圈的匝数为N ,线圈的面积为S ,线圈做匀速圆周运动的角速度为ω,匀强磁场的磁感应强度为B ,电流表和电压表为理想电表,定值电阻的阻值为R ,当P 在图示位置时,变压器的匝数比为11:1:2n n =,一开始线圈与磁场垂直,下列判断正确的是: ( )A .电压表的读数为2NBS ωBC .线圈由图示位置旋转四分之一周,通过电流表的电荷量为4NBSRD .P 向上移动时,电压表的示数表小,电流表示数变大 【答案】BC匝数与电流反比,电流表的示数为: 2I Rω=,故B 正确;交流发电机内电阻不计,故变压器输入电压不变,根据理想变压器的变压比公式:1122U n U n =,当P 位置向上移动,输出电压变小,故电流变小,功率变小,故输入电流也变小,故电流表读数变小,矩形线圈从图示位置经过2π时间时为2t πω=,故通过电流表的电荷量为:4BSq N N R R∆Φ==,故D错误C 正确。
专题45 理想变压器远距离输电(测)【满分:110分时间:90分钟】一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。
在每小题给出的四个选项中.1~8题只有一项符合题目要求; 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1.如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表。
设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用/表示,变阻器R相当于用户用电器的总电阻.当用电器增加时,相当于R变小,则当用电进入高峰时:()A.电压表V1、V2的读数均不变,电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小B.电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数减小C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D.线路损耗功率不变【答案】C【名师点睛】此题是关于远距离输电线路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
注意升压变压器的初级电压由发电机决定,次级电压由初级电压和匝数比决定.2.如图所示,匀强磁场的磁感应强度25Bπ=。
单匝矩形线圈面积S=1m2。
电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。
线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接,○A为交流电流表。
调整副线圈的滑动触头P,当变压器原、副线圈匝数比为1:2时,副线圈电路中标有“36V 36W”的灯泡正常发光。
以下判断正确的是:()A .电流表的示数为1AB .矩形线圈产生电动势的最大值为18VC .从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间变化的规律为182sin 90e t π=(V )D .若矩形线圈转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P 适当下移【答案】C【名师点睛】本题关键是明确交流发电机的瞬时值、有效值、最大值的区别和求解方法,同时要结合变压器的变压比和变流比公式列式求解。
1.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n 2=4∶1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R 相连组成闭合回路.当直导线AB 在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时,安培表A 1的读数是12毫安,那么安培表A 2的读数是( )A .0B .3毫安C .48毫安D .与R 值大小有关2.在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上.当通以交变电流时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂.已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1.在不接负载的情况下 ( )A .当线圈1输入电压220V 时,线圈2输出电压为110VB .当线圈1输入电压220V 时,线圈2输出电压为55VC .当线圈2输入电压110V 时,线圈1输出电压为220VD .当线圈2输入电压110V 时,线圈1输出电压为110V3.如图,理想变压器原副线圈匝数之比为4:1,原线圈接入一电压为u =U 0sin ωt 的交流电源,副线圈接一个R =27.5Ω的负载电阻.若U 0=2202V ,ω=100πrad/s ,则下述结论正确的是( )A .