2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：11-2 变压器　远距离输电 WORD版含答案.docx

1、第2讲变压器远距离输电知识点一理想变压器1构造和原理(如图所示)(1)主要构造：由原线圈、副线圈和_组成(2)工作原理：电磁感应的_思考辨析(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)高压输电是通过减小输电电流来减少电路的热损耗()2.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、(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入_电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式：U1U2_电流关系只有一个副线圈时： I1I2_频率关系f1f2(变压器不改变交变电流的_)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)知识点二远距离输电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)PPP.(2)P_U2R3电压损失(1)UUU.(2)U_.4输送电流(1)IPU(2)IUUR教材改编1人教版选修32P44T2改编有些机床为了安全，照明电灯用的电

3、压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的如果变压器的原线圈是1 140匝，副线圈是()A1 081匝B1 800匝 C108匝 D8 010匝2人教版选修32P50T3改编从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 ，用110 V和11 kV两种电压输电两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为()A100:1 B1:100 C1:10 D10:1考点一理想变压器基本关系的应用师生共研题型1|理想变压器基本关系的应用例1 2020新高考山东卷，5图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1:n222:3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示灯泡L的电阻恒

4、为15 ，额定电压为24 V定值电阻R110 ，R25 ，滑动变阻器R的最大阻值为10 .为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为()A1 B5 C6 D8 题型2|原线圈有负载的理想变压器例2 2020全国卷在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，R1、R2、R3均为固定电阻，R210 ，R320 ，各电表均为理想电表已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示下列说法正确的是()A所用交流电的频率为50 HzB电压表的示数为100 VC电流表的示数为1.0 AD变压器传输的电功率为15.0 W题后反思处理变压器

5、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题型3|理想变压器的动态分析制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P入由副线圈的输出功率P出决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定例3 如图甲所示，原、副线圈匝数比为5：1的理想变压器，其原线圈中的输入电压按照图乙所示的图象变化，副线圈电路中的R0为定值电阻，R是用半导体材料制作的光敏电阻(光照强度增大，阻值减小)V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U

6、2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示下列说法正确的是()A原线圈中的输入电压u2Umsin2TtBU122Um，U2522UmC光照强度增大，U2变小，I1变小，I2变大D光照强度增大，U2不变，I1变大，I2变大【考法拓展】(多选)若将【例3】中的图甲换成如图所示的电路，R、R0均为定值电阻，电路中接入开关S，其他条件不变，下列说法正确的是()A原线圈中的输入电压的有效值U1Um，交变电流的周期为TB电压表V1的示数为Um2C闭合开关S，U2变小，I1变小，I2变大D闭合开关S，U2不变，I1变大，I2变大题后反思(1)理想变压器的动态分析的方法分清不变量和变量；弄清

7、理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系；利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定(2)变压器动态问题分析思路程序练12020贵阳模拟如图所示，理想变压器的原线圈与稳定的正弦交流电源相连，副线圈的滑动触头P可上下滑动设原线圈输入电压为U1，副线圈输出电压为U2，负载为定值电阻R，原、副线圈电流比为k，则()AP下滑时，k增大 BP上滑时，k增大CP上滑时，U1减小 DP下滑时，U2增大练22020广西柳州高级中学模拟如图所示，在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，10匝矩形线圈绕垂直磁场的轴OO以角速度100 rad/s匀速转动，线圈电阻不计，面积为0.5 m2，线圈通过滑

8、环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2.已知变压器原、副线圈的匝数比为10:1，电表均为理想交流电表，开关S断开时L1正常发光，且电流表示数为0.01 A，则()A若开关S闭合，灯泡L1亮度不变，电流表示数将增大B闭合开关S后电压表示数为52 VC灯泡L1的额定功率为3.14 WD若从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值为314 sin 100t(V)练32020天津宁河区模拟如图甲所示的理想变压器原线圈a的匝数n1500匝，副线圈b的匝数n2100匝，线圈a接在如图乙所示的交流电源上，“3 V 6 W”的灯泡恰好正常发光，电阻R150 ，R218.5 ，电压表V为理

9、想交流电表，下列说法正确的是()A通过副线圈b的交变电流的频率为10 HzB电压表的示数为44 VC电阻R1消耗的电功率为8 WD通过电阻R1的电流为10 A考点二远距离输电师生共研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，U2UU3，I2I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)中各个物理量间的关系是U1U2n1n2， I1I2n2n1，P1P2.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)中各个物理量间的关系是U3U4n3n4

10、，I3I4n4n3，P3P4.(3)掌握一个守恒能量守恒关系式P1P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P送I线输电功率P送P送I线U输输电线上损失的电压UI线R线输电线上损失的电功率P损P损I线2R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用例4 2020全国卷，19(多选)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P，到达B处时电压下降了U.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 k

