2012高考物理 第10章第2讲 变压器 电能的输送②挑战真题 新人教版

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。

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A．原、副线圈的匝数比为50 1
B．交变电压的频率为100 Hz C．副线圈中电流的有效值为4 A D．变压器的输入功率为880 W
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(1)用电器正常工作隐含了哪些信息？ (2)变压器的输出电压怎样求得？ (3)变压器的输入功率应怎样求得？
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由P＝UI可得I＝
n1 n2 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＋… 2．基本关系式中物理量之间的决定关系
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(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＝
n2 n1
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答案
1．原线圈 副线圈
3．(1)nn12 (2)P出 (3)nn21 4．(1)调压 (2)低电压
U2I2＋U3I3＋…＋UnIn 小电流
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1.
如图，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1 2；副线
圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22
W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡
() P
A.4
P B.2
C．2P
D．4P
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解析：远距离输电问题中，若输送电功率不变，则输电 电压与输电电流成反比，所以用1 000 kV特高压输电时，输 电电流为原来输电电流的一半，而输电线上损耗的电功率与 输电电流的平方成正比，所以输电线上损耗的电功率为原来 输电线上损耗的电功率的14，即P4，A正确．
公式可知，
U1 U2

变压器 电能的输送高考真题1.(2015·新课标全国Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，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 ＝19 B ．U ＝22 V ，k ＝19 C.U ＝66 V ，k ＝13 D ．U ＝22 V ，k ＝13解析：设变压器原、副线圈电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，可知I 1＝U 0－U 1R ，I 2＝U 2R ，又因为U 0＝220 V ，U 1U 2＝31，I 1I 2＝13，可解得U 2＝66 V ，U 1＝198 V ，I 1＝22R ，I 2＝66R，原线圈中P 1＝(U 0－U 1)I 1，副线圈中P 2＝U 2I 2，易知P 1P 2＝19，故A 正确． 答案：A2.(2015·江苏卷)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A.200B ．400 C.1 600 D ．3 200解析：由变压器变压比U 1U 2＝n 1n 2，可知n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800＝400，B 正确． 答案：B3．(2015·海南卷)(多选)如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R 0，负载电阻的阻值R ＝11R 0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R ＝5R 0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V ，则( )A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V解析：副线圈两端电压U 2′＝5.0 V 5R 0×6R 0＝6 V ，根据U 1′U 2′＝n 1n 2，得U 1′＝24 V ，即此时原线圈两端电压有效值为24 V ，最大值U 1m ′＝2U 1′≈34 V ，A 正确，B 错误．由于前后两次保持输入、输出电流不变，此时副线圈两端电压U 2′＝6R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝12R 0I ，原来副线圈两端电压U 2＝2U 2′，原线圈两端也应有U 1＝2U 1′，即原来原线圈两端电压有效值为48 V ，C 错误，D 正确．答案：AD4.(2015·安徽理综)图示电路中，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，R 0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个位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B.电压表V 2、V 3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 的方向滑动解析：对于理想变压器，原线圈电压决定副线圈电压，所以V 1、V 2示数均不变，A 、B 错误．A 1、A 2中电流与原、副线圈中电流相同，由I 1I 2＝n 2n 1，可知n 1>n 2，为降压变压器，C 错误．副线圈所连接的电路电压不变，电流变大，则电阻变小，即滑动变阻器沿c →d 的方向滑动，D 正确．答案：D5.(2015·天津理综)(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( )A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析：理想变压器原、副线圈两端功率相等，原线圈电压不变，电流由副线圈电路功率决定．保持Q位置不动，P向上滑动，则R增大，可判断出I1减小，A错误，B正确．保持P 的位置不动，将Q向上滑动，则U2增大，可判断出I1增大，C正确，D错误．答案：BC。

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1 ．正弦式电流的变化规律 ( 线圈在中性面位置时开始计 时) 规律 物理量 磁通量 函数 图象
Φ＝Φmcosωt ＝BScosωt
电动势
e＝Em·sinωt ＝nBSω·sinωt
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第10章 交流电
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续表
规律物理量 函数 u＝Um· sinωt 电压 REm ＝ sinωt R＋r i＝Im· sinωt＝ 电流 Em · sinωt R＋r 图象
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第10章 交流电
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(1)定义：按________变化的交变电流．
(2) 产生：将闭合矩形线圈置于 ________ 磁场中，并绕
________方向的轴做________转动． (3)中性面：与磁场方向________的平面． (4)正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计 时)
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第10章 交流电
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2.对中性面的理解 (1)中性面是与磁场方向垂直的平面，是假想的一个参考 面． (2)线圈平面位于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，
而磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零．
(3)线圈平面与中性面垂直时，穿过线圈平面的磁通量为 零，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大． (4)线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次，线圈 转动一周，两次经过中性面，所以电流的方向改变两次．
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第10章 交流电
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3．交变电流瞬时值表达式的书写基本思路 (1) 确定交变电流的峰值，根据已知图象或由公式 Em ＝ nBSω求出相应峰值． (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．
如：①线圈从中性面开始转动，则i-t图象为正弦函数图