副线圈中电压表的读数为55VB .副线圈中输出交流电的周期为1100πs C .原线圈中电流表的读数为0.5AD .原线圈中的输入功率为1102W4.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P 为滑动变阻器的触头( )A .副线圈输出电压的频率为50HzB .副线圈输出电压的有效值为31VC .P 向右移动时,原、副线圈的电流比减小D .P 向右移动时,变压器的输出功率增加5.如图所示,一台有两个副线圈的变压器.原线圈匝数n1=1100匝,接入电压U1=220V 的电路中.(1)要求在两组副线圈上分别得到电压U2=6V ,U3=110V ,它们的匝数分别为多少?(2)若在两副线圈上分别接上“6V 、20W ”、“110V 、60W ”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?6.在家用交流稳压器中,变压器的原、副线圈都带有滑动头,如图所示,当变压器输入电压发生变化时,可上下调节P1、P2的位置,使输出电压稳定在220V上.现发现输出电压低于220V,下列措施不正确的是( ) A.P1不动,将P2向上移B.P2不动,将P1向下移C.将P1向上移,同时P2向下移D.将P1向下移,同时P2向上移7.如图是一个带有两个副线圈的理想变压器,今将原线圈接至稳压交流电源上,副线圈L1的匝数为n1,副线圈L2的匝数为n2.当L2两端断开,电阻R接到L1两端时,电流表的示数为I1;当L1两端断开,R接到L2两端时,电流表示数为I2,当L1、L2都接上R时,电流表的示数为I3,求I1∶I2∶I3=?8.汽车消耗的主要燃料是柴油和汽油.柴油机是靠压缩汽缸内的空气点火的;而汽油机做功冲程开始时,汽缸中汽油和空气的混合气是靠火花塞点燃的.但是汽车蓄电池的电压只有12V,不能在火花塞中产生火花,因此,要使用如图所示的点火装置,此装置的核心是一个变压器,该变压器的原线圈通过开关连到蓄电池上,副线圈接到火花塞的两端,开关由机械控制,做功冲程开始时,开关由闭合变为断开,从而在副线圈中产生10000V以上的电压,这样就能在火花塞中产生火花了.下列说法中正确的是( )A.柴油机的压缩点火过程是通过做功使空气的内能增加的B.汽油机点火装置的开关若始终闭合,副线圈的两端也会有高压C.接该变压器的原线圈的电源必须是交流电源,否则就不能在副线圈中产生高压D.汽油机的点火装置中变压器的副线圈匝数必须远大于原线圈的匝数9.如图,理想变压器原线圈中输入电压U1=3300V,副线圈两端电压U2为220V,输出端连有完全相同的两U=2V.求:个灯泡L(1)原线圈n1等于多少匝?(2)当开关S断开时,电流表A2的示数I2=5A.则电流表A1的示数I1为多少?(3)当开关S闭合时,电流表A1的示数I1′等于多少?10.在远距离输电时,要尽量考虑减少输电线上的功率损失.有一个电站,输送的电功率P=500kW,当使用U=5kV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能表一昼夜表示数相差4800kW·h.求:(1)输电效率η和输电线总电阻r.(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电.11.某小型水电站的电能输送示意图如下。
专题45 理想变压器远距离输电(测)【满分:110分时间:90分钟】一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。
在每小题给出的四个选项中.1~8题只有一项符合题目要求; 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1.如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表。
设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用/表示,变阻器R相当于用户用电器的总电阻.当用电器增加时,相当于R变小,则当用电进入高峰时:()A.电压表V1、V2的读数均不变,电流表A2的读数增大,电流表A1的读数减小B.电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数减小C.电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变D.线路损耗功率不变【答案】C【名师点睛】此题是关于远距离输电线路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
注意升压变压器的初级电压由发电机决定,次级电压由初级电压和匝数比决定.2.如图所示,匀强磁场的磁感应强度25Bπ=。
单匝矩形线圈面积S=1m2。
电阻不计,绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动。
线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接,○A为交流电流表。
