高考物理第一轮复习方略 10.2变压器 电能的输送课时提能演练（含解析） 新人教版

第二课时 变压器 电能的输送

【教学要求】

1．了解变压器的构造和原理。知道变压器的电压与匝数的关系，并能用这关系进行计算。

2．了解远距离输电的主要环节，知道远距离输电时应用高电压的道理。

【知识再现】

一、变压器

1、主要构造：（1）闭合铁芯。（2）绕在铁芯上的原、副线圈（初级、次级线圈）。

2、工作原理：电磁感应（互感）。

3、几种常用的变压器

（l）自耦变压器：如调压变压器，铁芯上只绕一个线圈，可升压，可降压。

（2）互感器

电压互感器：把高电压变成低电压，以便测量高电压。（降压变压器）

电流互感器：把大电流变成小电流，以便测定小电流。（升压变压器）

二、电能的输送

1、输送电能的基本要求：可靠（供电线路工作可靠）、保质（电压和频率稳定）、经济（输电线路的建造和运行费用低，电能损耗少）。

2、关键：减小输电线路上的电能损耗，P损=I2R。

3、方法：

①减小输电线的电阻，如采用电阻率小的材料或增大导线的横截面积。

②高压输电：在输送功率一定的条件下提高输送电压，以减小输电电流，从而减小输电导线上损失的电功率。

知识点一理想变压器的原理及基本关系式

由于理想变压器没有漏磁和能量损失，所以穿过原、副线圈的磁通量ф相等，磁通量的变化率

△ф/△t也总是相等，这种使原、副线圈产生的感应电动势与原、副线圈的匝数成正比．故变压器的工作原理是电磁感应（互感现象）．

变压器的基本规律可概括为“三变三不变”，即：可改变交流的电压、电流、等效电阻；不能改变功率、频率和直流的电压。

变压器的变压比: U1／n1 = U2／n2= U3／n3 =… = ΔU／Δn = k

变压器的变流比: n1I1=n2I2+n3I3+……

理想变压器的输入功率由输出功率决定：

2211222222111/RnUnRUUIUIP

【应用1】如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1：n2=4:1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加考点剖析

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(建议用时40分钟)

1．将输入电压为220 V，输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的理想变压器。已知原线圈匝数不变，副线圈原来是30匝，则副线圈新增匝数为( )

A．120匝 B．150匝

C．180匝 D．220匝

【解析】选A。由理想变压器的电压与匝数关系U1U2 ＝n1n2 可知，起初原、副线圈匝数分别是1 100匝和30匝，把输出电压等于30 V代入公式U1U2′ ＝n1n2′ 可得n2′＝150匝， 所以需要新增150匝－30匝＝120匝，选项A正确。

2.如图所示，理想变压器原线圈的两端a、b接正弦交流电源时，电压表V的示数为220 V，电流表A1的示数为0.20 A。已知负载电阻R＝44 Ω，则下列判断正确的是(电表均为理想交流电表)(

)

A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1

B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1

C．电流表A2的示数为0.1 A

D．电流表A2的示数为0.4 A

【解析】选B。理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝I22 R，解得I2＝U1I1R ＝220×0.2044 A＝1.0 A，所以原线圈和副线圈的匝数比n1n2 ＝I2I1 ＝1.00.20 ＝51 ，B正确，A、C、D错误。

3．(创新题)电加热器是指利用电能达到加热效果的电器。采用智能控制模式，控温精度高，可与计算机联网。如图为智能加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器。原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，通过人工智能设备调节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V，调节前后( ) 2022高考物理一轮复习 课时作业三十二 变压器 电能的输送（含解析）新人教版-2022高考物理一轮复习课时作业三十二变压器电能的输送含解析新人教版

第2讲 变压器 电能的输送

[A级－基础练]

1．用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图象如图所示，则(

)

A．变压器输入功率约为3.9 W

B．输出电压的最大值是110 V

C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin100πt＋π2 A

解析：A [由题图可知通过负载的电流最大值为Im＝0.05 A，周期T＝0.02 s，故电流的函数表达式i＝Imsin2πTt＝0.05sin 100πt(A)，D错误；理想变压器匝数比等于电压比，即 n1∶n2＝U1∶U2＝2∶1，C错误；输出电压U2＝110 V，其最大值U2m＝2U2＝1102 V，B错误；理想变压器输入功率等于输出功率，即输入功率P＝I2U2＝0.052×110 W≈3.9 W，A正确．]

2．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则( )

A．ab接MN、cd接PQ，Iab

B．ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd

C．ab接PQ、cd接MN，Iab

D．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd

解析：B [根据理想变压器的原理，线圈电流与匝数成反比，ab接MN，通过的电流较大，电流表接在cd两端，通过的电流较小，B正确．]

3．(2019·江西南昌一模)如图所示，甲图中变压器为理想变压器，其原线圈接在u＝122sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈与阻值R1＝2 Ω的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表．乙图中阻值R2＝32 Ω的电阻直接接到u＝122sin 100πt(V)的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则(

)

A．通过电阻R1的交变电流的频率为0.02 Hz

1 2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练

变压器 电能的输送

1、如图所示，边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2.二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断正确的是( )

A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sin ωt

B．变压器的输入功率与输出功率之比为2∶1

C．电压表V示数为NBωL2

D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小

解析：选C 从图示位置开始计时，e＝Emcos ωt＝NBL2ωcos ωt，A错误；变压器的输入功率等于输出功率，B错误；副线圈两端电压的最大值为2NBL2ω，电压表的示数是R两端电压的有效值，设为U，

2 2NBL2ω22R·T2＝U2R·T，解得U＝NBL2ω，C正确；若将滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数不变，电流表的示数减小，D错误．]

2、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＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻。若U0＝2202 V，ω＝100π Hz，则下述结论正确的是( )

A．副线圈中电压表的读数为552 V

B．副线圈中输出交流电的周期1100π s

C．原线圈中电流表的读数为0.5 A

D．原线圈中的输入功率为1102 W

解析：选C 由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为2202 V，所以原线圈的电压的有效值为 22022V＝220 V，在根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55 V，即为电压表的读数为55 V，副线圈中的电流为5527.5 A＝2 A，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为0.5 A，故A错误，C正确；变压器