高考物理一轮复习 专题11 第2讲 变压器 电能的输送题型突破练（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、第2讲 变压器 电能的输送考点一理想变压器的工作原理和基本关系 变压器基本规律应用【典例1】(2017北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220sin100t(V)的交流电源上，副线圈接有R=55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为21，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220 WB.电流表的读数为1 AC.电压表的读数为110 VD.副线圈输出交流电的周期为50 s【通型通法】1.题型特征：理想变压器。2.思维导引：【解析】选B。原线圈接在u=220sin100t(V)的交流电源上，所以原线圈电压的有效值为U1=220 V，由变压器的电压关系=，

2、可得副线圈电压为U2=110 V，电压表的示数为交流电的有效值110 V，C选项错误；副线圈的电流为I2=2 A，由变压器的电流关系=，可得通过原线圈的电流为1 A，B选项正确；原线圈的输入功率为P=U1I1=220 W，A选项错误；交流电的周期为T=0.02 s，D选项错误。特殊变压器【典例2】(2019石家庄模拟)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()A.U2U1，U2降低B.U2U1，U2

3、升高C.U2U1，U2降低D.U2U1，U2升高【通型通法】1.题型特征：自耦变压器。2.思维导引：【解析】选C。从图中看到，原线圈匝数对应整个部分，而副线圈匝数对应的是一部分，所以该变压器为降压变压器。根据理想变压器电压和匝数的关系=，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，副线圈的匝数变少，U2降低。理想变压器的三点注意(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，不改变交变电流的频率。(3)理想变压器本身不消耗能量。【加固训练】(2018天津高考)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

4、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，则()A.R消耗的功率变为PB.电压表V的读数为UC.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变【解析】选B。根据=2n可知转速变为原来的，则角速度变为原来的，根据Em=nBS可知电动机产生的最大电动势为原来的，根据U=可知发电机的输出电压有效值变为原来的，即原线圈的输出电压变为原来的，根据=可知副线圈的输入电压变为原来的，即电压表示数变为原来的，根据P=可知R消耗的电功率变为P，A错误，B正确；副线圈中的电流为I2=，即变为原来的，根据=可知原线圈中的电流也变为原来的，C错误；转速减小为

5、原来的，则频率变为原来的，D错误。考点二理想变压器的动态分析匝数比不变，负载改变【典例3】(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ，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()A.2 B.3 C.4 D.5【通型通法】1.题型特征：理想变压器，通过开关改变负载电路。2.思维导引：【解析】选B。设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，当开关S断开时，电流表的示数为I，副线圈电流为I，因此有(U-IR1)I=()2I2(R2+

6、R3)；当开关S闭合时，电流表的示数为4I，同理有(U-4IR1)4I=()2(4I)2R2，联立解得原、副线圈匝数比为3，故选B。负载不变,匝数比变【典例4】(多选)(2019长沙模拟)如图所示,理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电,副线圈接一定值电阻R。调节触头P,使副线圈匝数变为原来的一半,则调节前后()A.原线圈中的电流之比为41B.副线圈中的电流之比为21C.变压器的输入功率之比为41D.变压器的输出功率之比为12【解析】选A、B、C。使副线圈匝数变为原来的一半,即=,根据公式=及=,可得副线圈两端的电压变为原来的,所以副线圈中的电流变为原来的,B正确;根据公式=及=,可得

7、=,原线圈中的电流将变为原来的,所以A正确;副线圈输出功率为P=,副线圈两端电压变为原来的一半,所以调节前后变压器的输出功率之比为41,理想变压器的输出功率和输入功率相等,所以C正确,D错误。变压器各物理量的决定关系(1)原线圈电压U1由提供原线圈电压的电源决定。(2)输入电压U1决定输出电压U2，即U2随着U1的变化而变化，因为U2=U1，所以只要U1不变化，不论负载如何变化，U2不变。(3)输出电流I2决定输入电流I1。在输入电压U1不变的情况下，U2不变。若负载电阻R增大，则由公式I=得：输出电流I2减小，由P2=P1知输入电流I1亦随着减小；反之，若负载电阻R减小，则输出电流I2增大，

8、输入电流I1亦随着增大。(4)输出功率P2决定输入功率P1。理想变压器的输入功率和输出功率相等，即P1= P2。在输入电压U1不变的情况下，U2不变。当用电负荷增加，输出功率P2增大，输入功率P1也随着增大；反之，当用电负荷减小，则输出功率P2减小，输入功率P1也随着P2减小。【加固训练】如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是()A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大

9、【解析】选B。当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的阻值变大，变压器的次级线圈电压不变，则次级电流减小，则R1消耗的功率及两端电压均变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R1两端的电压，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；由于当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，次级电流减小，故初级电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R1的电压变大，则电压表V示数减小，则R2两端电压减小，电流表A2读数减小，次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A1示数变大，选项D错误。 考点三远距离输电【典例5】如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器

10、，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=Umsint的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()A.()B.()C.4()2()2rD.4()2()2r【通型通法】1.题型特征：远距离输电，升压变压器，降压变压器。2.思维导引：【解析】选C。由I1=和=得Ir=I2=，则输电线上损失的功率Pr=2r=4()2()2r，故选C。【多维训练】(2018江苏高考)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，输电电压应变为()A.55 kVB.110 kVC.

11、440 kVD.880 kV【解析】选C。输电线上损耗的功率P=I2r，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，电流I要减小为原来的，当输送功率一定时，输电电压要升高为原来的2倍，选项C正确。1.远距离输电问题的“三二一”：(1)理清三个回路(如图)。在回路2中，U2=U+U3，I2=I线=I3。(2)抓住两个联系。理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得，线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是=，=，P1=P2。理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是=，=，P3=P4。(3)掌握一个

12、守恒能量守恒关系式P1=P损+P4。2.三种电压和三种电功率的区别：三种电压计算公式三种电功率计算公式输电电压U输U输=输电功率P送P送=I线U输输电线上损失的电压UU=I线R线输电线上损失的电功率P损P损=R线用户得到的电压降压变压器的输出电压用户得到的电功率P用P用=I用U用【加固训练】如图所示，某小型水电站的发电机输出电压为220 V，正常情况下输出的总功率P0=8.8104 W，为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电。输送电压为u=1 100sin 200t (V)，输电导线的总电阻为r=5 ，现要使额定电压为220 V的用电器正常工作，下列说法正确的是()A.输电线上的电流为220 AB.降压变压器原、副线圈匝数比=C.用电器的额定功率P=5.6104 WD.用电器上的交流电的频率是50 Hz【解析】选C。由交流电瞬时值表达式u=1 100sin 200t (V)，可得交流电频率为100 Hz，电压有效值为U2=1 100 V，输电线上的电流I=80 A，故A错误；降压变压器的输入电压U3=U2-Ir=700 V，降压变压器原、副线圈匝数比=，故B错误；用电器的额定功率P=P0-I2r=5.6104 W，故C正确；变压器不改变交流电的频率，所以用电器上的交流电的频率是100 Hz，故D错误。