调整副线圈的滑动触头P,当变压器原、副线圈匝数比为1:2时,副线圈电路中标有“36V 36W”的灯泡正常发光。
以下判断正确的是:()A .电流表的示数为1AB .矩形线圈产生电动势的最大值为18VC .从矩形线圈转到中性面开始计时,矩形线圈电动势随时间变化的规律为182sin 90e t π=(V )D .若矩形线圈转速增大,为使灯泡仍能正常发光,应将P 适当下移【答案】C【名师点睛】本题关键是明确交流发电机的瞬时值、有效值、最大值的区别和求解方法,同时要结合变压器的变压比和变流比公式列式求解。
3.如图所示a 、b 间接入正弦交流电,理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图,R 2为热敏电阻,随着温度升高其电阻变小,所有电表均为理想电表,电流表A 2为值班室的显示器,显示通过R 1的电流,电压表V 2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R 3为一定值电阻。
当R 2所在处出现火情时,以下说法中正确的是: ( )A .V 1的示数减小,V 2的示数减小B .V 1的示数不变,V 2的示数减小C .A 1的示数增大,A 2的示数增大D .A 1的示数减小,A 2的示数减小【答案】B【名师点睛】电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
4.图甲的变压器原、副线圈匝数比为3:1,图乙是该变压器cd 输入端交变电压u 的图像,1234L L L L 、、、为四只规格均为“96V W ,”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表,以下说法正确的是: ( )A 、ab 输入端电压的瞬时值表达式为272100ab U sin t V π=()B 、ab 输入端输入功率18 ab P W =C 、电流表的示数为2A ,且四只灯泡均能正常发光D 、断开K ,电压表V 读数将变小【答案】C【解析】由输入端交变电压u 的图象,可知其最大值为272V ,有效值是27V ,副线圈电压为:11713239U U V '⨯⨯===,所以副线圈三只灯泡均能正常发光。
灯泡的额定电流:06293I A P U A ===,电流表的读数为22332I A A =⨯=,原线圈电流为212112323n I I A n ⨯⨯===,所以原线圈的灯泡也能正常发光,ab 输入端电压为292736ab U U U V =+=+=,输入端电压的瞬时值表达式为362100ab u sin t V π=(),A 错误,C 正确;四个灯泡都正常发光,所以ab 输入端输入功率4624ab P W =⨯=,故B 错误;若将K 断开,则副线圈上的输出电流将减小,所以原线圈的输入电流也减小,则流过灯泡1L 的电流减小,1L 上消耗的电压减小,所以原线圈上的电压降增大,即压表V 读数将变大,故D 错误。
【名师点睛】理想变压器是理想化模型,一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象.同时运用闭合电路殴姆定律来分析随着电阻变化时电流、电压如何变化.分析的思路先干路后支路,以不变应万变。
最后值得注意的是变压器的原线圈与灯泡串联后接入交流中,所以图象的有效值不是原线圈的有效值。
5.下图为某款电吹风的电路图,a、b、c、d为四个固定触点,可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点.触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态,n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数,该电吹风的各项参数如下表所示.下列说法正确的是:()A.变压器两线圈的匝数比n l:n2 = 13 : 15B.可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60ΩC.吹冷风时触片P与触点b、c接触D.若把电热丝截去一小段后再接入电路,电吹风吹热风时的功率不变【答案】C【名师点睛】本题考查电功率公式的应用,难点是明白触点在不同位置时电路的连接情况,还要知道电源电压不变时,电阻越小电功率越大。
6.如图所示,理想变压器有三个线圈A、B、C,已知B、C的匝数之比是n2:n3=10:1,理想电压表的示数为U,理想电流表的示数为I,灯L1、L2是完全相同的灯泡,根据以上条件不可以计算出的物理量是:()A .通过灯L l 的电流I 2B .灯L 2两端的电压U 3C .输入变压器的电功率P 1D .线圈A 两端的电压U 1【答案】D【名师点睛】本题主要考查了变压器的特点,属于两个副线圈,因它们的磁通量的变化率相同,则电压比等于线圈匝数比仍成立;而电流之比,则根据原副线圈的功率相等列式求解线圈的电流关系;难度不大,属于基础题。