11、V特高压输电，输电线上损耗的电功率变为P，到达B处时电压下降了U.不考虑其他因素的影响，则()AP14P BP12PCU14U DU12U例5 2020浙江7月，11如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P100 kW，发电机的电压U1250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线8 ，在用户端用降压变压器把电压降为U4220 V已知输电线上损失的功率P线5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是()A发电机输出的电流I140 AB输电线上的电流I线625 AC降压变压器的匝数比n3：n4190：11D用户得到的电流I4455 A练42021深圳调研(多选)中国特高压远距

12、离输电技术已成为国际标准，使“煤从空中走、电送全中国”成为现实如图所示为远距离输电示意图，发电厂输出电压U1104 V，输出功率P1109 W，两个理想变压器的匝数比分别为n1：n21：100、n3：n4100：1，输电线总电阻r50 ，则()AU4U1BI4I1C通过电阻r的电流I22104 AD电阻r损耗的电功率为5107 W练52020天津南开区二模(多选)一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，如图所示输电线的总电阻为R，T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2，T2的输入电压和输

13、入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是()A当用户使用的电器增加时，U2、U3、U4均变小B输电线的总电阻R两端的电压等于U2U3，且随用户使用的电器增加而增大C输电线上损失的功率为P32RU32，且随用户使用的电器增加而增大D要减小线路的损耗，应减小升压变压器的匝数比n1n2，同时应增大降压变压器的匝数比n3n4思维拓展特殊变压器的问题模型1 自耦变压器例1 (多选)一自耦变压器如图所示，其a、b端接到一电压有效值不变的交变电源两端，在c、d间接有一定值电阻R1和滑动变阻器R0.电压表均可视为理想交流电压表，输电导线的电阻均可忽略不计则下列说法正确的

14、是()A保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，三个电压表的示数均减小B保持滑动触头位置不变，将滑动变阻器滑片P下滑时，V1、V2的示数不变，而V3的示数减小C保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，三个电压表的示数均减小D保持滑动变阻器滑片P不动时，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，V1示数不变，而V2、V3示数均减小模型2 互感器例2 2020江苏卷，2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

15、频率不同D副线圈的电流小于原线圈的电流练1(多选)如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个互感器，原副线圈的匝数比分别为100：1和1：100，图中a、b表示电压表或电流表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A，则()Aa为电流表，b为电压表Ba为电压表，b为电流表C线路输送电功率是220 kWD输电线路总电阻为22 练2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一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2 kW.设

16、此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想变压器，则U2和I1分别约为()A380 V和5.3 A B380 V和9.1 AC240V和5.3 A D240 V和9.1 A第2讲变压器远距离输电基础落实知识点一1(1)闭合铁芯(2)互感现象2P出n1n2n2n1频率3(2)低电压小电流知识点二2(2)I2R3(2)IR思考辨析(1)(2)(3)(4)(5)(6)教材改编1解析：由题意知U1380 V，U236 V，n11 140，则U1U2n1n2得n2U2U1n1108.选项C正确答案：C2解析：由题意知输电线上的电流IPU，则输电线的总电阻造成的电压损失UIR

17、PRU，故U1U21U11U2U2U1111031101001，故选项A正确答案：A考点突破例1解析：由图乙可知理想变压器输入电压U1220 V，应用理想变压器变压公式U1U2n1n2223，可得副线圈输出电压U230 V灯泡正常工作时，灯泡两端电压为UL24 V，电流ILULRL1.6 A设R1两端电压为U，由U2ULU，可得U6 V由UR1+UR2+RIL，解得R1 ，选项A正确答案：A例2解析：本题借助图形和图象考查了理想变压器的特点及描述交流电物理量的特点由图(b)可知变压器输出端交流电的周期T0.02 s，变压器不改变交流电的频率和周期，故所用交流电的频率f1T50 Hz，A正确；由

18、图(b)可知流经电阻R2的电流有效值I2Im21 A，电阻R2两端电压U2I2R210 V，根据串并联电路特点及欧姆定律可得，电流表的示数I3U2R30.5 A，C错误；根据理想变压器的特点可得变压器原线圈两端电压U1n1n2U2100 V，则电压表的示数UUU1120 V，B错误；变压器传输的电功率PU2(I2I3)15.0 W，D正确答案：AD例3解析：由图乙可知，原线圈中的输入电压uUmsin2Tt，选项A错误理想交流电流表、理想交流电压表的示数都是有效值，则U1Um222Um，根据理想变压器变压规律，可得U215U1210Um，选项B错误光照强度增大，光敏电阻的阻值减小，因输出电压的有

19、效值不变，则U2不变，I2变大，输出功率增大；根据变压器的输出功率决定输入功率可知，输入功率增大，因输入电压的有效值不变，则输入电流增大，即I1变大，选项D正确，C错误答案：D考法拓展解析：由理想变压器原线圈中的输入电压uUmsin2Tt可知，该交变电流的周期为T，原线圈中的输入电压的有效值为U1Um2，电压表V1的示数为Um2，选项A错误，B正确闭合开关S，两个电阻并联，其等效电阻的阻值减小，因输出电压不变，则U2不变，I2变大，输出功率增大，根据变压器的输出功率决定输入功率可知，输入功率增大，因输入电压的有效值不变，则输入电流增大，即I1变大，选项D正确，C错误答案：BD练1解析：根据I1