7.如图甲为理想变压器的示意图,其原、副线圈的匝数比为4:1,电压表和电流表均为理想电表,R t 为阻值随温度升高而变小的热敏电阻,R 1为定值电阻.若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电.下列说法中正确的是: ( )A .输入变压器原线圈的交流电压的表达式为36250u tV π=B .变压器原、副线圈中的电流之比为4:lC .t =0.0ls 时,发电机的线圈平面位于中性面D .R t 温度升高时,变压器的输入功率变小【答案】C【解析】由图乙可知交流电压最大值U m 2V ,周期T =0.02s ,可由周期求出角速度的值为2 1000.02πωπ==,则可得交流电压u 的表达式 U 2i n100πt V ,故A 错误;变压器原、副线圈中的电流之比等于匝数的倒数比,为1:4,故B 错误.t =0.01s 时,瞬时值为零,发电机的线圈平面与磁场方向垂直,位于中性面,故C 正确;t 处温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,变压器输出功率变大,则变压器输入功率也变大,故D 错误;故选C.【名师点睛】根据图象准确找出已知量,是对学生认图的基本要求,准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系,是解决本题的关键。
8.如图所示,理想变压器原线圈接交流电源和理想交流电流表,副线圈接热水器和抽油烟机,原副线圈的匝数比为4:1,副线圈上电源的瞬时值2202sin100(V)u t π=,开关S 断开时,电流表示数是1A ,开关S 闭合时,电流表示数是1.25A ,下列说法正确的是: ( )A .交流电源输出电压的最大值是55VB .交流电源输出电压的最大值是880VC .S 闭合时,抽油烟机消耗的功率是1100WD .S 闭合时,抽油烟机消耗的功率是220V【答案】D【名师点睛】对于变压器需要掌握公式1122U n U n =、1222I n I n =,以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率,理想变压器是理想化模型,一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象.同时当电路中有变压器时,只要将变压器的有效值求出,则就相当于一个新的恒定电源,9.如图所示为一理想变压器,原副线圈的匝数比为12:3:1n n =,且分别接有阻值相同的电阻1R 和2R ,交流电源电压为U ,1R 两端电压为10U ,则此时: ( )A .R 2两端电压为103UB .R 2两端电压为30U C .R 1和R 2消耗的功率之比为1:1D .R 1和R 2消耗的功率之比为1:9【答案】AD【解析】由21U U =21n n 得,副线圈两端的电压U 2=21n n U 1,而U 1=U -10U =109U ,则R 2两端电压U 2=103U ,A 正确;由P =U 2I 2和21I I =12n n 得,R 1和R 2消耗的功率之比为1:9,D 正确。
【名师点睛】理想变压器的输入功率与输出功率相等,而副线圈与电动机相连,则电动机的输入功率等于副线圈消耗功率;电动机属于非纯电阻电路,故电动机的输入功率等于电动机的线圈消耗功率与电动机的输出功率之和。
10.如图所示,一理想变压器原线圈匝数n 1=500匝,副线圈匝数n 2=100匝,原线圈中接一交变电源,交变电源电压u =220 2s i n 100πt (V ).副线圈中接一电动机内阻为10Ω,电流表A 2示数为1 A .电表对电路的影响忽略不计,则下列说法正确的是: ( )A .此交流电的频率为100 HzB .此电动机输出功率为44 WC .电流表A 1示数为0.2 AD .如果电动机被卡住而不损坏,则电源的输出功率变为原来的4.4倍【答案】CD【解析】【名师点睛】掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系;变压器的电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,变压器的输入功率和输出功率相等;电动机不转时,可把电动机看做纯电阻来计算.11.今有某小型发电机和一理想变压器连接后给一个灯泡供电,电路如图(电压表和电流表均为理想电表)。
已知该发电机线圈匝数为N ,电阻为r ,当线圈以转速n 匀速转动时,电压表示数为U ,灯泡(额定电压为U 。
电阻恒为R )恰能正常发光,则 : ( )A .变压器的匝数比为U :U 0B .电流表的示数为20U RUC .在图示位置时,发电机线圈的磁通量为πNn U 22 D .从图示位置开始计时,变压器输入电压的瞬时值表达式为t n U u π2sin =【答案】AB【名师点睛】此题考查交流电产生和描述以及理想变压器的匝数比与电流比、电压比关系,记住理想变压器的输入功率和输出功率相等,电压与匝数成正比,电流与匝数成反比;此题计算比较麻烦,要求同学们不仅要熟练掌握公式,还要心细。