20、I2n2n1k可知，若P下滑，则副线圈的匝数n2减少，原、副线圈的电流比k减小；若P上滑，则n2增加，原、副线圈的电流比k增大，故A错误，B正确；因为理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，所以P下滑时副线圈的电压U2减小，D错误；无论P上滑还是下滑，原线圈两端的电压U1都不变，故C错误答案：B练2解析：本题考查交变电流的产生与变压器动态变化相结合的问题若开关S闭合，输出电压不变，所以灯泡L1亮度不变，输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增大，输入电流也增大，电流表示数增大，A正确；变压器的输入电压的最大值UmNBS100 V，变压器输入电压的有效值U1Um21002 V502 V，变

21、压器原、副线圈的匝数之比为101，故闭合开关S后电压表示数为52 V，B错误；开关S断开时L1正常发光，灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为PU1I15020.01 W22 W，C错误；从垂直中性面位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值为uUmcos t100cos 100t(V)，D错误答案：A练3解析：本题考查原线圈含有负载的理想变压器交变电流的频率f1T10.02 s50 Hz，A错误；灯泡恰好正常发光，则副线圈中电流的有效值I2PLUL6 W3 V2 A，根据串联分压规律可得，电压表的示数UULI2R23 V218.5 V40 V，B错误；根据理想变压器电流规律I1I2n2n

22、1可得，原线圈中电流的有效值I1n2n1I21005002 A0.4 A，即通过电阻R1的电流为0.4 A，则电阻R1消耗的电功率P1I12R10.4250 W8 W，C正确，D错误答案：C例4解析：设输送功率为P，输电线电阻为R，则采用超高压输电时输电线上损失电压为UPUR1U，损失的电功率PPU2R1U2，而UU1 100 kV550 kV2，所以U12U，P14P，故A、D选项正确答案：AD例5解析：发电机输出的电流I1PU1100103250 A400 A，选项A错误输电线上的电流I线P线R线51038 A25 A，选项B错误升压变压器的副线圈输出电压U2PI线10010325 V41

23、03 V，输电线损耗电压UI线R258 V200 V，降压变压器的原线圈电压U3U2U3 800 V，故降压变压器的匝数比n3n4U3U43 80022019011，选项C正确降压变压器的副线圈的输出功率P4P3PP线95 kW，故用户得到的电流I4P4U495103220 A431.8 A，选项D错误答案：C练4答案：BD练5解析：交流发电机的输出电压U1一定，匝数未变，根据U1U2n1n2知U2不变，A错误；输电线的总电阻R两端的电压等于U2U3，用户使用的电器增加，T2的输出电流增大，则输电线上的电流也会增大，R上的电压增加，B正确；输电线上的电流IP3U3，则输电线上损失的功率为P损I

24、2RP32RU32 ，用户使用的电器增加，输电线上的电流会增大，则输电线上损失的功率增加，C正确；输送功率一定时，根据P2U2I和P损I2R知，要减小线路的损耗，应增大输送电压U2，又U1一定，根据U1U2n1n2知，应减小升压变压器的匝数比n1n2，U3U2IR，U2增大，I减小，所以U3增大，为使用户电压U4不变，根据U3U4n3n4知，应增大降压变压器的匝数比n3n4，D正确答案：BCD思维拓展典例1解析：滑动触头位置保持不变时，变压器原、副线圈的匝数比不变，因电源的电压不变，所以V1、V2的示数不变，R1与R0串联分得的总电压不变；当滑动变阻器滑片P下滑时，R0接入电路的阻值变小，分得

25、的电压减小，所以V3的示数减小，选项A错误，选项B正确保持滑动变阻器滑片P不动时，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，由U1U2n1n2可知，V2、V3的示数均减小，V1的示数不变，选项C错误，选项D正确答案：BD典例2解析：变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，不能改变交变电流的频率，B、C项均错误；根据变压器匝数与电压的关系U1U2n1n2可得副线圈的电压U2n2n1U1，由于原线圈匝数少而副线圈的匝数多，即n1U1，电流互感器是一种升压变压器，A项错误；根据变压器匝数与电流的关系I1I2n2n1可得副线圈的电流I2n1n2I1，由于n1n2，因此有I2I1，D项正确答案：D练1解析：根据两个互感器的连接方式可以判断出a为电压表，b为电流表，故选项A错误，选项B正确；由于电压表的示数为22 V，因此输电线上的电压为2 200 V，电流表的示数为1 A，因此输电线中的电流为100 A，所以线路输送电功率是220 kW，故选项C正确，因不知道输电线路两端的电压，因此无法求得输电线路的电阻，故选项D错误答案：BC练2解析：对理想变压器有U2n2n1U1380 V，由P2I2U2得I2P2U22 000380 A5.3 A依据I1I2n2n1得I1n2n1I29.1 A，故只有选项B正确答案：B